Le Sostanze Antimicrobiche

“That’s funny. (È buffo). Fu nel 1928 mentre io stavo lavorando con alcune varietà di
stafilococchi che una delle mie colture fu contaminata da una muffa. Ogni batteriologo ha avuto
una coltura inquinata da qualche muffa ma in questa particolare avvenne qualcosa di
straordinario: le mie colonie di stafilococchi parevano essere andate incontro ad un processo di
dissoluzione”.
È così che lo stesso Alexder Fleming (1881 - 1955) raccontò1 come avvenne la sua scoperta della
penicillina.
La muffa era sicuramente entrata dalla finestra del laboratorio di batteriologia dove Flem (così lo
chiamavano i colleghi) lavorava presso il St Mary Hospital nel quartiere Paddington di Londra
(Inoculation Department). Evidentemente era risalita dal piano sottostante dove si studiavano le
muffe prelevate nelle case di pazienti asmatici.
Quella muffa, il Penicillum notatum, liberava una sostanza, poi battezzata penicillina, che attaccava
molti germi responsabili delle più comuni infezioni umane quali quelle originate da stafilococco,
streptococco, pneumococco, gonococco, meningococco, bacillo difterico.
Li attaccava uccidendoli e scigliendoli. La ragione del suo effetto battericida e batteriolitico su
alcuni batteri e non su altri, era dovuta, fu poi spiegato in seguito, all’inibizione di una struttura
fondamentale della parete batterica: il peptidoglicano.
Più precisamente la penicillina bloccava irreversibilmente gli enzimi preposti alla sua sintesi.
La penicillina non era un enzima né una proteina. Era un antibiotico ovvero poteva distruggere i
microrganismi infettanti senza arrecare danni all’organismo umano, essendo completamente
atossica al contrario di tutti gli antibatterici usati fino ad allora.
Però il suo uso nella cura delle infezioni non fu subito possibile a causa di una difficoltà tecnica
fondamentale: l’estrema instabilità della molecola attiva unicamente per un mese a ph 6,8 ed alla
temeratura di + 2°C.
Per questa ragione oltre che per la difficoltà di ottenere la sostanza pura Fleming sospese le sue
ricerche.
Fu molti anni dopo grazie ad Ernst Boris Chain e Howard Walter Florey attivi ad Oxford che le
ricerche ripresero. Dapprima i due scienziati congiunsero i loro sforzi, e solo in seguito ad essi si
unì Fleming.
I due ricercatori erano entrambi interessati alla peicillina per ragioni diverse: il biochimico berlnese
Chain studiando le sostanze antibatteriche naturali era rimasto colpito dal fatto che i chimici non
fossero riusciti ad isolare la penicillina. L’australiano Florey invece era interessato all’attività della
sostanza contro gli stafilococchi. I due svolsero per questo una ricerca insieme. Riuscirono ad
estrarre e purificare la penicillina dalle colture e pubblicarono i risultati del loro lavoro nel luglio
1940 sul Lancet.
Fleming lesse la pubblicazione e si mise in contatto con loro. Da allora i tre continuarono insieme le
ricerche per purificare stabilizzare la sostanza e renderla disponibile su larga scala, coinvolgendo
anche altri ricercatori.
1
Da un intervento del ricercatore al congresso sulle malattie infettive di Torino 9/10/1946:
“Fu nel 1901 che entrai studente all’ospedale di St Mary, una scuola dell’università di Londra. Oggi
mi sembra sia stato [quello] il passo più importante della mia vita e questo passo lo feci senza
prevedere affatto quanto doveva in seguito capitarmi.”
Appena risolte le difficoltà tecniche legate a labilità e purezza della penicillina fu possibile
impiegarla in terapia. Così, dal 1928, data della sua scoperta, la penicillina venne utilizzata in
terapia per la prima volta solo il 12 febbraio 1941 ad Oxford.
Il primo paziente fu un poliziotto che presentava una gravissima infezione resistente ai sulfamidici.
La penicillina procurò subito un miglioramento delle sue condizioni ma a causa dell’interruzione
della terapia dovuta alla scarsità della sostanza disponibile l’infezione non potè essere
completamente sradicata ed il 15 marzo ebbe il sopravvento.
Stessa sorte ebbero successivamente altri pazienti migliorati immediatamente ma poi deceduti con
la sospensione prematura della terapia.
Fleming Chain e Florey continuarono febbrilmente insieme presso la Radelife Infirmary di Oxford
il loro lavoro per ottenere penicillina pura e stabile in maggior quantità anche sotto le bombe e dopo
i primi risultati favorevoli partirono per l’America dove a Peoria, nell’Illinois si realizzò la fase più
intensa e decisiva della loro ricerca.
Qui, nel 1943 riuscirono a produrre una quantità di penicillina sufficiente a curare con successo 15
feriti dell’ VIII armata USA in Egitto.
Successiamente a Boston furono curate efficacemente quasi 200 persone coinvolte in un giganteso
incendio e poi vennero trattati con esito positivo malati di sifilide.
Dopo quei successi le industrie si adoperarono con fiducia nella produzione della sostanza su larga
scala.
La sintesi della penicillina impegnò più di mille ricercatori di trentanove università ed industrie
inglesi e americane.
Tra America ed Inghilterra vi fu anche durante la guerra uno scambio di informazini tra ditte
farmaceutiche concorrenti con una amichevole cooperazione tra industrie ed università.
La produzione industriale fu sufficiente a trattare tutti i feriti di guerra delle forze americane e
britanniche con percentuali di guarigione del 95%.
Le penicilline semisintetiche
Dal Penicillum si ottennero penicilline naturali di vario tipo che in Gran Bretagna vennero siglate
con i numeri 1, 2, 3, 4 mentre in America con le lettere E, G, X, K. Tutte aveano notevole potere
battericida in laboratorio ma sugli esseri umani solo le prime tre conservavano la loro azione. La
Penicillina o Benzil penicillina risultava tra queste la più attiva.
I chimici cercarono di modificare la struttura della penicillina G e renderla più stabile verso gli acidi
in modo che potesse essere assunta per bocca senza essere distrutta dagli acidi dello stomaco;
ampliarne lo spettro d’azione; diminuirne la rapidità di eliminazione dall’organismo.
Riuscirono ad ottenere un’ampia serie di derivati che, sulla base delle loro proprietà furono distinte
in quattro gruppi fondamentali:
ad azione ritardata; acido resistenti e quindi assumibili per bocca; Beta lattamasi resistenti ossia non
degradate dagli enzimi batterici e quindi attive anche contro microrganismi resistenti alla penicillina
naturale; ad ampio spettro ossia che estebdevano la loro azione anhce a microrganismi Gram
negativi, in genere sensibili alle Beta lattamasi.
Il loro prototipo è l’ampicillina che è la prima penicillina semisintetica.
Questa e le successive penicilline semisintetiche furono realizzate nei laboratori della Merk ed in
quelli di Oxford.
Solo nel 1945 Doroty riuscirà a realizzare la sintesi completa col metodo della cristallografia a raggi
X.
Per la scopetra della penicillina e dei suoi effetti curativi contro molte malattie infettive furono
insigniti del premio Nobel nel 1945 trescienziati
Alexder Fleming (1881 1955)
Di origine scozzese nacque a Lochfield nell’Ayrshire il 6 agosto 1881 e morì a Londra l’11 marzo
1955. Studiò medicina utilizzando il lascito di uno zio, allevatore di pecore. Nel 1901 entrò studente
all’ospedale di St Mary, una scuola dell’università di Londra e si laureò nel 1908. Superati gli esami
fu ammesso al laboratorio di batteriologia di Almroth Wright (1861-1947) dove molti altri
scienziati di tutto il mondo apprendevano le tecniche ella terapia vaccinica e delle indagini sul
sangue.
Nel 1922 pubblicò un rapporto sulla sua scoperta relativa ad un enzima, lisozima, presente nelle
lacrime, nel muco nella saliva unghie e pelle attivo contro alcuni germi patogeni.
Si sposò due volte: nel 1915 con un’infermiera olandese, Sarah Marion McElroy e successivamente
rimasto vedovo a 72 anni si unì nel 1949 alla ricercatrice greca Amalia Coutsoris Voureka.
Ernst Boris Chain (1906 – 1979)
Nato il 19 giugno 1906 a Berlino ; morto in Irlanda il 19 agosto 1979.
Con l’avvento di Hitler essendo ebreo emigrò in Inghilterra dove lavorò a Cambridge e
successivamente ad Oxford. Dopo la guerra divenuto direttore del Centro Internazionale di chimica
microbiologica lavorò a Roma ed in seguito a Londra all’Imperial College of Sience and
Technology.
Chain scoprì che la penicillina era costitutia da due aminoacidi uniti e che l’attività era legata ad
una struttura chimica mlto fragile, l’anello Beta lattamico, che può esserre spezzato dall’acidità e
dall’alcalinità dell’ambiente o dall’enzima penicillinasi prodotto dai batteri.
Howard Walter Florey (1898 -1968)
Nato ad Adelaide (Australia) il 24 settembre 1898, morto il 21 febbraio 1968 ad Oxford.
Laureato in medicina alla Adelaide University nel 1921 ottenne la cattedra di patologia a Sheffield
nel 1931 e ad Oxford nel 1935