Gli antibiotici, termine derivante dal greco il cui significato è “contro la vita”, sono sostanze prodotte da particolari microrganismi in grado di uccidere o impedire la crescita dei batteri.
Una breve storia
La storia degli antibiotici ha origini davvero antiche. Infatti, più di 2000 anni fa, popolazioni come Cinesi, Egizi e Greci si servivano (inconsapevolmente) di impiastri di pane ammuffito per curare ferite aperte. Lo sviluppo delle tecnologie e una più profonda conoscenza della chimica e della biologia hanno portato agli inizi del Novecento all’identificazione di sostanze antibiotiche che sono state in grado di rivoluzionare il mondo della medicina, aprendo la strada a successive scoperte che hanno condotto il mondo verso una migliore condizione di benessere.
Tutto ebbe concretamente inizio nel 1895, quando il ricercatore italiano Vincenzo Tiberio, medico della Marina Militare, intuì il potenziale battericida di alcune muffe. Successivamente ci fu grande risonanza internazionale quando, nel 1929, Alexander Fleming pubblicò le sue scoperte sul «British Journal of Experimental Pathology» indicando alcuni potenziali benefìci terapeutici della penicillina, mentre il primo sulfamidico venne scoperto nel 1935 da Gerhard Domagk.
Entrambi gli scienziati in seguito alle loro scoperte sono stati insigniti del premio Nobel per la Fisiologia o Medicina. In seguito iniziarono le sperimentazioni cliniche e vennero scoperti numerosi antibiotici in grado di curare un gran numero di malattie che fino a pochi anni prima potevano essere letali in breve tempo, come ad esempio infezioni della pelle, setticemie e polmoniti.
Classificazione e proprietà
Gli antibiotici possono essere classificati a seguito del loro meccanismo d’azione, sulla base dei microrganismi che li producono, delle loro proprietà chimiche oppure della loro azione preferenziale a carico di batteri Gram-positivi o Gram-negativi.
Considerando il meccanismo d’azione è possibile distinguere due tipologie di antibiotici: batteriostatici e battericidi. I primi tendono a bloccare la crescita batterica, mentre i secondi sono in grado di uccidere i batteri. I meccanismi d’azione possono essenzialmente concretizzarsi nell’inibizione della biosintesi proteica a carico del ribosoma batterico 70S (costituito dalle subunità 30S e 50S), nell’interferenza della formazione della parete cellulare batterica (composta da peptidoglicano) oppure andando a inibire la replicazione del DNA.
Sulla base delle proprietà chimiche è possibile suddividere alcuni degli antibiotici più prodotti e diffusi in:
- β-lattamici. Classe di antibiotici battericidi aventi come nucleo funzionale un’ammide ciclica costituita da quattro atomi. Sono in grado di alterare la costruzione della parete cellulare batterica, appartengono a questa tipologia le penicilline e le cefalosporine. Le prime possono essere ottenute ad esempio mediante fermentazione diretta dei funghi Penicillium notatum e Penicillium chrysogenum, mentre le cefalosporine dal fungo Cephalosporium acremonium.
- Amminoglicosidi. Antibiotici che presentano nella loro struttura molecolare amminozuccheri, e tendono a manifestare attività battericida. Interagendo con la subunità 30S sono in grado di determinare la cessazione prematura della traduzione dell’mRNA. Gentamicina, framicetina e tobramicina sono un esempio di questi antibiotici.
- Macrolidi. Famiglia di antibiotici che esibiscono nella propria struttura molecolare un lattone (estere ciclico). Sono antibiotici batteriostatici in grado di alterare la sintesi proteica nelle fasi iniziali, interagendo con la subunità ribosomiale 50S. Esempi sono azitromicina, streptomicina e claritromicina.
- Tetracicline. Antibiotici caratterizzati dalla presenza di una struttura tetraciclica derivante dell’octaidronaftacene. Esibiscono attività batteriostatica andando a inibire la subunità ribosomiale 30S. Esempio sono la doxiciclina e minociclina.
- Glicopeptidi. Caratterizzati dall’esistenza di una catena polipetidica, sono antibiotici battericidi che interferiscono nella costruzione della parete cellulare batterica.
- Sulfamidici. Sono antibiotici batteriostatici e, da un punto di vista chimico, sono delle sulfonammidi. Limitano la crescita batterica andando a inibire, a diverse fasi, il metabolismo dell’acido folico. Un esempio di antibiotico sulfamidico è il sulfametoxazolo.
- Antitumorali. Alcuni antibiotici sono in grado di interferire con la sintesi del DNA e trovano applicazioni come farmaci chemioterapici.
Produzione
La produzione di antibiotici vede una grande distinzione in antibiotici extracellulari e intracellulari, generalmente derivanti da funghi e muffe. Gli antibiotici extracellulari, come le penicilline, si diffondono nei mezzi di coltura e in seguito possono essere sottoposti a estrazione. Mentre gli antibiotici intracellulari, spesso di natura polipeptidica, possono essere ottenuti solo dopo disintegrazione cellulare. Gli antibiotici così ricavati sono di origine naturale, se poi subiscono una modifica alla loro struttura chimica vengono classificati come semisintetici.
Antibiotico-resistenza
L’antibiotico-resistenza rappresenta la capacità di alcuni ceppi di batteri di sopravvivere all’antibiotico stesso che li ha selezionati e agli antibiotici delle medesime famiglie chimiche. Negli ultimi anni il problema si sta rivelando molto serio in quanto numerose infezioni rispondono in maniera meno significativo all’utilizzo di antibiotici. Uno dei principali motivi che hanno portato i batteri a sviluppare questa resistenza è stato un utilizzo prolungato e non corretto di antibiotici. Attenzione, quindi, a non assumere antibiotici quando non indispendabile e sotto prescrizione medica.
Riferimenti bibliografici
M. I Hutching, A. W Truman, B. Wilkinson, Antibiotics: past, present and future, «Current Opinion in Microbiology», 51, 2019, pp. 72-80.
P. Patel, H.R. Wermuth, C. Calhoun, G.A. Hall, Antibiotics, «National Library of Medicine», 2023.
G. Kapoor, S. Saigal, A. Elongavan, Action and resistance mechanisms of antibiotics: A guide for clinicians, «J Anaesthesiol Clin Pharmacol», 33, 3, 2017, pp. 300-305.
