Il diabete può innescare l’evoluzione della resistenza agli antibiotici

I microbiologi Brian Conlon e Lance Thurlow, presso la UNC School of Medicine hanno appena dimostrato che le persone con diabete hanno maggiori probabilità di sviluppare ceppi di Stafilococco resistenti agli antibiotici.

 

 

Gli antibiotici sono farmaci potenti e ad azione rapida progettati per sradicare le infezioni batteriche. Tuttavia, negli ultimi anni, la loro affidabilità è diminuita poiché i batteri resistenti agli antibiotici continuano ad evolversi e diffondersi.

Lo Staphylococcus aureus è una delle principali cause di infezioni e decessi associati alla resistenza agli antibiotici.

È anche l’infezione batterica più diffusa tra le persone con diabete mellito, una condizione cronica che colpisce il controllo della glicemia e riduce la capacità del corpo di combattere le infezioni.

I microbiologi Brian Conlon e Lance Thurlow, presso la UNC School of Medicine hanno appena dimostrato che le persone con diabete hanno maggiori probabilità di sviluppare ceppi di Stafilococco resistenti agli antibiotici.

I loro risultati, che sono stati pubblicati su Science Advances, mostrano come l’ambiente microbico diabetico produca mutazioni resistenti, suggerendo modi in cui la resistenza agli antibiotici può essere combattuta in questa popolazione di pazienti.

“Abbiamo scoperto che la resistenza agli antibiotici emerge molto più rapidamente nei modelli diabetici rispetto ai modelli di malattia non diabetici”, ha detto Conlon, professore associato presso il Dipartimento di Microbiologia e Immunologia.

“Questa interazione tra batteri e diabete potrebbe essere un fattore importante della rapida evoluzione e diffusione della resistenza agli antibiotici che stiamo vedendo”.

Il diabete colpisce la capacità del corpo di controllare un tipo di zucchero chiamato glucosio, causando spesso l’accumulo di glucosio in eccesso nel flusso sanguigno.

Lo stafilococco si nutre di questi alti livelli di zucchero, permettendogli di riprodursi più rapidamente.

Il batterio può anche crescere senza conseguenze, poiché il diabete compromette anche la capacità del sistema immunitario di distruggere le cellule e controllare le infezioni.

Con l’aumentare del numero di batteri in un’infezione diabetica, aumenta anche la probabilità di resistenza. Compaiono mutazioni casuali e alcune sviluppano resistenza a fattori di stress esterni, come gli antibiotici.

Una volta che un mutante resistente è presente in un’infezione diabetica, prende rapidamente il sopravvento sulla popolazione, utilizzando il glucosio in eccesso per guidare la sua rapida crescita.

“Lo Staphylococcus aureus è particolarmente adatto a trarre vantaggio da questo ambiente diabetico”, ha detto Thurlow, assistente professore di microbiologia e immunologia, con incarichi congiunti presso la UNC School of Medicine e la Adams School of Dentistry.

“Una volta che si verifica quella mutazione resistente, si ha un eccesso di glucosio e non si ha il sistema immunitario per eliminare il mutante e prende il sopravvento sull’intera popolazione batterica nel giro di pochi giorni”.

Conlon, un esperto di fallimento del trattamento antibiotico, e Thurlow, un esperto di patogenesi dello stafilococco nel diabete, sono stati a lungo interessati a confrontare l’efficacia degli antibiotici in un modello con e senza diabete.

Utilizzando le loro connessioni all’interno del Dipartimento di Microbiologia e Immunologia, i ricercatori hanno riunito i loro laboratori per eseguire uno studio con antibiotici in un modello murino diabetico di infezione da S. aureus.

In primo luogo, il team ha preparato un modello murino con infezione batterica nella pelle e nei tessuti molli. I modelli murini sono stati divisi in due gruppi: a una metà è stato somministrato un composto che uccide selettivamente le cellule del pancreas, rendendole diabetiche, e all’altra metà non è stato somministrato il composto.

I ricercatori hanno quindi infettato sia i modelli diabetici che quelli non diabetici con S. aureus e li hanno trattati con rifampicina, un antibiotico in cui la resistenza evolve ad alta velocità.

Dopo cinque giorni di infezione, era il momento di osservare i risultati.

Conlon e Thurlow notarono rapidamente che la rifampicina non aveva praticamente alcun effetto nei modelli diabetici. Quindi, hanno prelevato alcuni campioni per indagare.

I ricercatori sono rimasti scioccati nello scoprire che i batteri si erano evoluti per diventare resistenti alla rifampicina, con l’infezione che ospitava oltre cento milioni di batteri resistenti alla rifampicina.

Non c’erano batteri resistenti alla rifampicina nei modelli non diabetici.

E, cosa ancora più sorprendente, la mutazione aveva preso il sopravvento sull’intera infezione in soli quattro giorni.

Successivamente hanno inoculato modelli diabetici e non diabetici con Staphylococcus aureus come prima, ma questa volta integrato con un numero noto di batteri resistenti alla rifampicina.

Ancora una volta, questi batteri hanno rapidamente preso il sopravvento sull’infezione diabetica, ma sono rimasti solo come sottopopolazione nei modelli non diabetici dopo 4 giorni di trattamento con rifampicina.

Le loro nuove scoperte hanno lasciato Conlon e Thurlow con molte domande; Tuttavia, sono certi che l’evoluzione della resistenza agli antibiotici nelle persone con diabete potrebbe significare problemi per la popolazione in generale.

I ceppi di batteri resistenti agli antibiotici si diffondono da persona a persona allo stesso modo di altri batteri e virus: nell’aria, sulle maniglie delle porte e nel cibo che mangiamo, il che rende la prevenzione di questi tipi di infezioni una priorità importante.

Quindi, cosa si può fare per prevenirlo? Ebbene, i laboratori di Conlon e Thurlow hanno dimostrato che la riduzione dei livelli di zucchero nel sangue nei modelli diabetici (attraverso la somministrazione di insulina) priva i batteri del loro carburante, tenendo a bada il loro numero e riducendo le possibilità che si verifichino mutazioni resistenti agli antibiotici.

I loro risultati suggeriscono che il controllo della glicemia attraverso l’uso di insulina potrebbe essere la chiave per prevenire la resistenza agli antibiotici.

“La resistenza e la sua diffusione non sono solo associate alla prescrizione di farmaci, ma anche allo stato di salute di coloro che assumono antibiotici”, ha detto Conlon.

“Il controllo della glicemia diventa quindi molto importante. Quando abbiamo dato l’insulina ai nostri topi, siamo stati in grado di riportare la loro glicemia alla normalità e non abbiamo avuto questa rapida proliferazione di batteri resistenti”.

Ora, Conlon e Thurlow stanno espandendo i loro sforzi per studiare l’evoluzione della resistenza negli esseri umani (con e senza diabete) e altri batteri resistenti agli antibiotici di interesse, tra cui Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa e Streptococcus pyogenes.

Riconoscendo quanto sia grande il ruolo dell’ospite nell’evoluzione della resistenza agli antibiotici, i ricercatori hanno in programma di eseguire studi simili in pazienti sottoposti a chemioterapia e neotrapiantati per vedere se queste popolazioni sono anche inclini a infezioni resistenti agli antibiotici.