L'idrochinina vs la farmacoresistenza di Pseudomonas aeruginosa

La farmacoresistenza

La farmacoresistenza è la capacità acquisita per resistere alla terapia farmacologica, per cui la cura non risulta efficace nel trattamento della malattia. Attualmente, il numero di patogeni multiresistenti risulta in crescita. Per questa ragione, nel 2021 l’OMS ha dichiarato prioritaria la lotta contro la resistenza farmacologica, quindi sono stati elencati di seguito i batteri per cui urge la ricerca di nuovi anticorpi. Tra i batteri a priorità critica per la multi farmacoresistenza è presente Pseudomonas aeruginosa, un batterio Gram negativo aerobio e anaerobio facoltativo, in grado di crescere in ambienti in cui è presente l’ossigeno; invece, in zone prive o povere di ossigeno, il microrganismo si basa sul nitrato. Inoltre, può crescere a 42 gradi.

Pseudomonas aeruginosa colorazione Gram, forma bastoncellare ricurva [Fonte: JCarr BioMed] — ^{Figura 1- Pseudomonas aeruginosa colorazione Gram [Fonte: JCarr BioMed]}

In particolare, i batteri acquisiscono tale facoltà attraverso diversi meccanismi, tra i quali si conoscono:

La mutazione genetica;
La presenza di un plasmide in grado di indurre la resistenza;
La sintesi di enzimi;
L’acquisizioni di nuovi geni per la resistenza;
L’attività di pompe di efflusso;
Sistemi di trasporto attivo;
Vie metaboliche diverse;
Alterazione del bersaglio;

P. aeruginosa: un patogeno multi farmacoresistente

P. aeruginosa è presente in diversi ambienti:

aree umide;
zone tiepide;
zone in cui è presente materiale compostabile o colmo di contaminanti, che deriva da animali e/o uomo, da piante;
acque contaminate;
nel suolo;
ambienti in cui si svolge la vita quotidiana;
alimenti;
acqua potabile;

Comunque, Pseudomonas è stato isolato con una frequenza molto elevata negli ambienti ospedalieri. Nonostante il batterio non causi malattie in soggetti sani, esso è tra le principali cause da infezione nosocomiale. Contrariamente a quanto è stato detto in precedenza, è spesso la causa di infezioni gravi nei pazienti immunocompromessi.

Meccanismi di resistenza in P. aeruginosa

Si tratta di un patogeno multi farmacoresistente (MDR) rinomato per le proprietà ubiquitarie e i meccanismi avanzati di resistenza, tra i quali sono compresi:

la sintesi di enzimi;
la riduzione della permeabilità della membrana;
elementi genetici mobili;
meccanismi di resistenza codificati a livello del DNA;
singolo evento mutazionale oppure l’accumulo di mutazioni geniche nel tempo che porta all’over espressione delle pompe di efflusso (meccanismo di resistenza multi farmaco che espelle l’antibiotico dal batterio);

Negli Stati Uniti è stato eseguito uno studio in cui si esamina la frequenza della farmacoresistenza in Pseudomonas aeruginosa. In conclusione, la ricerca ha mostrato un incremento della resistenza farmacologica nei pazienti ricoverati in terapia intensiva. A causa dell’elevata incidenza del fenomeno, si stanno ricercando nuovi metodi per risolvere questo problema.

incremento della resistenza farmacologica nei pazienti della terapia intensiva — *^{Figura 2- Incremento della farmacoresistenza Pseudomonas aeruginosa nei pazienti di terapia intensiva [Fonte: Clin Microbiol Rev]}*

L’idrochinina

Uno studio eseguito dall’Università di Portsmouth e dalle Università di Naresuan e Pibulsongkram Rajabhat in Thailandia ha approfondito le proprietà dell’idrochinina su diversi ceppi batterici, tra cui è compreso Pseudomonas. Si tratta di un composto presente negli alcaloidi della china ed è correlato al chinino. Oltre alla capacità di contrastare le aritmie e la malaria, presenta effetti antibatterici. A livello medico si usa come cloridrato al posto dei sali di china.

Idrochinina vs farmacoresistenza di P. aeruginosa

Il chinino solfato è un composto in grado di inibire l’invasione del batterio nella pelle ed è stato osservato come gli estratti di idrochinina hanno effetti antibatterici nei confronti di Es cherichia col i, Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa. Gli studiosi hanno approfondito l’effetto del composto come inibitore dei ceppi batterici e la risposta delle pompe di efflusso di tipo RND (pompe in grado di espellere diversi tipi di antibiotici con formule di struttura differenti).

Pompe di efflusso RND espellono antibiotici, aumenta la resistenza di Pseudomonas aeruginosa — ^{Figura 5- Meccanismo pompe di efflusso RND [Clin Microbiol Rev]}

Metodi

Per condurre lo studio, il team di ricerca si è avvalso di metodi di micro diluizione in brodo, con il fine di misurare le minime concentrazioni inibenti (MIC) e le minime concentrazioni battericide (MBC). Attraverso queste analisi si valuta la quantità di antibiotico in grado di bloccare la crescita batterica (MIC) o la morte (MBC) del batterio che è stato isolato in precedenza. Oltre a queste analisi, nei microrganismi esposti all’idrochinina, è stata esaminata l’espressione dell’RNA tramite la tecnica dell‘RNA sequencing ed è stata eseguita, con il metodo della qPCR (PCR quantitativa o PCR Real Time o multiplex digital PCR), un analisi quantitativa.

^{Figura 6- MIC e MBC [Microbiologia Italia]}

Conclusioni

Il team di ricerca ha riscontrato che il composto è in grado di inibire tutti i batteri. Infatti, i valori MIC di P. aeruginosa risulta più elevato rispetto ai valori riscontrati in E. coli. Allo stesso modo, Il valore MBC, a cui P. aeruginosa è stato ucciso, è elevato, infatti presenta valori due o quattro volte superiori rispetto ad altri ceppi che sono stati analizzati (come E. coli). Pertanto, si può dedurre che l’idrochinina, i chinoni e i suoi derivati abbiano un’attività antibatterica nei confronti di diversi batteri. In conclusione, la bassa dose di idrochinina risulta sufficiente per indurre specifiche pompe di efflusso di tipo RND in P. aeruginosa, perciò sarebbe possibile sfruttare in futuro il composto in ceppi multi farmacoresistenti, come Pseudomonas aeruginosa.

Fonti

https://it.wikipedia.org/wiki/Farmacoresistenza
Lister PD, Wolter DJ, Hanson ND. Antibacterial-resistant Pseudomonas aeruginosa: clinical impact and complex regulation of chromosomally encoded resistance mechanisms. Clin Microbiol Rev. 2009 Oct;22(4):582-610. doi: 10.1128/CMR.00040-09. PMID: 19822890; PMCID: PMC2772362.
Badescu B, Buda V, Romanescu M, Lombrea A, Danciu C, Dalleur O, Dohou AM, Dumitrascu V, Cretu O, Licker M, Muntean D. Current State of Knowledge Regarding WHO Critical Priority Pathogens: Mechanisms of Resistance and Proposed Solutions through Candidates Such as Essential Oils. Plants (Basel). 2022 Jul 6;11(14):1789. doi: 10.3390/plants11141789. PMID: 35890423; PMCID: PMC9319935.
Driscoll, J.A., Brody, S.L. & Kollef, M.H. The Epidemiology, Pathogenesis and Treatment of Pseudomonas aeruginosa Infections. Drugs 67, 351–368 (2007).
Rattanachak, N.; Weawsiangsang, S.; Jongjitvimol, T.; Baldock, R.A.; Jongjitwimol, J. Hydroquinine Possesses Antibacterial Activity, and at Half the MIC, Induces the Overexpression of RND-Type Efflux Pumps Using Multiplex Digital PCR in Pseudomonas aeruginosa. Trop. Med. Infect. Dis. 2022, 7, 156.