Meccanismo d’azione delle principali classi di antibiotici

Gli antibiotici, così come gli altri farmaci, determinano la loro azione mediante un processo che viene definito meccanismo d’azione. Questo produce l’effetto terapeutico che, nel caso delle molecole ad attività antibiotica, equivale all’uccisione del patogeno (battericida) o al suo controllo (batteriostatico). I batteri per poter sopravvivere nell’organismo che colonizzano, hanno necessità di svolgere determinate funzioni biochimiche le quali hanno lo scopo di garantirne la sopravvivenza. Queste prevedono delle tappe cruciali ed è proprio a tale livello che le molecole antibiotiche agiscono.

La successiva schematizzazione in classi è stata creata basandosi sul target biologico dove agisce la molecola descrivendo pertanto il suo meccanismo d’azione.

SULFAMIDICI

Scoperti verso la metà degli anni ’30 la loro azione batteriostatica comporta l’inibizione di una particolare proteina in grado di svolgere funzioni complessa (enzima) chiamata diidropteroato sintetasi. Il blocco di tale enzima comporta un arresto nella sintesi di nuovo DNA.

CHINOLONI

Immessi nel mercato per la prima volta nel 1965 presentano una rapida azione battericida data dalla loro capacità di inibire la DNA girasi e la Topoisomerasi IV, due enzimi batterici che hanno il compito di controllare la conformazione del DNA. Considerato lo spazio estremamente ridotto all’interno del quale deve essere conservato il materiale genetico, questi si occupano di ripiegare su stessa (DNA-girasi) la doppia elica di DNA e slegare le spire (Topoisomerasi-IV) per i processi di replicazione. L’inibizione di questi enzimi porta a morte cellulare.

Inibitori della biosintesi della parete batterica

ANTIBIOTICI β-LATTAMICI

Appartengono a questa classe le Penicilline, Cefalosporine, Carbapenemi, Monobattami. Tutti possiedono la capacità di inibire la biosintesi della parete cellulare batterica. Questa è una struttura rigida che conferisce protezione ai batteri. Gli enzimi che sono deputati alla produzione di questo involucro (transpeptidasi) sono inibiti da queste molecole antibiotiche. Tuttavia, nel tempo i batteri hanno sviluppato dei meccanismi di resistenza (enzimi β lattamasi) che inattivano gli antibiotici. Grazie alla ricerca sono state introdotte delle strategie per superare tali meccanismi con lo sviluppo prima degli inibitori delle β lattamasi (acido clavulanico e sulbactam) e in seguito delle cefalosporine, dei carbapenemi e dei monobattami. Gli sforzi in campo farmaceutico negli ultimi anni hanno permesso lo sviluppo di molecole in grado di superare i meccanismi di resistenza. Da segnalare l’ingresso in terapia del Cefiderocol, una cefalosporina di recente introduzione in terapia (2020) che sfrutta la sua capacità di legarsi al ferro circolante e quindi essere captato dal batterio mediante dei sistemi di trasporto deputati al legame di questo metallo. Una volta penetrato nella cellula batterica esplica la sua attività.

Inibitori della biosintesi proteica

Alcune famiglie di antibiotici hanno come target l’inibizione della biosintesi delle proteine mediate dai ribosomi che sono organuli cellulari costituiti da più porzioni.

AMMINOGLICOSIDI, MACROLIDI, TETRACICLINE

Queste classi di antibiotici esercitano la loro azione attraverso il legame ad una delle porzioni ribosomiali esitando nella incompleta e non corretta traduzione del RNA (un acido nucleico implicato in vari ruoli biologici, quali la codifica, regolazione ed espressione dei geni, in particolare la sintesi proteica) che porta alla produzione di proteine “non-senso” le quali non risultano utili alla vita del batterio.

GLICILCICLINE

La tigeciclina è il primo derivato ad essere commercializzato appartenente a questa classe. La sua azione si manifesta attraverso l’inibizione della sintesi proteica ma il suo impiego viene riservato a casi complicati della cute e dei tessuti molli e delle infezioni complicate dell’addome causate da microrganismi resistenti a più antibiotici[1].

Antibiotici non classificabili in base al meccanismo d’azione

GLICOPEPTIDI

Queste molecole note da più di 40 anni, hanno visto crescere in loro interesse nei primi anni ‘80 in seguito all’emergenza dell’MRSA: Staphylococcus aureus meticillino resistente. La Vancomicina, capostipite dei glicopeptidi, agisce inibendo l’attività degli enzimi transglicosilasi e transpeptidasi. Il risultato è la formazione di pareti batteriche anormali che presentano problemi in termini di osmosi ovvero di permeabilità.

LIPOPEPTIDI

La Daptomicina appartiene a questa classe. La sua azione si esplica attraverso il legame alle membrane cellulari provocando un fenomeno chiamato depolarizzazione il quale, a sua volta, interrompe la sintesi del DNA e dell’RNA.

OSSAZOLIDINONI

Il Linezolid è il primo composto entrato in terapia e rappresenta questa nuova classe di antibatterici. Il meccanismo d’azione è collegato all’inibizione della sintesi proteica ma ad uno stadio differente da quello degli altri farmaci. Questa peculiarità lo rende attivo verso ceppi batterici che sono resistenti ad altri farmaci.

Grazie agli sforzi della ricerca sono stati sviluppati farmaci in grado di agire, in maniera sempre più selettiva ed efficace, su bersagli molecolari che eludessero i meccanismi di resistenza. L’introduzione in terapia di queste nuove molecole, il cui uso è riservato all’ambiente ospedaliero, rappresenta pertanto un arsenale terapeutico da preservare al fine di ampliare le strategie adottabili nella lotta all’antimicrobico resistenza (AMR).