Gli antibiotici
Gli antibiotici hanno permesso di salvare, in tutto il mondo, milioni di vite umane da infezioni altrimenti mortali. Sicuramente per questo grande risultato dobbiamo ringraziare Sir Alexander Fleming che, nel 1928, scoprì la penicillina.
Se da un lato, questa scoperta ha avuto numerosi effetti positivi, bisogna ricordare che l’immissione in commercio degli antibiotici e il loro uso sconsiderato non ha fatto altro che aumentare l’antibiotico-resistenza. Ad oggi, infatti, i batteri multi-resistenti sono sempre più, mentre i nuovi antibiotici in commercio sempre meno.
Da ciò deriva la necessità di ottenere nuovi antibiotici o ancora meglio di potenziare quelli già esistenti.
Gli adiuvanti
Negli ultimi tempi ci si sta concentrando maggiormente sull’individuazione di composti in grado di migliorare l’azione degli antibiotici già esistenti. Queste sostanze sono note con il nome di adiuvanti e agiscono in maniera sinergica con gli antibiotici, attraverso meccanismi di inibizione della pompa di efflusso, inibizione enzimatica, cambiamento della permeabilità di membrana.
Gli adiuvanti individuati negli ultimi tempi erano già utilizzati come farmaci, sebbene per patologie di natura differente: agivano a livello del sistema nervoso centrale e periferico come anestetici locali o bloccando l’attività di trasportatori associati alla membrana (nel caso di patologie psichiatriche).
I cannabinoidi
A livello del sistema nervoso centrale e periferico, è molto importante l’azione dei cannabinoidi (Figura 1). Questi possono essere di due tipi:
– endogeni: sono prodotti dal nostro organismo, legano e attivano i loro recettori posti in tutto il corpo. Tra questi, i più studiati sono l’Anandamide e il 2-Arachidonoilglicerolo.
– esogeni: provengono dall’ambiente esterno. Si ottengono prevalentemente da piante, come la Cannabis sativa, o possono essere prodotti sinteticamente.
I cannabinoidi agiscono sui recettori dei cannabinoidi di tipo 1 e 2 (CB1 e CB2). Si tratta di recettori accoppiati a proteine G, che possono essere legati sia da cannabinoidi endogeni che da quelli esogeni. Sono maggiormente presenti a livello del sistema nervoso centrale e periferico (CB2 principalmente a livello del midollo spinale), ma anche a livello del sistema immunitario (principalmente CB2).
I cannabinoidi esogeni
Tra i cannabinoidi esogeni, il più conosciuto è sicuramente il tetraidrocannabinolo (THC), che è in grado di legare, come agonista parziale, i recettori per i cannabinoidi. Gli effetti di questo legame possono essere positivi (analgesia, rilassamento muscolare ed effetti antiemetici), ma anche negativi (ansia, psicosi, sedazione).
Un altro cannabinoide esogeno è il cannabidiolo (CBD), che riduce gli effetti negativi del THC. In questo caso, si tratta di un antagonista dei recettori CB1 e CB2
I cannabinoidi esogeni con duplice ruolo: il cannabidiolo
Oltre agli effetti anti-sedativi, antipsicotici e ansiolitici, il cannabidiolo ha altri effetti molto importanti. Tra questi ricordiamo l’inibizione della crescita di cellule tumorali, neuro-protezione in malattie neurodegenerative come il Parkinson, effetti antinfiammatori. Assieme agli endocannabinoidi, anche il cannabidiolo probabilmente inibisce la crescita batterica.
Per questo motivo, il team di ricercatori del Dipartimento di Microbiologia clinica della University of Southern Denmark, guidati da Janne Kudsk Klitgaard, ha deciso di studiare gli effetti di questo cannabinoide se associato ad un antibiotico, la bacitracina (BAC), che agisce sulle infezioni da batteri Gram-positivi.
Si tratta di un antibiotico costituito da una miscela di peptidi ciclici correlati fra loro. La sua azione battericida si esplica nell’inibizione della biosintesi del peptidoglicano (maggiore componente della parete batterica) che porta alla lisi della cellula batterica.
Cannabidiolo e bacitracina: lo studio
Per prima cosa, i ricercatori hanno valutato l’effetto antimicrobico del solo cannabidiolo su differenti specie di batteri Gram-positivi: Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA), Enterococcus faecalis, Listeria monocytogenes e Staphylococcus epidermis resistente alla meticillina (MRSE).
Questa prima fase ha evidenziato come i batteri Gram-positivi siano sensibili al cannabinoide esogeno CBD. Infatti, la concentrazione minima inibitoria (MIC, la minima concentrazione di sostanza antimicrobica in grado di inibire la crescita di un batterio) è tra 4 e 8 µg/mL.
Successivamente, per valutare se vi fosse un potenziamento dell’azione della bacitracina in seguito all’accoppiamento con CBD, questi sono stati somministrati sugli stessi batteri Gram-positivi. La concentrazione minima inibitoria dell’antibiotico è diminuita fino a un massimo di 64 volte in presenza di CBD.
I ricercatori hanno, anche, provato a combinare il cannabidiolo con altri antibiotici, ma l’effetto migliore si è avuto nella combinazione con bacitracina.
Testando, poi, la stessa combinazione su batteri Gram-negativi, come ceppi di Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhimurium, Klebsiella pneumoniae ed Escherichia coli, i ricercatori hanno ottenuto risultati diversi rispetto ai batteri Gram positivi. La concentrazione minima inibente era molto più alta (128 µg/mL), probabilmente a causa della membrana esterna che caratterizza questi batteri.
Discussione dei risultati
A partire dai risultati ottenuti, i ricercatori si sono occupati di studiare un probabile meccanismo d’azione. Per prima cosa, è stata analizzata, con un microscopio elettronico a trasmissione (TEM), la morfologia dei batteri in differenti condizioni. Il risultato è stato che, utilizzando solo bacitracina o solo CBD, la morfologia dei batteri rimaneva invariata, se comparata con il controllo o con il campione trattato con etanolo. Al contrario, se i batteri venivano esposti ad bacitracina + cannabidiolo, la morfologia cambiava: si osservavano grandi cellule con anomalie nella divisione, individuate dalla presenza di setti (Figura 3). Il trattamento combinato, inoltre, ha ridotto l’autolisi in S. aureus e il cannabidiolo – in particolare – provoca la depolarizzazione di membrana.
In più, analizzando l’espressione genica, i ricercatori hanno evidenziato una ridotta espressione del gene ezrA, implicato nella sintesi del peptidoglicano e nell’assemblaggio dell’apparato di divisione cellulare, e dei geni coinvolti nell’autolisi. Nonostante la minore espressione del gene ezrA, il trattamento combinato non ha apportato modificazioni nella composizione della parete cellulare, né a livello dello stesso peptidoglicano. Gli interrogativi circa il meccanismo d’azione di queste due sostanze combinate sembrano ancora senza risposta. Sicuramente, negli studi futuri, ci si dovrà concentrare principalmente sul meccanismo di divisione cellulare.
Emanuela Pasculli
Fonti
- https://cannabiscienza.it/pubblicazioni/sistema-endocannabinoide/sapere-sistema-endocannabinoide/#3.1
- “Cannabis Compound CBD Acts as Helper to Boost Antibiotic Effectiveness” (26 Marzo 2020). Estrapolato da https://www.genengnews.com/topics/drug-discovery/cannabis-compound-cbd-acts-as-helper-to-boost-antibiotic-effectiveness-study-shows/
- Wassmann, Claes Søndergaard, Peter Højrup, and Janne Kudsk Klitgaard. “Cannabidiol is an effective helper compound in combination with bacitracin to kill Gram-positive bacteria.” Scientific reports 10.1 (2020): 1-12.
