Sanguinarina: La Natura ci Svela un Nuovo Killer di Superbatteri?

Amici scienziati e curiosi di natura, ben ritrovati! Oggi voglio parlarvi di una scoperta che mi ha davvero entusiasmato e che potrebbe aprire scenari importantissimi nella lotta contro quei nemici invisibili ma temibili che sono i batteri resistenti agli antibiotici. Avete presente l’Enterobacter cloacae? No, non è il nome di un nuovo cocktail esotico, ma un batterio birichino che può causare infezioni intestinali piuttosto serie, sia negli umani che negli animali, per non parlare del fatto che è uno dei responsabili del deterioramento degli alimenti. Un tipetto davvero fastidioso!

Il Problema: Antibiotici Spuntati e Nemici Invisibili

Da tempo, la medicina e l’industria alimentare si affidano agli antibiotici chimici per tenere a bada questi microrganismi. Il problema? Come spesso accade quando si abusa di una soluzione, i batteri hanno imparato a difendersi, sviluppando resistenze che rendono le cure tradizionali sempre meno efficaci. E non dimentichiamo l’impatto ambientale di queste sostanze chimiche. Insomma, c’era un gran bisogno di trovare alternative più “verdi” e intelligenti. Ed è qui che entra in gioco la nostra protagonista: la sanguinarina.

Sanguinarina: Un Tesoro Nascosto nelle Piante

La sanguinarina (SAN) è un alcaloide naturale, una sostanza estratta da piante come la Macleaya cordata. Pensate, la natura ci offre già delle armi potentissime! Questa molecola è già nota per le sue diverse proprietà benefiche: è antiossidante, antitumorale, antiparassitaria, antinfiammatoria e, udite udite, antimicrobica. Non a caso, viene già utilizzata nell’industria alimentare e medica, ad esempio per proteggere i pesci d’allevamento dai patogeni o come additivo nei mangimi per migliorare la flora intestinale delle galline ovaiole. Ma cosa succede se la mettiamo di fronte al nostro Enterobacter cloacae? È quello che ci siamo chiesti nel nostro studio.

La Nostra Indagine: Come la Sanguinarina Mette K.O. l’Enterobacter cloacae

Ci siamo messi all’opera per capire se e come la sanguinarina potesse contrastare questo batterio. Per prima cosa, abbiamo voluto scoprire la sua “dose letale minima”, ovvero la concentrazione minima inibente (MIC). Ebbene, abbiamo scoperto che una concentrazione di 100 µg/mL di sanguinarina era sufficiente per bloccare la crescita dell’E. cloacae. Un ottimo punto di partenza!

Ma non ci siamo fermati qui. Volevamo vedere con i nostri occhi cosa succedeva ai batteri. Grazie al microscopio elettronico a scansione (SEM), abbiamo potuto osservare da vicino le cellule di E. cloacae trattate con sanguinarina. Le immagini erano eloquenti: i batteri, normalmente di forma regolare a bastoncello, apparivano deformi, allungati, con la superficie irregolare e, a concentrazioni più alte (il doppio della MIC), addirittura rotti! Era chiaro che la sanguinarina stava letteralmente smontando la loro struttura.

Un altro indizio importante è arrivato misurando l’assorbanza a 260 nm. So che sembra un dettaglio tecnico, ma questa misurazione ci dice se dalla cellula batterica stanno uscendo acidi nucleici (come il DNA). E indovinate un po’? Dopo il trattamento con sanguinarina, l’assorbanza aumentava significativamente, indicando che la membrana cellulare del batterio era stata compromessa e stava perdendo materiale genetico. Immaginate una fortezza le cui mura iniziano a cedere: è esattamente quello che la sanguinarina fa alla membrana dell’E. cloacae.

Dentro la Mente del Batterio: Transcriptomica e Metabolomica al Servizio della Scienza

Per capire ancora più a fondo il meccanismo d’azione, ci siamo avvalsi di due tecniche potentissime: la transcriptomica e la metabolomica. La prima ci permette di vedere quali geni vengono “accesi” o “spenti” nel batterio in risposta alla sanguinarina, mentre la seconda analizza le piccole molecole (i metaboliti) prodotte dal suo metabolismo. È come avere una mappa dettagliata di tutte le reazioni chimiche che avvengono all’interno della cellula.

Cosa abbiamo scoperto? Un vero e proprio pandemonio metabolico!
L’analisi transcriptomica ha rivelato che ben 406 geni cambiavano la loro espressione: 84 venivano sovraespressi e 322 sottoregolati. Molti di questi geni erano coinvolti in processi legati alla membrana cellulare, al trasporto transmembrana e al trasporto di ioni, confermando quanto avevamo già visto con la perdita di acidi nucleici e i danni morfologici. Ma non solo: erano coinvolti anche il metabolismo degli amminoacidi e degli zuccheri nucleotidici, il metabolismo dell’arginina e della prolina, e quello delle pirimidine.

L’analisi metabolomica ha dipinto un quadro simile. Abbiamo identificato 424 metaboliti la cui concentrazione cambiava drasticamente. In particolare, la sanguinarina sembrava interferire pesantemente con:

• Il metabolismo del folato: l’acido folico e i suoi precursori erano sballati. Pensate che l’acido folico è essenziale per la sintesi di purine, pirimidine e amminoacidi. Senza di esso, il batterio non può crescere e riprodursi.
• Il metabolismo degli amminozuccheri e degli zuccheri nucleotidici: questi sono cruciali per la sintesi del peptidoglicano, il componente principale della parete cellulare batterica, quella che dà forma e resistenza al batterio. Abbiamo visto che geni chiave per la sintesi del peptidoglicano (come murB, murE, e murF) venivano attivati, forse in un disperato tentativo del batterio di riparare i danni, ma l’effetto complessivo era di disturbo.
• Il metabolismo dei glicerofosfolipidi: un altro colpo diretto alla membrana cellulare!

Un Attacco su Più Fronti: Il Segreto dell’Efficacia della Sanguinarina

Mettendo insieme i dati della transcriptomica e della metabolomica, il quadro è diventato chiarissimo. La sanguinarina non agisce su un singolo bersaglio, ma scatena un attacco coordinato su più fronti, colpendo principalmente due aree vitali per l’Enterobacter cloacae:

1. La sintesi degli amminoacidi: abbiamo osservato una significativa riduzione di amminoacidi cruciali come triptofano, fenilalanina, arginina e prolina, insieme alla sottoregolazione dei geni coinvolti nel loro metabolismo (dadA, ipdG, PutA, astA, proC). Gli amminoacidi sono i mattoni fondamentali per costruire le proteine e per una miriade di altre funzioni cellulari. Senza di essi, il batterio è paralizzato. Ad esempio, il triptofano è precursore di composti importanti come gli indoli; la sua carenza, dovuta anche alla sottoregolazione del gene ipdG, impatta direttamente crescita e metabolismo. La fenilalanina, essenziale per la sintesi proteica, viene a mancare per la ridotta attività del gene dadA. Arginina e prolina, oltre ad essere cruciali per le proteine, sono coinvolte nel mantenimento dell’equilibrio redox; la loro carenza è un duro colpo.
2. Il metabolismo energetico: la sanguinarina mette i bastoni tra le ruote anche alla produzione di energia. Geni coinvolti nella glicolisi (il processo che “brucia” il glucosio per produrre energia), come glk, crr, ptsG e malX, venivano sottoregolati. Questo porta a una riduzione del piruvato, che è il prodotto finale della glicolisi ma anche il punto di partenza per il ciclo di Krebs (o ciclo TCA), la principale “centrale energetica” della cellula. Con meno piruvato, l’intero ciclo di Krebs viene inibito, lasciando il batterio a corto di energia. È come togliere la benzina a un’automobile!

Conclusioni: Una Nuova Speranza dalla Natura

Insomma, il nostro studio ha dimostrato che la sanguinarina è un agente antibatterico davvero potente contro l’Enterobacter cloacae. Non si limita a inibirne la crescita, ma ne distrugge letteralmente la morfologia e ne manda in tilt il metabolismo, colpendo la sintesi degli amminoacidi e la produzione di energia. Agendo su più fronti, la sanguinarina rende molto più difficile per il batterio sviluppare resistenze.

Questi risultati sono entusiasmanti perché aprono la strada all’uso della sanguinarina come potenziale agente terapeutico per le malattie umane causate da questo batterio, come alternativa agli antibiotici in ambito veterinario e agricolo, e persino come biopesticida. Certo, la strada è ancora lunga e serviranno ulteriori ricerche, ma abbiamo gettato una solida base teorica per l’applicazione di questo straordinario composto naturale. Ancora una volta, la natura ci dimostra di avere risorse incredibili, sta a noi scoprirle e imparare a usarle con saggezza!

Fonte: Springer