Nuovi analoghi lipopeptidici sintetici della Polimixina B: interazione con modelli di membrane lipidiche, attività antibatterica in vitro e studi al microscopio elettronico

La resistenza ai farmaci antimicrobici ਠuno dei pi๠importanti problemi di salute globale. Un particolare gruppo di batteri, indicato con l'acronimo “ESKAPE”, ਠstato identificato come il pi๠pericoloso a causa dello sviluppo di meccanismi di resistenza nei confronti della maggior parte degli antibiotici conosciuti. Infatti, un uso scorretto degli antibiotici tra le persone e il loro utilizzo in zootecnia a scopo profilattico, ha causato lo sviluppo di batteri resistenti ai trattamenti antimicrobici convenzionali; ne consegue la necessità  di sviluppare nuovi agenti terapeutici per rendere trattabili le infezioni resistenti. Il mio lavoro di tesi, svolto presso l'Università  di Barcellona nei gruppi di ricerca della professoressa Yolanda Cajal (Facoltà  di Farmacia e Scienze degli alimenti) e il professor Francesc Rabanal (Facoltà  di Chimica), si inserisce in un progetto di ricerca volto alla scoperta di analoghi della Polymyxina B (PxB), ma con un miglior indice terapeutico rispetto a questa. PxB ਠuno degli ultimi antibiotici a cui si ricorre per combattere gravi infezioni causate da batteri Gram negativi multiresistenti. E' un peptide antimicrobico, caratterizzato da un anello di aminoacidi con residui carichi positivamente e una catena di acido grasso nella parte N-terminale. Sebbene il suo meccanismo di azione non sia ancora completamente chiaro, PxB sembra agire in maniera diversa rispetto ai peptidi antimicrobici convenzionali. In primo luogo stabilisce buone interazioni elettrostatiche con lo strato di LPS, sostituendosi, con le sue cariche positive, agli ioni Ca2+ e Mg2+ presenti sulla porzione esterna del LPS, consentendo pertanto alla porzione idrofobica della molecola di penetrare nello spessore della membrana esterna dei batteri Gram negativi. Una volta all'interno dello spazio periplasmico, PxB sembra indurre un contatto tra le membrane esterna ed interna e uno scambio di fosfolipidi, causando squilibrio osmotico e morte cellulare. PxB mostra una buona attività  antibatterica (cioਠun basso MIC) ma ha gravi effetti collaterali, principalmente nefrotossicità  e neurotossocità . Sono state testate, attraverso diversi saggi, due serie di composti sintetizzati con modificazioni chimiche della PxB sia sulla catena di acido grasso che sulla struttura ad anello: - Liposomi con differenti composizioni lipidiche, che mimano le membrane batteriche e quelle delle cellule eucariotiche, sono stati sviluppati per testare la loro interazione con gli analoghi della PxB. Esperimenti di fluorescence resonance energy transfer (FRET) e light scattering sono stati condotti per analizzare meccanismi di fusione/aggregazione di vescicole. - Monolayers con differente composizione lipidica e con LPS sono stati sviluppati per studiare l'iniziale interazione con le membrane batteriche. - L'emolisi in globuli rossi di coniglio ਠstata testata per una preliminare valutazione della tossicità  di ogni composto. - L'attività  antibatterica degli analoghi della PxB ਠstata studiata valutando la loro minima concentrazione inibente (MIC). - Analisi con il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) sono state condotte per mostrare gli effetti dei nuovi composti sulle membrane cellulari dei batteri. Nonostante questa attività  di ricerca sia stata condotta in vitro, gli interessanti risultati ottenuti in questo tipo di modelli con alcuni analoghi della PxB, incoraggiano fortemente ulteriori valutazioni della loro attività  in futuri esperimenti in vivo.