Alla tua salute: Penicillina
La chemioterapia è l’uso strategico di sostanze chimiche (cioè i farmaci) per distruggere i microrganismi infettivi o le cellule tumorali senza causare danni eccessivi alle altre cellule sane dell’ospite. Dai batteri agli esseri umani, i percorsi metabolici di tutti gli organismi viventi sono abbastanza simili, quindi la ricerca di agenti chemioterapici sicuri ed efficaci è un compito formidabile. Molti farmaci chemioterapici consolidati funzionano inibendo un enzima critico nelle cellule dell’organismo invasore.
Un antibiotico è un composto che uccide i batteri; può provenire da una fonte naturale come le muffe o essere sintetizzato con una struttura analoga a un composto antibatterico presente in natura. Gli antibiotici non costituiscono una classe ben definita di sostanze chimicamente correlate, ma molti di essi funzionano inibendo efficacemente una varietà di enzimi essenziali per la crescita batterica.
La penicillina, uno degli antibiotici più usati al mondo, fu fortuitamente scoperta da Alexander Fleming nel 1928, quando notò proprietà antibatteriche in una muffa che cresceva su una piastra di coltura batterica. Nel 1938, Ernst Chain e Howard Florey iniziarono un intenso sforzo per isolare la penicillina dalla muffa e studiarne le proprietà. Le grandi quantità di penicillina necessarie per questa ricerca divennero disponibili grazie allo sviluppo di un mezzo nutritivo a base di mais che la muffa amava e grazie alla scoperta di un ceppo di muffa con un rendimento più elevato presso un centro di ricerca del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti vicino a Peoria, Illinois. Anche così, non è stato fino al 1944 che grandi quantità di penicillina sono state prodotte e rese disponibili per il trattamento delle infezioni batteriche.
La penicillina funziona interferendo con la sintesi delle pareti cellulari dei batteri in riproduzione. Lo fa inibendo un enzima, la transpeptidasi, che catalizza l’ultimo passo nella biosintesi delle pareti cellulari batteriche. Le pareti difettose causano lo scoppio delle cellule batteriche. Le cellule umane non sono colpite perché hanno membrane cellulari, non pareti cellulari.
Sono state isolate diverse penicilline naturali. Si distinguono per i diversi gruppi R collegati a una struttura comune: un’ammide ciclica di quattro membri (chiamata anello lattamico) fusa a un anello di cinque membri. L’aggiunta di composti organici appropriati al terreno di coltura porta alla produzione dei diversi tipi di penicillina.
Le penicilline sono efficaci contro i batteri gram-positivi (batteri che possono essere colorati dalla macchia di Gram) e alcuni batteri gram-negativi (tra cui il batterio intestinale Escherichia coli). Sono efficaci nel trattamento di difterite, gonorrea, polmonite, sifilide, molte infezioni da pus e alcuni tipi di foruncoli. La penicillina G è stata la prima penicillina ad essere usata su larga scala. Tuttavia, non può essere somministrata per via orale perché è piuttosto instabile; il pH acido dello stomaco la converte in un derivato inattivo. Le principali penicilline orali – penicillina V, ampicillina e amoxicillina – d’altra parte, sono stabili all’acido.
Alcuni ceppi di batteri diventano resistenti alla penicillina attraverso una mutazione che permette loro di sintetizzare un enzima, la penicillinasi, che rompe l’antibiotico (per scissione del legame amidico nell’anello del lattame). Per combattere questi ceppi, gli scienziati hanno sintetizzato analoghi della penicillina (come la meticillina) che non sono inattivati dalla penicillinasi.
Alcune persone (forse il 5% della popolazione) sono allergiche alla penicillina e quindi devono essere trattate con altri antibiotici. La loro reazione allergica può essere così grave che può verificarsi un coma fatale se la penicillina viene inavvertitamente somministrata. Fortunatamente, sono stati scoperti diversi altri antibiotici. La maggior parte, tra cui l’aureomicina e la streptomicina, sono i prodotti della sintesi microbica. Altri, come le penicilline semisintetiche e le tetracicline, sono fatti da modifiche chimiche di antibiotici; e alcuni, come il cloramfenicolo, sono prodotti interamente per sintesi chimica. Sono efficaci come la penicillina nel distruggere i microrganismi infettivi. Molti di questi antibiotici esercitano i loro effetti bloccando la sintesi proteica nei microrganismi.
In origine, gli antibiotici erano considerati farmaci miracolosi, riducendo sostanzialmente il numero di morti per avvelenamento del sangue, polmonite e altre malattie infettive. Circa sette decenni fa, una persona con una grave infezione quasi sempre moriva. Oggi, tali morti sono rare. Sette decenni fa, la polmonite era un temuto assassino di persone di tutte le età. Oggi, uccide solo le persone molto anziane o quelle malate per altre cause. Gli antibiotici hanno effettivamente fatto miracoli nella nostra epoca, ma anche i farmaci miracolosi hanno dei limiti. Non molto tempo dopo che i farmaci sono stati usati per la prima volta, gli organismi della malattia hanno cominciato a sviluppare ceppi resistenti ad essi. In una corsa per stare davanti ai ceppi batterici resistenti, gli scienziati continuano a cercare nuovi antibiotici. Le penicilline sono state parzialmente sostituite da composti correlati, come le cefalosporine e la vancomicina. Purtroppo, alcuni ceppi di batteri hanno già mostrato resistenza a questi antibiotici.