Riassunto:
I ricercatori della Texas A&M University negli Stati Uniti stanno studiando il ruolo del rame nella resistenza dell'organismo alle infezioni del tratto urinario (UTI), sperando di utilizzare il meccanismo di difesa naturale dell'organismo per trovare nuovi modi per trattare le infezioni del tratto urinario resistenti agli antibiotici sempre più gravi. Il progetto ha ricevuto un finanziamento di 1,48 milioni di dollari dal National Institutes of Health (NIH). L’obiettivo della ricerca non è semplicemente usare il rame come farmaco antibatterico tradizionale, ma capire come il corpo usa il rame per attaccare i batteri e come i batteri patogeni si adattano a questo attacco e continuano a sopravvivere.
Il rame è un oligoelemento necessario all'uomo e agli animali per mantenere le normali funzioni fisiologiche. Tuttavia, quando la concentrazione e l'ambiente di azione raggiungono determinate condizioni, presenta un'evidente tossicità per i batteri. Pertanto, il sistema immunitario umano ha già adottato il rame come parte del suo sistema di difesa immunitaria naturale. Quando si verifica un’infezione, le cellule immunitarie specializzate inglobano i batteri e li attaccano con una varietà di sostanze antimicrobiche, compreso il rame. I ricercatori della Texas A&M University hanno precedentemente scoperto che i livelli di rame nelle urine aumentano anche quando si verifica un’infezione del tratto urinario, suggerendo che il corpo può mobilitare attivamente il rame per aiutare a eliminare i batteri invasori.
Tuttavia, i batteri non sono indifesi. Poiché il rame esiste naturalmente nell’ambiente, molti batteri hanno sviluppato una serie di meccanismi per affrontare la tossicità del rame, come l’espulsione del rame dalla cellula o la limitazione del danno causato dal rame a se stessi. Il gruppo di ricerca spera poi di determinare ulteriormente i meccanismi genetici e molecolari attraverso i quali i batteri che causano infezioni del tratto urinario resistono alle elevate concentrazioni di rame nel corpo.
I ricercatori ritengono che se riuscissero a capire come i batteri superano lo "stress da rame" creato dal corpo, potrebbe essere possibile trovare nuove strategie di trattamento che rendano i batteri nuovamente più vulnerabili al rame e ad altri meccanismi di difesa immunitaria. Questa idea è diversa dal trattamento antibiotico tradizionale perché non cerca solo un nuovo farmaco che possa uccidere direttamente i batteri, ma cerca di indebolire le capacità di difesa dei batteri e consentire al farmaco di formare un effetto sinergico con il sistema immunitario umano.
Il gruppo di ricerca ha anche scoperto un indizio potenzialmente importante: il rame potrebbe essere in grado di influenzare i pili che i batteri utilizzano per attaccarsi alle cellule della vescica. I pili sono strutture filamentose sulla superficie dei batteri che li aiutano ad aderire saldamente al rivestimento della vescica. Se il rame è in grado di interferire con queste strutture, i batteri potrebbero avere difficoltà a continuare ad aderire al tessuto vescicale, anche se non vengono uccisi direttamente.
Questo meccanismo è di particolare importanza perché il tratto urinario stesso dispone di un metodo di difesa fisica molto semplice ma efficace: il flusso dell'urina. I batteri che aderiscono saldamente al rivestimento della vescica hanno maggiori probabilità di sviluppare un’infezione, mentre i batteri che non riescono ad aderire stabilmente hanno maggiori probabilità di essere escreti nelle urine. Pertanto, interrompere la capacità di attaccamento dei batteri può diventare un mezzo complementare per controllare l’infezione.
Tuttavia, non sempre più rame è meglio. Il rame può anche danneggiare le cellule del corpo a concentrazioni più elevate, quindi il corpo deve controllare rigorosamente il processo di trasporto, stoccaggio e rilascio del rame. I ricercatori stanno attualmente prestando particolare attenzione a una proteina contenente rame, la ceruloplasmina, che studi precedenti hanno dimostrato potrebbe essere coinvolta nel trasporto e nella mobilitazione del rame durante le infezioni del tratto urinario. Il gruppo di ricerca voleva capire esattamente come la ceruloplasmina regola l’apporto di rame quando si verifica un’infezione e come questo processo aiuta il corpo a controllare i batteri.
Nel frattempo, i ricercatori hanno scoperto un composto antibatterico sperimentale i cui effetti antibatterici sono significativamente potenziati in presenza di rame. Nella fase successiva, intendono modificare e testare questo composto e le sue strutture correlate per trovare farmaci candidati che possano funzionare con il meccanismo naturale di difesa del rame del corpo.
Questa strategia può fornire un altro percorso di trattamento per le infezioni del tratto urinario in cui la resistenza agli antibiotici è in aumento. Gli antibiotici tradizionali colpiscono principalmente i batteri stessi, mentre nuove direzioni di ricerca sperano di considerare allo stesso tempo la relazione sinergica tra il sistema immunitario umano e i farmaci e di migliorare l’effetto terapeutico potenziando i meccanismi di difesa esistenti del corpo.
I ricercatori hanno inoltre sottolineato che mancano ancora diversi anni prima di una terapia "rame-dipendente" che possa essere utilizzata per il trattamento clinico. Questo lavoro è ancora nelle sue fasi iniziali e l’obiettivo principale è comprendere i meccanismi di attacco e difesa tra il corpo umano e i batteri attorno al rame e trovare scoperte che possano essere convertite in trattamenti in futuro, quindi il rame stesso non può ancora essere considerato un trattamento provato per le infezioni del tratto urinario.
Se lo studio alla fine avrà successo, le sue implicazioni potrebbero estendersi oltre le infezioni del tratto urinario. Alcuni dei batteri che causano infezioni del tratto urinario possono anche infettare altre parti del corpo, quindi studiare come questi batteri resistono al rame potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere meccanismi simili in altre infezioni batteriche. Inoltre, le infezioni ricorrenti del tratto urinario sono comuni anche nei cani e in altri animali, quindi i risultati potrebbero essere applicati in futuro anche in campo veterinario.
L'idea centrale dell'intera ricerca è osservare il processo di infezione da due direzioni: "patogeno" e "ospite": da un lato studiamo come i batteri resistono al rame, dall'altro studiamo come il corpo umano mobilita e trasporta il rame e, infine, cerchiamo trattamenti che permettano ai due insiemi di meccanismi di lavorare insieme. Per le infezioni con crescente resistenza agli antibiotici, l’idea di utilizzare le difese immunitarie naturali dell’organismo, anziché fare affidamento esclusivamente sul continuo sviluppo di nuovi antibiotici, potrebbe diventare una direzione importante per la futura ricerca sui farmaci antinfettivi.
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