Antibiotico-resistenza e ruolo delle porine e delle pompe di efflusso

Fenomeno dell’antibiotico-resistenza

L’antibiotico-resistenza, ovvero la capacità di un batterio di sopravvivere all’azione di un antibiotico, è un fenomeno che si è generato come conseguenza dell’uso generalizzato e indiscriminato di questi farmaci.

Questo fenomeno ha un importante e negativo impatto sul trattamento delle malattie infettive con aumento del decorso di tali malattie, rischio di complicanze ma anche effetti ben più gravi potendo causare, non più raramente, la morte del paziente.

sviluppo della resistenza agli antibiotici
Figura 1 – “processo di sviluppo dell’antibiotico-resistenza”

La diffusione di patogeni antibiotico-resistenti originariamente era limitata al solo ambiente ospedaliero, mentre è noto come oggi sia ampiamente diffusa anche a quello comunitario, con continuo interscambio tra i due.

Questo continuo scambio coinvolge ospedali, pazienti, visitatori, fino ad arrivare all’alimentazione; si è visto infatti che uno degli aspetti trainanti nell’insorgenza e diffusione di batteri antibiotico-resistenti riguarda la zootecnia. Infatti, gli antibiotici usati per il bestiame, nella profilassi veterinaria e soprattutto nell’uso non terapeutico per promuoverne la crescita, vengono ingeriti dagli uomini quando consumano queste carni.

interscambio di batteri antibiotico resistenti tra ambiente ospedaliero e comunitario
Figura 2 – “interscambio di batteri antibiotico-resistenti tra ambiente ospedaliero e ambiente comunitario”

Coinvolgimento delle porine e delle pompe di efflusso nell’antibiotico-resistenza

Sono numerosi i meccanismi coinvolti nell’insorgenza di fenomeni di antibiotico-resistenza: quello su cui ci concentreremo in questo articolo riguarda il coinvolgimento delle porine e delle pompe di efflusso.

Schema grafico porina e pompa di efflusso
Figura 3 “pompa di efflusso e porina”

Le porine sono proteine transmembrana la cui funzione è di trasporto passivo di molecole. In particolare facilitano l’assorbimento di composti idrofili e sono allo stesso tempo un mezzo di esclusione per alcune molecole, tra cui gli antibiotici, sia per il limite di esclusione dimensionale che per la conduttanza del poro. 

Anche le pompe di efflusso sono proteine transmembrana, ma la loro attività di trasporto dipende strettamente dall’ATP. Sono utilizzate dai batteri per pompare fuori dalla cellula molecole tossiche, senza causarne alterazione o degradazione.

Fenomeni adattativi e fenomeni mutazionali

Nello sviluppo dell’antibiotico-resistenza tramite queste strutture hanno un ruolo fondamentale i fenomeni adattativi e i fenomeni mutazionali:

  • Nel caso dei fenomeni adattativi quello che si verifica è la riduzione del numero o la perdita totale di una o più porine o l’aumento del numero delle pompe di efflusso. Questo non permette al farmaco di raggiungere una concentrazione tale da poter agire contro il target;
  • Nel caso dei fenomeni mutazionali quello che si verifica è l’insorgenza di mutazioni che alterano le strutture bersaglio. Questo comporta rispettivamente l’incremento dell’affinità delle pompe di efflusso per il farmaco o la riduzione dell’ampiezza dei canali delle porine o alterazione della conduttanza delle stesse. Anche in questo caso il farmaco non riesce a raggiungere una concentrazione tale da poter agire contro il target;

Questi fenomeni possono presentarsi durante il corso della terapia antibiotica, quindi, risulta fondamentale monitorare la situazione per prevedere l’evoluzione verso un fenotipo resistente ma allo stesso tempo è necessario stabilire se l’infezione batterica è causata fin dal principio da batteri resistenti per evitare terapie sbagliate.

Fonti

  • https://www.salute.gov.it/portale/antibioticoresistenza/dettaglioContenutiAntibioticoResistenza.jsp?lingua=italiano&id=5283&area=antibiotico-resistenza&menu=vuoto
  • Fernández L, Hancock RE. Adaptive and mutational resistance: role of porins and efflux pumps in drug resistance. Clin Microbiol Rev. 2012 Oct;25(4):661-81. doi: 10.1128/CMR.00043-12. Erratum in: Clin Microbiol Rev. 2013 Jan;26(1):163. PMID: 23034325; PMCID: PMC3485749.
  • Pagès, JM., James, C. & Winterhalter, M. The porin and the permeating antibiotic: a selective diffusion barrier in Gram-negative bacteria. Nat Rev Microbiol 6, 893–903 (2008). https://doi.org/10.1038/nrmicro1994
  • Figura 1-Figura 2 : https://www.bag.admin.ch/bag/it/home/krankheiten/infektionskrankheiten-bekaempfen/antibiotikaresistenzen.html
  • Figura 3 : http://www.unife.it/medicina/lm.medicina/studiare/minisiti/biochimica-e-biologia-molecolare/materiale-didattico-anni-precedenti/modulo-di-biochimica-alessandro-trentini/a-a-2018-2019/04-trasporto-di-membrana
  • Immagine in evidenza : https://www.corriere.it/salute/malattie_infettive/21_marzo_25/perche-si-parla-sempre-piu-spesso-resistenza-antibiotici-7ea77dfe-f733-11ea-93fd-0a842553a1d8.shtml

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