Biologia evoluzionistica e ricerca di modi nuovi per attaccare i

Biologia evoluzionistica
e ricerca di modi nuovi
per attaccare i batteri
e rendere più difficile
la comparsa di resistenza
che si ritrova spesso
usando gli antibiotici
avanti
Dalla lettura di un articolo su
“Le Scienze “
marzo 2015
Premesse su antibiotici e resistenza cfr. video “antibiotici”
http://youtu.be/BqR81RnVo2s
avanti
I batteri di una colonia scambiano tra loro informazioni mediante
molecole specifiche che vengono ricevute da particolari recettori
situati sulla parete batterica, e possono attuare una forma di
collaborazione per la soluzione di vari problemi
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Un ceppo batterico responsabile di infezioni polmonari ha bisogno di
un rifugio per essere protetto dalle difese immunitarie dell’ospite: un
biofilm che aderisce alle strutture polmonari, pleuriche, entro il quale
i batteri possono inserirsi e moltiplicarsi :
modello di soluzione del problema
I primi batteri infettanti rilasciano dei messaggi che vengono recepiti
da altri batteri che vanno moltiplicandosi: quando la densità della
colonia segnala il raggiungimento di un valore critico, i batteri insieme
liberano delle molecole che formano il biofilm nel quale si inseriscono
e continuano a moltiplicarsi facendo ammalare l’ospite
avanti
Colonia batterica deve catturare sostanze per il suo metabolismo , contenute
all’interno delle cellule dell’ospite: modello di collaborazione
I batteri liberano dei messaggi che vengono recepiti da altri individui:
quando la densità viene percepita come segnale critico , i batteri insieme
liberano una tossina che uccide le cellule e permette la uscita delle
sostanze ricercate che possono così essere assorbite dai batteri
avanti
I batteri hanno bisogno di ferro per il proprio metabolismo:normalmente
il ferro non è disponibile perché legato a molecole dell’ospite (emoglobina..):
i batteri sintetizzano e liberano molecole (siderofori) capaci di strappare il
ferro ai composti che lo contengono e rifornire così i batteri: i siderofori
sono prodotti e liberati da tutti gli individui e riassorbiti qualunque sia
la loro origine
avanti
Colonia batterica libera siderofori : mutante che non produce siderofori
il mutante può sopravvivere utilizzando i siderofori prodotti dagli altri batteri:
disponendo di maggiiore energia rispetto agli altri che in parte la spendono
per la sintesi di siderofori, sarà in vantaggio relativamente alla moltiplicazione?
Il mutante non avrà vantaggio perché anche gli altri batteri non spendono
molta energia essendo i siderofori di lunga durata e riciclati nella colonia
avanti
Colonia batterica trattata con farmaco che inibisce la sintesi
di siderofori ; presente mutante non sensibile al farmaco:
come evolve la situazione ?
La colonia sarebbe destinata a scomparire: la presenza del mutante
rifornisce di siderofori tutti i batteri e la colonia sopravvive favorendo la
comparsa di individui dotati di mutazione
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È stato osservato che i siderofori possono
catturare gallio in competizione con il ferro
Infettando dei bruchi con batteri , dopo alcuni giorni tutti i bruchi sono
morti (segno che i batteri potevano disporre di ferro per moltiplicarsi)
Infettando dei bruchi con batteri, in presenza di gallio, tutti i bruchi
sono sopravvissuti: segno che i batteri non hanno potuto moltiplicarsi,
non disponendo del ferro sostituito nei siderofori dal gallio
avanti
Colonia batterica in coltura contenente ferro legato a molecole:
i batteri possono catturare il ferro mediante i siderofori, sintetizzati
mediante reazione enzimatica normale: trattando la colonia con
antibiotico che inibisce la sintesi di siderofori, la colonia si va riducendo;
alla fine compare la resistenza all’antibiotico
avanti
Trattando la coltura batterica con gallio invece che con antibiotico
la colonia va riducendosi e non compare resistenza
la riduzione è dovuta alla impossibilità di ottenere ferro perché
i siderofori sono impegnati dal gallio
avanti
Sembra di poter intervenire sull’aspetto di collaborazione e
interdipendenza degli individui della colonia batterica per contrastarne
la proliferazione e ridurre la possibilità di comparsa di resistenza ai farmaci
usati allo scopo
Esempi:
interferire con molecole usate come messaggeri e come recettori di messaggi
(biofilm, tossine)
introdurre competizione per utilizzazione del ferro o altre sostanze
necessarie alla crescita della colonia (siderofori e gallio)
Speriamo bene !
fine