Resistenza naturale

Clostridium difficile sotto un microscopio ad alta potenza. Questo batterio è naturalmente resistente a diversi antibiotici e causa dei forti attacchi di diarrea. Immagine del CDC.

Alcuni batteri sono naturalmente dotati di difese contro gli antibiotici. Una difesa che alcuni batteri possiedono è una sostanza chimica che distrugge la molecola antibiotica. Quando l’antibiotico è vicino a questi batteri essi rilasciano la loro difesa chimica, la quale fa sì che l’antibiotico smetta di funzionare. Un altro modo in cui si difendono è cambiando alcune delle loro proteine superficiali in modo che l'antibiotico non possa toccare l'esterno dei loro corpi cellulari. Infatti, molti antibiotici cercano di attaccarsi ai recettori di un batterio. I recettori sono molecole che si trovano all'esterno dei batteri e che ricevono segnali. Alcuni di questi batteri possono modificare la forma dei loro recettori, in modo che l'antibiotico non possa legarsi ad esso. Se l’antibiotico non può legarsi al batterio, non può nemmeno ucciderlo.

C'è una specie di batteri resistenti agli antibiotici molto comune, chiamata Clostridium difficile, che causa forti attacchi di diarrea. C. diff usa sia le difese chimiche, sia quelle concernenti il cambiamento di forma dei recettori, e tende a prosperare nelle persone che assumono antibiotici per altri batteri.

Mutazione genetica

A volte, quando un batterio si moltiplica, un errore casuale nel DNA del batterio può creare un gene che gli fornisce resistenza agli antibiotici. Ogni volta che avviene una moltiplicazione è possibile che si verifichi una mutazione. Visto che i batteri si moltiplicano MOLTISSIMO, c’è un’alta probabilità che una mutazione del genere accada.

Questa è uno dei due diversi ceppi di batteri che hanno sviluppato diversi tipi di resistenza alla vancomicina. Immagine del CDC.

Una specie batterica nella quale si verifica ciò è l’Enterococci vancomicina-resistente (VRE), un ceppo di batteri che è resistente ad un antibiotico chiamato vancomicina. I VRE si aggirano da oltre trent'anni, per questo sono molto ben studiati. Infatti gli scienziati sono stati in grado di raggruppare diversi ceppi di VRE in base a come si difendono contro la vancomicina. Per due tipi, chiamati VanA e VanB, i batteri hanno acquisito resistenza quando si è verificata una mutazione nel loro DNA. Questa mutazione ha rinforzato i batteri fornendo loro la capacità di respingere la molecola di vancomicina.

Trasferimento genico orizzontale

Alcuni batteri acquisiscono resistenza quando viene “dato” loro un gene da parte di un altro batterio, attraverso un processo chiamato trasferimento genico orizzontale (TGO, in inglese HGT). Esistono tre modi in cui può verificarsi un HGT.

1. Trasduzione: si verifica quando un virus attacca un batterio e ruba parte del suo DNA. Questo virus può quindi attaccare un altro batterio e rilasciare i geni che ha preso precedentemente;
2. Trasformazione: a volte ci sono geni che fluttuano nell'ambiente intorno ad un batterio. Il batterio può assorbire questi geni e aggiungerli al proprio DNA;
3. Coniugazione: due batteri possono scambiare i geni fondendosi l'uno con l'altro e trasmettendo i geni l'uno all'altro attraverso una connessione.

Il trasferimento genico orizzontale avviene in tre modi principali. Clicca per maggiori dettagli.

I geni che un batterio guadagna attraverso l'HGT non sono sempre geni di "resistenza", ma quando lo sono il rischio che i batteri resistenti agli antibiotici si diffondano in tutta la nostra popolazione aumenta notevolmente.

Un pericoloso, ma anche molto diffuso, batterio chiamato Enterobacteriaceae resistente ai carbapenemi (CRE) è conosciuto per l’abilità di diffondere geni resistenti attraverso l’HGT. CRE può causare infezioni nel nostro circolo sanguigno, nelle nostre ferite, nel nostro tratto urinario e sono tra i batteri più difficili da uccidere, proprio perché possono sopravvivere a quasi tutti gli antibiotici.