Ferite croniche: un team di ricerca internazionale ha scoperto che l’Enterococcus faecalis, un batterio comune nelle ferite croniche, blocca la guarigione inondando le cellule della pelle con molecole di ossigeno dannose. Credito: Shutterstock
I ricercatori hanno scoperto che un comune batterio resistente agli antibiotici impedisce la guarigione delle ferite paralizzando chimicamente le cellule della pelle anziché attaccarle direttamente.
Gli scienziati di un gruppo di ricerca internazionale guidato dalla Nanyang Technological University di Singapore (NTU Singapore) hanno individuato un approccio che potrebbe aiutare a guarire più velocemente le ferite croniche, comprese quelle infette da batteri resistenti agli antibiotici.
Le ferite croniche rappresentano un grave problema per la salute a livello globale. Si stima che ogni anno nel mondo 18,6 milioni di persone sviluppino ulcere del piede diabetico e che una persona su tre affetta da diabete possa sviluppare un’ulcera del piede ad un certo punto della propria vita.
Queste ferite persistenti sono una delle principali cause di amputazione degli arti inferiori. Spesso, inoltre, rimangono intrappolate in un circolo vizioso di infezioni che impedisce al corpo di riparare la pelle danneggiata.
A Singapore, le ferite croniche, tra cui ulcere del piede diabetico, lesioni da pressione e ulcere venose delle gambe, stanno diventando sempre più comuni. Ogni anno si verificano più di 16.000 casi, soprattutto tra gli anziani e le persone con diabete.
Il batterio che impedisce alle ferite di chiudersi
In uno studio pubblicato su Science Advances, i ricercatori, in collaborazione con i collaboratori dell’Università di Ginevra, in Svizzera, hanno scoperto che un batterio molto diffuso chiamato Enterococcus faecalis ( E. faecalis ) può interferire attivamente con la guarigione delle ferite. Hanno anche dimostrato che bloccare questo effetto biologico chiave può aiutare le cellule della pelle a guarire e a chiudere la ferita.
L’Escherichia coli (E. faecalis) è un patogeno opportunista che spesso si manifesta in infezioni croniche come le ulcere del piede diabetico. Queste ferite possono essere estremamente difficili da trattare e potrebbero non guarire, aumentando il rischio di complicazioni e amputazioni.
Un’altra sfida è la crescente resistenza agli antibiotici in E. faecalis. Alcuni ceppi non rispondono più a diversi antibiotici comunemente usati, il che può rendere le infezioni molto più difficili da gestire.
Il lavoro è stato condotto congiuntamente dal Professore associato della NTU Guillaume Thibault della Facoltà di Scienze Biologiche e dalla Professoressa Kimberly Kline dell’Università di Ginevra, Professoressa ospite presso lo SCELSE – Singapore Centre for Environmental Life Sciences and Engineering, presso la NTU.
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Come il metabolismo batterico innesca lo stress cellulare
I ricercatori hanno scoperto che l’Escherichia coli (E. faecalis) si comporta in modo diverso da molti altri batteri che infettano le ferite. Invece di basarsi principalmente sulle tossine, rilascia un prodotto metabolico chiamato specie reattive dell’ossigeno (ROS) che interrompe il normale processo di guarigione delle cellule cutanee umane.
Il bloccante curativo perossido di idrogeno ed EET
Il primo autore, il Dott. Aaron Tan, ricercatore della NTU, ha scoperto che E. faecalis utilizza un processo metabolico chiamato trasporto extracellulare di elettroni (EET). Questo processo genera continuamente perossido di idrogeno, una specie di ossigeno altamente reattiva che può danneggiare i tessuti viventi.
Nelle ferite infette, il batterio produce perossido di idrogeno che danneggia le cellule della pelle umana causando stress ossidativo.
Test di laboratorio hanno dimostrato che lo stress ossidativo attiva un programma di difesa cellulare nei cheratinociti, le cellule della pelle che aiutano a riparare le ferite, chiamato “risposta proteica non ripiegata”.
Normalmente, la risposta proteica non ripiegata aiuta le cellule a far fronte ai danni rallentando la produzione di proteine e altre attività essenziali, in modo che le cellule possano riprendersi.
Ma quando questo programma di stress viene attivato, può effettivamente paralizzare le cellule, impedendo loro di muoversi per chiudere la ferita. Questo movimento è noto come migrazione.
Per confermare il ruolo di questo percorso, il team ha testato un ceppo geneticamente modificato di E. faecalis privo del percorso EET. Questi batteri producevano molto meno perossido di idrogeno e non riuscivano più a impedire la guarigione delle ferite.
Questo risultato ha dimostrato che il percorso metabolico è una delle cause principali per cui E. faecalis può compromettere la riparazione della pelle. I ricercatori si sono quindi chiesti se neutralizzare il perossido di idrogeno potesse annullare il danno.
Un potenziale trattamento che evita gli antibiotici
Quando il team ha trattato le cellule cutanee colpite con la catalasi, un enzima antiossidante naturale che scompone il perossido di idrogeno, lo stress cellulare è diminuito e le cellule hanno riacquistato la capacità di migrare e guarire.
Ciò suggerisce un approccio diverso per affrontare l’Escherichia coli resistente agli antibiotici. Invece di cercare di uccidere o fermare i batteri con gli antibiotici, l’approccio si concentra sulla riduzione dei danni che causano.
“Le nostre scoperte dimostrano che il metabolismo dei batteri è l’arma stessa, una scoperta sorprendente e finora sconosciuta agli scienziati”, ha affermato il Prof. associato Thibault, che è anche preside aggiunto (coinvolgimento internazionale) presso la Facoltà di Scienze.
“Invece di concentrarci sull’uccisione dei batteri con gli antibiotici, un’operazione sempre più difficile e che porta a una futura resistenza agli antibiotici, ora possiamo neutralizzarli bloccando i prodotti nocivi che generano e ripristinando la guarigione delle ferite. Invece di colpire la fonte, neutralizziamo la vera causa delle ferite croniche: le specie reattive dell’ossigeno“.
Lo studio collega direttamente il metabolismo batterico ai problemi all’interno delle cellule dell’ospite, suggerendo una nuova strategia di trattamento per le ferite croniche.
I ricercatori affermano che le medicazioni per ferite arricchite con antiossidanti come la catalasi potrebbero rivelarsi un’opzione efficace in futuro.
Poiché antiossidanti come la catalasi sono già ampiamente utilizzati e ben compresi, il team ritiene che questo approccio potrebbe passare dalla ricerca di laboratorio all’uso clinico più rapidamente rispetto allo sviluppo di un nuovo farmaco.
Poiché il meccanismo è stato dimostrato utilizzando cellule cutanee umane, i risultati sono rilevanti per la fisiologia umana e potrebbero aiutare a orientare nuovi trattamenti per le persone che convivono con ferite che non guariscono.
Successivamente, i ricercatori intendono passare alle sperimentazioni cliniche sugli esseri umani, dopo aver identificato il modo migliore per somministrare antiossidanti, sulla base degli studi in corso sui modelli animali.
Fonte: Science Advances