L’antibiotico resistenza in batteri ambientali

Lo Studio | Cos'è l'antibiotico-resistenza?

L'antibiotico resistenza - introduzione
Antibiotici (Foto: Agenzia provinciale per l'ambiente e la tutela del clima, F. Lazzeri)

Gli antibiotici sono farmaci utilizzati per trattare le infezioni batteriche e sono tra i farmaci più comunemente prescritti. Essi agiscono uccidendo i batteri o limitandone la crescita. Tuttavia, la comparsa e la diffusione di resistenza agli antibiotici rischiano di rendere vane tutte le conquiste fatte fino ad ora nella cura delle infezioni batteriche. Negli ultimi anni, infatti, si è registrato a livello mondiale un aumento della diffusione di ceppi batterici antibiotico-resistenti, in particolari quelli produttori di ESBL, ovvero enzimi che conferiscono resistenza agli antibiotici beta-lattamici (penicilline, cefalosporine), che sono i farmaci più usati nel trattamento delle infezioni umane. Tra i batteri che presentano antibioticoresistenza troviamo le specie Escherichia coli.

L’antibiotico-resistenza ha un forte impatto sulla salute umana. il Laboratorio biologico ha avviato pertanto uno studio preliminare per investigare la prevalenza di questo fenomeno in batteri ambientali isolati nei corsi d’acqua altoatesini, attraverso la ricerca di ceppi di Escherichia coli e di Salmonella resistenti agli antibiotici beta-lattamici.

Lo studio del Laboratorio biologico

Tra maggio ed agosto 2019, nell’ambito del programma di monitoraggio delle acque superficiali, sono stati analizzati 105 campioni di acqua, prelevati in 51 punti di campionamento, alla ricerca di Escherichia coli e Salmonella resistenti agli antibiotici ad ampio spettro (ESBLextended spectrum beta lactamase). Inoltre, sono stati testati per la resistenza ad antibiotico anche i ceppi di Salmonella isolati nei corsi d’acqua altoatesini negli ultimi tre anni (2017-2019).

Dei 105 campioni di acqua analizzati, in 39 campioni sono stati isolati ceppi di Escherichia coli ESBL positivi (ceppi di enterobatteri produttori di beta-lattamasi quindi resistenti agli antibiotici), rilevati nel 49% dei punti campionati. Tutti i 57 ceppi di Escherichia coli isolati dai campioni sono associati a resistenza alla molecola cefotaxime, 16 ceppi hanno presentato in aggiunta resistenza multipla a più antibiotici. In particolare, erano rilevabili in campioni prelevati a valle dei depuratori. Nessun ceppo di Salmonella ha presentato antibiotico-resistenza.

I risultati di questo studio dimostrano che anche in Alto Adige sono presenti ceppi ambientali antibiotico-resistenti. La Commissione Europea, nel suo piano d'azione "One Health" che descrive le complesse relazioni tra uomo, animali e ambiente, invita gli Stati membri a adottare misure per ridurre la formazione delle antibiotico-resistenze.


Distribuzione dei punti di prelievo dei campioni nel 2019, per la ricerca di E. coli resistenti agli antibiotici (Fonte: Agenzia provinciale per l'ambiente e la tutela del clima, M. Ladurner)
Distribuzione dei punti di prelievo dei campioni nel 2019, per la ricerca di E. coli resistenti agli antibiotici (Fonte: Agenzia provinciale per l'ambiente e la tutela del clima, M. Ladurner)
Distribuzione dei punti di prelievo dei campioni nel tirennio 2017-2019, per la ricerca di Salmonella (Foto: Fonte: Agenzia provinciale per l'ambiente e la tutela del clima, M. Ladurner)
Distribuzione dei punti di prelievo dei campioni nel tirennio 2017-2019, per la ricerca di Salmonella (Fonte: Agenzia provinciale per l'ambiente e la tutela del clima, M. Ladurner)

N.B: I risultati dello studio sono stati estrapolati dalla tesi di laurea "Antibiotico resistenza nell'ambiente: rilevamento di Escherichia coli e Salmonelle produttori di β-lattamasi a spettro esteso (ESBL) nei corsi d'acqua in Alto Adige." di Monika Ladurner, conseguita presso la Scuola Provinciale Superiore di Sanità Bolzano "Claudiana" - Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma, Anno Accademico 2018/2019, Relatrice: Dr. Alberta Stenico.

Cos'è l’antibiotico-resistenza?

L’antibiotico-resistenza consiste nella capacità di alcuni batteri di sopravvivere e moltiplicarsi pur in presenza di uno o più antibiotici e quindi di continuare a causare l'infezione.

  1. Aumento e/o non appropriato uso degli antibiotici sia in medicina umana che veterinaria

  2. Uso degli antibiotici in zootecnia e in agricoltura

  3. Diffusione delle infezioni ospedaliere causate da microorganismi antibiotico-resistenti

  4. Aumento dei ceppi resistenti dovuto all’aumento degli spostamenti internazionali e dei flussi migratori.

I batteri resistono agli antibiotici in modi diversi:

  1. espellendo l’antibiotico;

  2. rendendo la propria membrana impermeabile all’antibiotico;

  3. modificando la struttura dell’antibiotico per renderlo inattivo;

  4. modificando le proprie proteine con le quali l’antibiotico interagisce.

Il fenomeno più inquietante e in piena espansione a livello mondiale è l’accumulo di più forme di resistenza in alcuni batteri generatori di malattie. Questi batteri multi-resistenti (i cosiddetti superbatteri) riescono a proliferare normalmente anche in presenza di più classi di antibiotico. Alcuni sono addirittura in grado di resistere a qualsiasi antibiotico conosciuto. Per combattere questi ceppi la scienza è alla continua ricerca di nuove molecole ad attività antibiotica.

      La resistenza agli antibiotici da parte dei batteri é un fenomeno naturale. I batteri si moltiplicano molto velocemente e per farlo devono trascrivere il loro materiale genetico (DNA) creando una nuova copia di DNA. In questo processo, qualche volta, vengono commessi degli errori di copiatura, chiamati mutazioni. Alcune di queste mutazioni possono portare allo sviluppo di una resistenza agli antibiotici. Lo stesso risultato può essere ottenuto attraverso lo scambio di piccoli frammenti di DNA (plasmidi) sia tra batteri della stessa specie, sia tra batteri di specie diverse. L’introduzione degli antibiotici in medicina e veterinaria ha favorito la selezione di microorganismi resistenti.

      I ceppi batterici resistenti così selezionati, possono essere rilasciati nell’ambiente e possono contaminare ambienti differenti, come ad esempio la catena alimentareLa resistenza agli antibiotici non può essere trasferita dai batteri agli uomini o agli animali, ma può essere trasferita ad altri ceppi batterici attraverso il trasferimento orizzontale dei geni di resistenza.

      Gli antibiotici e i batteri antibiotico-resistenti arrivano nell'ambiente attraverso varie fonti:

      • con le acque reflue provenienti dagli impianti di depurazione
      • attraverso fonti diffuse come lo spargimento di letame sui prati
      • attraverso il pascolo di animali trattati con antibiotici 

      Da qui i batteri antibiotico-resistenti possono entrare nella catena alimentare.

      Il rischio che si corre se questi batteri resistenti agli antibiotici entrano nella catena alimentare è la trasmissione della resistenza ai batteri che colonizzano l’intestino dell’uomo e da questi ad eventuali batteri patogeni che possono infettare l’uomo, rendendo inefficaci i trattamenti con terapia antibiotica.
      La stessa difficoltà di cura si riflette anche in ambito veterinario, con una minore disponibilità di antibiotici in grado di curare le infezioni sia degli animali domestici sia negli allevamenti.
      L’uso degli antibiotici comporta un rischio anche per il possibile rilascio nell’ambiente di residui di questi medicinali, che possono contaminare acqua, suolo e vegetazione. I residui, continuando a essere attivi, possono svolgere la loro azione nei confronti dei batteri che comunemente popolano l'ambiente e, attraverso meccanismi complessi, la loro presenza può contribuire a selezionare batteri resistenti.
      Pertanto, risulta fondamentale un approccio che non si limiti alla sola salute umana o animale ma promuova interventi nei diversi ambiti, inclusa l'agricoltura e l'ambiente (piano d'azione One Health).

      Sono state identificate tre strategie principali per affrontare la resistenza agli antibiotici:

      1. un uso prudente di antibiotici è fondamentale per prevenire l'insorgere e la diffusione della resistenza. Infatti, la resistenza agli antibiotici segnalata in Italia e in Europa è direttamente collegata all'uso eccessivo e improprio di antibiotici.

      2. l'attuazione di buone pratiche di controllo delle infezioni è importante al fine di prevenire la diffusione dei batteri resistenti.

      3. promuovere lo sviluppo di nuovi antibiotici con nuovi meccanismi d'azione è essenziale, poiché la resistenza si sviluppa comunque inevitabilmente nel tempo.


       

      Contatto: Laboratorio biologico