Gli antibiotici: uno sguardo d’insieme e caratteristiche generali

Caratteristiche generali

La parola antibiotico deriva dal greco “antì” e “bìos” che significa letteralmente “contro la vita”, si tratta infatti di farmaci per lo più a basso peso molecolare utilizzati contro le infezioni batteriche. Dalla loro scoperta gli antibiotici hanno contribuito a migliorare la salute della popolazione e hanno notevolmente contribuito all’allungamento dell’aspettativa di vita, nonché al miglioramento delle condizioni igienico-sanitarie.

Gli antibiotici possono essere di origine naturale, metaboliti secondari di miceti, muffe, batteri o altri microorganismi. Tra i microorganismi produttori di questi farmaci abbiamo Eubatteri (12%), Actinomiceti (70%) e Fungi imperfecti (13%).

Gli antibiotici possono anche essere di semi-sintesi, ossia molecole naturali modificate chimicamente per ottenere dei farmaci sempre più efficaci. Infine, esistono anche i chemioterapici che non hanno alcuna origine naturale, ma sono dei farmaci realizzati interamente per sintesi chimica.

Gli antibiotici, usati per prevenire e curare le infezioni batteriche, non sono affatto efficaci invece per contrastare le infezioni virali.

Utilizzare questi farmaci non è sempre indicato, ma è consigliato quando si tratta di infezioni batteriche gravi che richiedono tempi lunghi per la guarigione, quando sopraggiungono delle complicazioni o quando facilmente l’infezione si trasmette ad un altro organismo.

Curiosità storiche

Per contrastare le infezioni batteriche, già nell’antichità, diverse culture usavano particolari tipi di muffe o piante, ma al tempo non era possibile isolare e distinguere la componente benefica che veniva prodotta. Nel 2700 a. C. in Cina, l’imperatore Shennung identificò piante utili per trattare le malattie; nel 1500 a. C., in Egitto, il Papiro di Ebers descriveva le piante usate nella pratica medica egiziana.

Papiro di Ebers in cui sono descritte le piante che venivano utilizzate nella pratica medica egiziana — *Figura 1 – Papiro di Ebers*

I primi documenti che testimoniano un uso più razionale delle piante come medicinali risalgono alla fine del 1700. Nel 1877, invece, con Pasteur, per la prima volta si osservò come nelle colture di alcuni microorganismi si producevano sostanze che inibivano la crescita di altri microorganismi.

Anni dopo, nel 1895, Vincenzo Tiberio, medico molisano dell’Università di Napoli, scoprì l’azione antibatterica di alcuni estratti di muffa. Egli viveva ad Arzano e nel cortile della sua abitazione c’era un pozzo in cui si raccoglieva l’acqua piovana, usata anche per bere. Intorno al pozzo cresceva una muffa che periodicamente veniva eliminata. Vincenzo Tiberio notò che ogni volta che la muffa veniva eliminata, gli abitanti della casa soffrivano di enteriti. Capì che c’era una correlazione tra la muffa intorno al pozzo e la crescita dei batteri patogeni nell’uomo. Sottopose la sua intuizione ad una verifica sperimentale e dimostrò che le sostanze prodotte dalla muffa hanno un’azione benefica, o meglio terapeutica.

Vincenzo Tiberio, italiano che per primo scoprì l'azione terapeutica delle sostanze prodotte dalle muffe — *Figura 2 – Vincenzo Tiberio*

Fondamentale fu la scoperta della penicillina nel 1928 grazie ad Alexander Fleming, il quale notò che in una capsula di coltura di alcuni ceppi batterici, si creò un alone chiaro dovuto allo sviluppo di una muffa: Penicillium notatum. Laddove era presente la muffa non si sviluppavano più colonie batteriche.

*Figura 3 – Piastra di coltura originale di Alexander Fleming*

Successivamente, nel 1940, Florey e Chain, isolarono la sostanza antibatterica prodotta da Penicillium notatum e le diedero il nome di penicillina. È proprio grazie alla scoperta della penicillina che iniziò lo studio dei farmaci indicati come antibiotici, che hanno salvato milioni di vite da infezioni che oggi sembrano di lieve entità.

L’antibiotico ideale

Affinché l’antibiotico possa svolgere la sua funzione, ossia inibire o ostacolare la crescita del batterio, è necessario che si leghi ad un bersaglio, coinvolto in un processo cellulare essenziale per la cellula batterica, al fine di inibire quel processo stesso. In definitiva le caratteristiche che deve avere un buon antibiotico sono:

Raggiungere l’agente patogeno nell’ospite;
Essere selettivo, ossia l’antibiotico non è tossico nei confronti delle cellule eucariotiche, ma solo nei confronti dei microorganismi. Questa caratteristica è dovuta principalmente all’assenza, nelle cellule eucariotiche, di siti che costituiscono il bersaglio d’azione degli antibiotici e anche perché questi farmaci penetrano diversamente nelle cellule procariotiche ed eucariotiche;
Presentare un elevato indice terapeutico (rapporto dose tossica/dose terapeutica);
Non impedire la risposta immunitaria dell’ospite;
Presentare un’attività ad ampio spettro;
Prevenire lo sviluppo della resistenza;
Mantenere intatta la flora batterica dell’ospite;
Avere pochi o nessun effetto collaterale.

Gli antibiotici, per contrastare un’infezione, presentano diversi meccanismi d’azione legati alla fisiologia del microorganismo target, in particolare, agiscono su cinque livelli:

Inibiscono la sintesi della parete cellulare;
Ostacolano la sintesi proteica agendo sulla subunità 30S o 50S dei ribosomi;
Impediscono la replicazione e la trascrizione degli acidi nucleici;
Alterano le caratteristiche della membrana batterica;
Agiscono come antimetaboliti.

Principali meccanismi d'azione degli antibiotici — *Figura 4 – Principali meccanismi d’azione degli antibiotici*

Classificazione

Per gli antibiotici esistono diversi sistemi di classificazione.

Classificazione in famiglie: molecole che hanno caratteristiche simili.
Classificazione in base alla carica elettrica:
- Antibiotici a carattere acido (anioni);
- A carattere basico (cationi):
- A carattere neutro.
Classificazione in base all’origine:
- Estrattiva, o meglio naturale;
- Semi-sintetica, strutture ottenute per estrazione a cui si aggiungono catene di sintesi;
- Sintesi chimica.
Classificazione in base al tipo d’azione:
- Batteriostatica, si blocca la riproduzione del batterio per agevolarne l’eliminazione da parte del microorganismo;
- Battericida, si induce la morte del batterio.

Un antibiotico si comporta come battericida o batteriostatico in base alla sua concentrazione, alla specie batterica su cui agisce e alla fase di crescita di un batterio.

Gli antibiotici battericidi possono essere:

concentrazione-dipendente (es. chinoloni);
tempo–dipendente (es. β-lattamine).

Classificazione in base allo spettro d’azione (per spettro d’azione si intende la gamma di specie batteriche su cui l’antibiotico esplica la propria attività):
- Ampio spettro, agiscono contro i batteri Gram-positivi e Gram-negativi;
- Spettro medio;
- Spettro ristretto, agiscono solo su determinati batteri.

Si consiglia di usare gli antibiotici ad ampio spettro quando non si conosce il batterio specifico responsabile dell’infezione.

C’è ancora tanto da scoprire sul mondo degli antibiotici ed approfondiremo l’argomento nella seconda parte di questo articolo.

La seconda parte dell’articolo, che sarà pubblicata il 27 luglio, tratterà delle principali classi antibiotiche, del loro utilizzo e dell’antibiotico-resistenza.