Accumulo dei farmaci. I batteri che possono metabolizzare i farmaci

Introduzione sull’accumulo dei farmaci

Oltre all’emergenza della resistenza agli antibiotici, la medicina sta affrontando sempre più sfide nel metabolismo dei farmaci. Gli scienziati hanno infatti scoperto che che nei batteri intestinali si verifica un bioaccumulo di farmaci che ne altera il metabolismo. Altre ricerche dimostrano che i batteri si infiltrano nei tumori, inibendo i farmaci chemioterapici. Il ruolo dei microrganismi nel trattamento del cancro mostra una crescente complessità.

I farmaci comuni possono accumularsi nei batteri intestinali, alterando la funzione batterica e riducendo potenzialmente l’efficacia del farmaco. Queste interazioni sono state osservate in una serie di farmaci, come quelli indicati per la cura di depressione, diabete ed asma. Inoltre, è stato rilevato come i batteri si infiltrino nei tumori e possano favorirne la progressione e la diffusione.

Gli studi che presentiamo potrebbero aiutare i ricercatori a comprendere meglio le differenze specifiche nell’efficacia dei farmaci e negli effetti collaterali, oltre a capire come i diversi attori microbici nel microbioma di un tumore possano influenzare il modo in cui il cancro risponde al trattamento.

Caso 1. Interazioni batteri-farmaci

Nel primo studio, condotto dall’Unità di Tossicologia del Medical Research Council (MRC) dell’Università di Cambridge e dal Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (EMBL) di Heidelberg, i ricercatori hanno coltivato 25 batteri intestinali e hanno studiato la loro interazione con 15 farmaci comuni, tra cui gli antidepressivi, che notoriamente possono causare effetti collaterali come problemi intestinali ed aumento di peso. Lo studio ha mostrato 70 interazioni tra i batteri e i farmaci studiati, di cui 29 non segnalate in precedenza.

I ricercatori hanno anche coltivato una piccola comunità di diverse specie batteriche, scoprendo che l’antidepressivo duloxetina ne alterava drasticamente l’equilibrio. Nello specifico, i batteri che accumulavano il farmaco producevano molecole alterate. Così, i batteri che consumavano queste molecole, crescevano molto di più degli altri, sbilanciando la composizione della comunità.

Caso 2. Microbioma tumorale ed i farmaci

Due nuove ricerche condotte dal Fred Hutchinson Cancer Center di Seattle, hanno combinato l’osservazione di tumori a esperimenti di laboratorio e test di screening di farmaci a piccole molecole. L’obiettivo degli studi era verificare che F. nucleatum potesse modificare le condizioni dei tumori, proteggendoli dall’attacco immunitario e aiutandoli a diffondersi nell’organismo. In effetti, gli studi hanno mostrato che alcuni microrganismi, come l‘E. coli, possono rendere inefficaci un antimicrobico e un farmaco chemioterapico, proteggendo sia il tumore sia il F. nucleatum dal trattamento. Tuttavia, sembra che alcune terapie antitumorali possano funzionare perché non colpiscono solo le cellule tumorali, ma anche i batteri che le aiutano. Hanno anche scoperto che il bioaccumulo di farmaci altera il metabolismo dei batteri. Ad esempio, il farmaco antidepressivo duloxetina si è legato a diversi enzimi metabolici all’interno dei batteri e ne ha alterato i metaboliti secreti.

Risultati:

Caso 1. Batteri che accumulano i farmaci

Nel primo lavoro, i ricercatori hanno testato l’interazione di 15 farmaci con ceppi batterici selezionati, per un totale di 375 batteri e test farmacologici. Hanno trovato 70 interazioni tra i batteri e i farmaci studiati, di cui 29 non erano state segnalate in precedenza. Lo studio approfondito di queste nuove interazioni, tuttavia, ha mostrato che per 17 di esse il farmaco si accumulava all’interno dei batteri senza essere modificato.

Esempi di farmaci accumulati nei batteri sono l’antidepressivo duloxetina e l’antidiabetico rosiglitazone. Altri farmaci, come il montelukast (un farmaco per l’asma) e il roflumilast (per la broncopneumopatia cronica ostruttiva), hanno innescato comportamenti diversi in tipologie differenti di batteri: alcune specie hanno accumulato i farmaci, altre li hanno modificati.

Gli scienziati hanno anche scoperto che il bioaccumulo di farmaci altera il metabolismo dei batteri. Ad esempio, il farmaco antidepressivo duloxetina si è legato a diversi enzimi metabolici all’interno dei batteri e ne ha alterato i metaboliti secreti.

Caso 2. Effetto dei batteri nel metabolismo del cancro

Nella seconda ricerca, i principali risultati descrivono che:

Le regioni con batteri avevano una maggiore probabilità di essere necrotiche (morenti) con un minor numero di cellule in divisione.
Le cellule tumorali infettate dai batteri hanno regolato i geni associati alla progressione del cancro e alle metastasi. In campioni di tumore orale, i ricercatori hanno osservato che i batteri infettavano preferenzialmente le cellule epiteliali del cancro e specifiche cellule immunitarie all’interno dei tumori dei pazienti.
Alcuni farmaci antitumorali possono essere efficaci perché sono anche antimicrobici: colpiscono i batteri che favoriscono la crescita del tumore. Il batterio F. nucleatum, che promuove il cancro, è molto sensibile a un comune farmaco chemioterapico chiamato 5-fluorouracile o 5-FU, ma i ricercatori hanno scoperto che i batteri come E. coli proteggono le cellule del cancro del colon-retto dal 5-FU. L’E. coli sembra avere un modo per metabolizzare il farmaco e ridurre al minimo la sua esposizione alle cellule tumorali o ad altri batteri. Questi risultati potrebbero aiutare i ricercatori a sviluppare nuove strategie per trattare o attaccare il cancro prendendo di mira il suo microbioma; i dati suggeriscono, infatti, che quasi tutti i principali tipi di cancro ospitano un microbioma intratumorale.

Conclusioni sull’accumulo dei farmaci ed il ruolo dei microrganismi

Entrambi gli studi suggeriscono che il bioaccumulo è una variabile importante nell’uso di farmaci comuni, poiché i microrganismi intestinali possono metabolizzare questi farmaci, riducendone l’efficacia e secernendo metaboliti che causano effetti collaterali nel paziente. Questo pone una nuova sfida nella medicina oncologica, a causa della capacità dei microrganismi di metabolizzare i trattamenti e di aiutare i tumori a resistere.

Si dovrebbe puntare su una medicina di precisione e su uno studio più dettagliato della situazione dei singoli pazienti, dalla diagnosi della malattia fino all’analisi del microbioma tumorale. Questo permetterebbe ai medici di, scegliere un trattamento più efficace ed efficiente contro queste malattie.