Solfato di Zinco: L’Arma Segreta Contro i Superbatteri Pseudomonas?

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una sfida che ci tiene tutti con il fiato sospeso nel mondo della ricerca medica: la lotta contro i batteri resistenti agli antibiotici. In particolare, voglio puntare i riflettori su un nemico piuttosto ostico, il Pseudomonas aeruginosa. Questo batterio è un opportunista di prim’ordine, spesso causa di infezioni nosocomiali (quelle prese in ospedale, per intenderci) che possono avere conseguenze serie.

Un Nemico Insidioso: Pseudomonas aeruginosa e le sue Difese

Perché P. aeruginosa è così difficile da combattere? Beh, diciamo che ha un arsenale di tutto rispetto. Possiede resistenze intrinseche (grazie a una membrana esterna poco permeabile e a delle “pompe” speciali), può acquisire nuove resistenze (sovraesprimendo queste pompe o scambiandosi geni con altri batteri) e sa come adattarsi, ad esempio formando biofilm protettivi o cellule “dormienti” tolleranti agli antibiotici.

Tra tutte queste strategie, oggi mi concentro su una in particolare: le pompe di efflusso. Immaginatele come delle porte girevoli super efficienti sulla superficie del batterio. Il loro compito? Buttare fuori tutto ciò che è tossico per la cellula, inclusi… esatto, i nostri preziosi antibiotici! Prima che l’antibiotico possa raggiungere una concentrazione sufficiente per fare il suo lavoro, la pompa lo ha già espulso. Un meccanismo di difesa davvero furbo, che rende molti trattamenti inefficaci. In P. aeruginosa ne conosciamo diverse, come MexAB-OprM, MexCD-OprJ, MexEF-OprN e altre.

La Nostra Missione: Smascherare le Pompe di Efflusso e Trovare un Punto Debole

Di fronte a questo problema, una delle strade più promettenti è quella di trovare degli inibitori delle pompe di efflusso (EPI). L’idea è semplice: se blocchiamo queste “porte girevoli”, l’antibiotico può accumularsi all’interno del batterio e tornare a essere efficace. È un po’ come togliere lo scudo al nostro avversario.

Ed è qui che entra in gioco un protagonista inaspettato: il solfato di zinco. Sì, proprio lui, quel composto che magari conoscete come integratore o per il trattamento di alcuni disturbi. Sapevamo già che i sali di zinco hanno una certa attività antibatterica contro diversi tipi di microbi, ma ci siamo chiesti: potrebbe funzionare specificamente contro le pompe di efflusso di P. aeruginosa? E se sì, come?

Così, ci siamo messi al lavoro. Abbiamo raccolto 104 campioni clinici di P. aeruginosa da pazienti con diverse infezioni (urinarie, da ferite chirurgiche, da ustioni) presso gli Ospedali Universitari di Minia, in Egitto. La prima cosa che abbiamo fatto è stata testare la loro sensibilità a vari antibiotici comunemente usati. I risultati? Preoccupanti, ma non sorprendenti: un’alta percentuale (il 55,7%) era multiresistente (MDR), cioè resistente ad almeno tre classi diverse di antibiotici. Un chiaro segnale che servono nuove strategie.

Solfato di Zinco: Un Alleato Inaspettato?

A questo punto, abbiamo introdotto il solfato di zinco nei nostri test. Prima di tutto, abbiamo verificato la sua capacità antibatterica diretta contro i nostri isolati di P. aeruginosa. Abbiamo scoperto che una concentrazione di 512 µg/ml era sufficiente per inibire la crescita di tutti i ceppi testati (questa è la Concentrazione Minima Inibente, o MIC).

Ma la parte più interessante è venuta dopo. Abbiamo provato a combinare il solfato di zinco (a concentrazioni inferiori alla MIC, quindi non sufficienti da sole a bloccare la crescita) con diversi antibiotici contro cui i batteri erano resistenti. E qui abbiamo avuto una bella sorpresa: nella stragrande maggioranza dei casi, abbiamo osservato un effetto sinergico! Cosa significa? Che l’antibiotico e il solfato di zinco, insieme, funzionavano molto meglio di quanto ci si aspetterebbe sommando i loro effetti individuali. Era come se il solfato di zinco desse una “spinta” all’antibiotico, rendendolo di nuovo efficace. La sinergia è stata particolarmente evidente con gentamicina (94,6% dei casi) e colistina (94,5%), ma molto buona anche con levofloxacina, ceftazidima, meropenem e piperacillina/tazobactam. Nessun caso di antagonismo (cioè quando i due composti si ostacolano a vicenda). Questo era già un indizio forte che il solfato di zinco stesse interferendo con qualche meccanismo di resistenza.

Bloccare le “Porte Girevoli”: L’Effetto sulle Pompe di Efflusso

La nostra ipotesi principale era che il solfato di zinco agisse proprio sulle pompe di efflusso. Per verificarlo, abbiamo usato un test chiamato Cartwheel assay. Funziona così: si fanno crescere i batteri su piastre contenenti quantità crescenti di una sostanza fluorescente, l’etidio bromuro (EtBr). Normalmente, se le pompe di efflusso funzionano, espellono l’EtBr e la colonia batterica non appare fluorescente sotto luce UV. Se invece le pompe sono bloccate (o assenti), l’EtBr si accumula dentro le cellule e la colonia diventa fluorescente.

Abbiamo fatto questo test sui nostri ceppi MDR. Senza solfato di zinco, l’82,8% dei ceppi mostrava attività delle pompe di efflusso (niente fluorescenza a basse concentrazioni di EtBr), con diversi gradi di attività (lieve, moderata, alta). Poi, abbiamo ripetuto il test aggiungendo una piccola quantità di solfato di zinco (un quarto della sua MIC) alle piastre. Il risultato è stato netto: tutti i ceppi precedentemente positivi per l’attività delle pompe sono diventati fluorescenti, anche alle concentrazioni più basse di EtBr! Era la prova visiva: il solfato di zinco stava effettivamente inibendo le pompe di efflusso, impedendo loro di buttare fuori l’EtBr (e, presumibilmente, anche gli antibiotici).

Uno Sguardo al DNA: Come Agisce il Solfato di Zinco a Livello Genetico?

Vedere l’effetto era fantastico, ma volevamo capire meglio *come* il solfato di zinco stesse agendo. Così, siamo passati all’analisi genetica. Prima abbiamo verificato quali geni delle principali pompe di efflusso (MexAB-OprM, MexCD-OprJ, MexEF-OprN, MexXY-OprM) e dei loro regolatori fossero presenti nei nostri ceppi MDR, usando la PCR classica. Abbiamo scoperto che la maggior parte dei ceppi possedeva i geni per diverse di queste pompe, confermando il loro potenziale di resistenza multipla.

Poi, abbiamo usato la Real-Time RT-PCR per misurare l’espressione di questi geni, cioè quanto attivamente venivano “letti” e tradotti in proteine funzionali (le pompe stesse o i loro regolatori), prima e dopo aver trattato i batteri con solfato di zinco (sempre a concentrazioni sub-inibitorie). I risultati sono stati illuminanti e hanno confermato quanto visto nel Cartwheel test:

• L’espressione dei geni che codificano per le componenti principali delle pompe (come mexA, mexB, mexC, mexE, mexX, mexY) è diminuita significativamente dopo il trattamento con solfato di zinco. Meno geni “accesi” significa meno pompe costruite.
• L’espressione del gene mexR, che agisce da repressore (un “freno”) per la pompa MexAB-OprM, è aumentata significativamente. Più freno significa meno attività della pompa.
• L’espressione del gene mexT, un attivatore (“acceleratore”) della pompa MexEF-OprN, è diminuita (anche se in modo non statisticamente significativo in questo studio). Meno acceleratore significa meno attività.
• Anche altri geni repressori, come nfxB (per MexCD-OprJ) e mexZ (per MexXY-OprM), hanno mostrato una tendenza all’aumento dell’espressione.
• Interessante anche notare che l’espressione del gene oprD, che codifica per una porina importante per l’ingresso di alcuni antibiotici come i carbapenemi (spesso ridotta nei ceppi resistenti), tendeva ad aumentare dopo il trattamento con zinco, suggerendo un potenziale recupero della sensibilità anche attraverso questo meccanismo.

In pratica, il solfato di zinco sembra agire su più fronti a livello genetico per “spegnere” o ridurre l’attività delle pompe di efflusso.

Conclusioni e Prospettive Future

Quindi, cosa ci portiamo a casa da questo studio? Innanzitutto, la conferma che le infezioni da P. aeruginosa MDR sono un problema serio e diffuso. Ma, soprattutto, abbiamo scoperto che il solfato di zinco ha un potenziale notevole:

1. Ha un’attività antibatterica diretta contro P. aeruginosa.
2. Agisce in sinergia con molti antibiotici, potenziandone l’effetto contro ceppi resistenti.
3. Questo effetto sinergico è molto probabilmente dovuto alla sua capacità di inibire le pompe di efflusso, come dimostrato sia a livello fenotipico (Cartwheel test) che genotipico (espressione genica).

Questa ricerca, che per quanto ne sappiamo è la prima a dimostrare l’effetto inibitorio del solfato di zinco sulle pompe di efflusso di P. aeruginosa, apre scenari davvero interessanti. Potremmo pensare di usare il solfato di zinco come adiuvante, cioè in combinazione con gli antibiotici esistenti, per superare la resistenza mediata dalle pompe di efflusso.

Certo, la strada è ancora lunga. Questi sono risultati ottenuti in laboratorio (in vitro). Il prossimo passo fondamentale sarà condurre studi in vivo per valutare l’efficacia e la sicurezza di questa combinazione in un organismo complesso, verificando anche eventuali effetti collaterali. Sarà anche importante approfondire a livello molecolare l’impatto del solfato di zinco su altri fattori di virulenza e geni di resistenza in un numero maggiore di ceppi batterici.

Ma la speranza è concreta: forse abbiamo trovato in un composto relativamente semplice e conosciuto come il solfato di zinco un nuovo alleato per rendere di nuovo efficaci i nostri antibiotici contro superbatteri come Pseudomonas aeruginosa. Una piccola molecola che potrebbe aiutarci a vincere una grande battaglia!

Fonte: Springer