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Introduzione

Antibiotici Composti capaci di uccidere o di inibire la crescita di agenti patogeni (ovvero di microrganismi che, infettando altri organismi, causano in questi l’insorgenza di malattie). Gli antibiotici sono normalmente prodotti da batteri e funghi (in particolare muffe) per limitare o impedire la crescita di altri microrganismi; esistono anche antibiotici sintetici, prodotti industrialmente, e composti definiti semisintetici, che consistono in antibiotici naturali modificati in laboratorio, con azione antibatterica e antimicotica.

Tutti gli antibiotici sono dotati di tossicità selettiva: ciascuno di essi, cioè, agisce contro un ristretto gruppo di agenti patogeni. Il gruppo di organismi su cui un determinato antibiotico agisce definisce lo spettro di questo. Gli antibiotici che agiscono contro un gruppo ampio di organismi, prendono il nome di antibiotici ad ampio spettro. Gli antibiotici che hanno come effetto l’inibizione della crescita batterica vengono detti antibiotici batteriostatici; quelli che determinano la morte dei batteri vengono chiamati battericidi.

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Cenni storici

Sebbene i meccanismi alla base dell’azione degli antibiotici siano stati compresi solo nel corso del XX secolo, molti composti a effetto antibiotico, presenti in varie forme in natura, venivano usati fin dall’antichità per combattere le infezioni. Ad esempio, per secoli in medicina sono stati usati estratti grezzi delle piante con effetti antibiotici; anche muffe derivate da particolari formaggi furono in passato utilizzate per il trattamento di infezioni cutanee localizzate.

La prima osservazione di quello che in termini moderni sarebbe stato chiamato un effetto antibiotico venne compiuta nel XIX secolo dal chimico francese Louis Pasteur, il quale scoprì che certi batteri saprofiti possono uccidere gli agenti patogeni responsabili dell’antrace. Intorno al 1900 il batteriologo tedesco Rudolf von Emmerich isolò una sostanza, la piocianasi, in grado di uccidere in provetta i batteri del colera e della difterite.

All’inizio del XX secolo il medico e chimico tedesco Paul Ehrlich iniziò a sperimentare la possibilità di sintetizzare composti organici in grado di attaccare selettivamente l’organismo infettivo, senza contemporaneamente danneggiare l’ospite. I suoi esperimenti lo condussero allo sviluppo, nel 1909, del salvarsan, un composto di sintesi, contenente arsenico, che manifestava un’azione selettiva nei confronti della spirocheta Treponema pallidum, agente responsabile della sifilide. Il salvarsan è rimasto l’unico mezzo terapeutico efficace nei confronti della sifilide fino allo sviluppo della penicillina, avvenuto negli anni Quaranta. Negli anni Venti il batteriologo inglese Alexander Fleming individuò in molte secrezioni corporee, come le lacrime e il sudore, una sostanza, il lisozima, dotata di attività antimicrobica.

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Una tappa fondamentale: la scoperta della penicillina

La penicillina è un derivato della muffa Penicillium notatum. Essa venne scoperta casualmente da Alexander Fleming nel 1928; il batteriologo ne dimostrò poi l’efficacia in colture di laboratorio contro molti batteri patogeni, come quelli che causano la gonorrea e alcune forme di meningite e di setticemia, segnando l’inizio dello sviluppo dei composti antibatterici prodotti dagli organismi viventi. La penicillina venne usata per la prima volta sugli esseri umani nel 1940 dal patologo britannico Howard Walter Florey e il biochimico russo Ernest Boris Chain.

Da quando, negli anni Cinquanta, gli antibiotici sono diventati di uso comune, hanno determinato la diminuzione del tasso di mortalità di patologie un tempo a esito letale, quale la tubercolosi, la polmonite e la setticemia. Anche le procedure chirurgiche sono state migliorate enormemente dall’introduzione degli antibiotici, che consentono di eseguire interventi lunghi e complessi senza correre rischi troppo elevati di infezione.

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Tipi di antibiotici

Gli antibiotici possono essere di vario tipo, e vengono classificati con criteri differenti.

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Classificazione in base al meccanismo d’azione

In base al criterio più comunemente utilizzato, essi vengono suddivisi in base al meccanismo d’azione contro l’agente patogeno. Alcuni antibiotici attaccano la parete cellulare batterica; altri rompono la membrana cellulare; la maggior parte di essi inibisce la sintesi degli acidi nucleici e delle proteine, molecole essenziali per la vita della cellula del microrganismo.

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Classificazione in base alla colorazione di Gram

Gli antibatterici vengono suddivisi anche in Gram-positivi e Gram-negativi in base alla capacità di agire, rispettivamente, su batteri Gram-positivi o Gram-negativi, ossia sui batteri che si colorano di violetto con la colorazione di Gram. Questa caratteristica batterica è determinata dal tipo di struttura della parete cellulare che, nei due tipi di batteri, è diversa.

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Classificazione in base alla struttura chimica

Gli antibiotici possono essere anche classificati in base alla loro struttura chimica. Si possono allora distinguere:

rifamicine (che agiscono su batteri Gram-positivi e sono usate, ad esempio, nella tubercolosi);

cloramfenicolo (che agisce su batteri Gram-positivi, shigelle, salmonelle, rickettsie);

amminoglicosidi (tra cui la neomicina e la streptomicina: antibiotici a spettro ristretto che inibiscono la sintesi proteica nei bacilli Gram-negativi e negli stafilococchi. La streptomicina è il più antico amminoglicoside a essere stato scoperto ed è l’antibiotico somministrato più di frequente dopo la penicillina, usato in particolare nella cura della tubercolosi);

tetracicline (tra cui la tetraciclina e la metaciclina: antibiotici batteriostatici, che cioè inibiscono la sintesi proteica delle cellule batteriche. Sono efficaci contro ceppi di streptococchi, batteri Gram-negativi, spirochete);

macrolidi (tra cui l’eritromicina e la miocamicina, antibiotici batteriostatici ad ampio spettro, usati contro batteri Gram-positivi; essi si legano ai ribosomi batterici, inibendo la sintesi proteica. L’eritromicina è un antibiotico efficace e con scarsi effetti collaterali);

beta-lattamine (penicillina G, penicillina acidoresistente, penicilline semisintetiche, usate contro batteri Gram-positivi e Gram-negativi e ad azione battericida, dovuta alla loro capacità di inibire la formazione della parete cellulare batterica; le penicilline vengono usate nella cura di malattie quali la sifilide, la gonorrea, il tetano e la scarlattina. Altro gruppo di beta-lattamine è quello delle cefalosporine, antibiotici ad ampio spettro che interferiscono con la sintesi della parete cellulare batterica e sono, pertanto, battericide. Esse sono più efficaci delle penicilline contro i batteri Gram-negativi);

sulfamidici (composti sintetici ad ampio spettro ad azione batteriostatica, usati contro batteri Gram-positivi e Gram-negativi).

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Meccanismo d’azione

Gli antibiotici possono agire secondo differenti modalità; possono agire in modo selettivo solo sulla membrana cellulare di alcune specie di batteri e funghi, oppure bloccano la sintesi delle proteine o di altre molecole vitali della cellula batterica. L’antimicotico amfotericina, ad esempio, altera la struttura chimica della membrana cellulare dei funghi, impedendo alle cellule di questi di assorbire le sostanze nutritive vitali.

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Fenomeno della resistenza

Gli antibiotici sono farmaci soggetti a prescrizione medica, cioè vendibili solo in seguito alla presentazione della ricetta del medico, poiché devono essere assunti solo quando sono effettivamente necessari, a dosi opportune e, di solito, a orari stabiliti (per esempio, assunzione ogni quattro, sei, otto ore). L’impiego prolungato di un determinato antibiotico può risultare inefficace a causa del fenomeno della resistenza, ossia della tendenza dei batteri a sviluppare ceppi resistenti all’azione batteriostatica o battericida del composto utilizzato.

L’insorgenza di forme resistenti si aggrava con un uso smodato di antibiotici, utilizzati ad esempio per la prevenzione di infezioni che non hanno ancora colpito l’individuo. Inoltre, l’uso indiscriminato e inappropriato di antibiotici per il trattamento del raffreddore e di altre comuni infezioni virali, contro cui questi farmaci non hanno alcuna efficacia, rimuove i batteri, sensibili all’antibiotico, eventualmente presenti nel paziente, ma favorisce la proliferazione di ceppi batterici resistenti che possono determinare una ulteriore infezione dell’individuo colpito già dalla forma virale (sovrainfezione). Analogamente, la somministrazione preventiva degli antibiotici nel mangime degli animali di allevamento ha favorito l’incremento di ceppi resistenti, che vanno a contaminare la carne usata per l’alimentazione umana.

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Antibiogramma

Allo scopo di verificare se un determinato ceppo di batteri sia resistente o sensibile a uno o più antibiotici, si esegue una procedura di laboratorio detta antibiogramma. Secondo tale tecnica, i batteri vengono coltivati in un adeguato terreno di coltura (ad esempio, una gelatina solida di agar), sul quale si poggiano uno o più dischi imbevuti in alcuni punti di una soluzione di antibiotico; il farmaco si diffonde allora, nei punti corrispondenti, al terreno di coltura. Se il ceppo batterico coltivato è sensibile, nei punti in cui l’antibiotico si è diffuso le cellule dei batteri non riescono a svilupparsi, e nella colonia si riscontrano delle zone vuote; se invece è resistente, le cellule crescono normalmente e la colonia appare uniforme.