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21 marzo 2019

Lo sviluppo di una resistenza antibiotica amplificata da batteri persistenti al fluorochinolone

980_Batteri persistenti

La persistenza è un tipo di tolleranza agli antibiotici che si riferisce a specifiche sottopopolazioni di cellule con capacità potenziate di sopravvivere allo stress antibiotico. I batteri persistenti, segnalati per la prima volta già nel 1944, sono in grado di tollerare alti livelli di antibiotici e dare origine a nuove popolazioni. La tolleranza dei batteri persistenti è generalmente attribuita al fatto che i processi cellulari attivi vengono ridotti al minimo impedendo le lesioni indotte dagli antibiotici, il che ha portato a supporre che i discendenti dei batteri persistenti diano vita a mutanti resistenti agli antibiotici a tassi comparabili a quelli normali. I batteri persistenti non sono mutanti, ma piuttosto batteri che si trovano in una nicchia fenotipica favorevole, dove hanno abbondanza di DNA, RNA, proteine e / o altri componenti cellulari che aumentano la loro tolleranza a specifici antibiotici. La persistenza è misurata dai diagrammi di sopravvivenza log-lineare in funzione del tempo in cui si possono osservare le cinetiche di eliminazione dei batteri che hanno un andamento bifasico. Il primo picco di mortalità corrisponde alla suscettibilità delle cellule normali, mentre il secondo picco di mortalità, che è quantitativamente inferiore al primo e che tuttavia non deve essere zero, riflette la suscettibilità dei batteri persistenti. Inoltre, la persistenza è eterogenea, con diverse sottopopolazioni che mostrano una tolleranza a diversi antibiotici e solo alcuni dimostrano tolleranza a più farmaci. A causa di questa specializzazione, è ragionevole presumere che i meccanismi e la fisiologia per un tipo di batteri persistenti (per esempio, persistenti ai β-lattamici) possano non valere per gli altri (ad es. persistenti ai fluorochinoloni [FQs]). Gli Autori di questo articolo, utilizzando particolari tecniche microscopiche per monitorare le popolazioni di Escherichia coli dopo il trattamento con ofloxacina, hanno scoperto che i batteri persistenti formano dei filamentoi estesamente e inducono impressionanti risposte del sistema di riparazione del DNA, detto SOS, prima di ritornare ad un aspetto normale. Inoltre, le popolazioni derivate dai persistenti del fluorochinolone contengono quantità significativamente maggiori di mutanti resistenti agli antibiotici rispetto a quelle dei controlli non trattati. Pertanto gli Autori confermano che la resistenza è ereditaria e che l’amplificazione della resistenza richiede la proteina RecA, l’induzione SOS, un’opportunità per riprendersi dal trattamento e il coinvolgimento delle UmuDC, le proteine che permettono alla DNA polimerasi, bloccata al sito della lesione, di continuare ad inserire nucleotidi seppur in maniera errata. Questi risultati mostrano che i fluorochinoloni danneggiano il DNA nei batteri persistenti e che la conseguente risposta SOS accelera lo sviluppo della resistenza agli antibiotici dei batteri sopravvissuti.

Enhanced antibiotic resistance development from fluoroquinolone persisters after a single exposure to antibiotic

Theresa C. Barrett, Wendy W. K. Mok, Allison M. Murawski & Mark P. Brynildsen

Nature Communicationsvolume 10, Article number: 1177 (2019)

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09058-4

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