INTRODUZIONE

Col termine "antibiotico" si definisce un gruppo eterogeneo di molecole, prodotte da microrganismi, che inibiscono a basse concentrazioni la crescita d’altri microrganismi.

Fra le produzioni industriali di tipo fermentativo, quella degli antibiotici occupa una posizione di gran rilievo economico e sociale.

Ben noto è il loro uso nella terapia di malattie dovute a batteri, funghi e protozoi; più recentemente si è intensificata la ricerca degli antibiotici ad azione antivirale e antitumorale, tuttavia non si sono ancora ottenuti in questa direzione risultati di rilievo.

Gli antibiotici sono usati anche nel settore veterinario e agricolo per prevenire e curare malattie ad etimologia microbica. Nel settore zootecnico tuttavia hanno un’altra specifica applicazione, indipendente dal loro uso antinfettivo: probabilmente causa il loro effetto inibitorio sulla flora batterica intestinale, producono un aumento del peso degli animali allevati e sono perciò frequentemente somministrati nella dieta. Un’altra utilizzazione si ha nel settore della conservazione di derrate alimentari, che sono trattate con antibiotici per evitarne il deperimento; è chiaro che negli usi zootecnici e alimentari devono essere limitati e molto ben regolati per evitare un’incongrua diffusione di questi farmaci che può avere, come vedremo, gravi conseguenze.

Ricordiamo infine l’importanza del concetto di tossicità selettiva, che è stato alla base della ricerca di queste sostanze nel passato e rimane ancora oggi una costante punta di riferimento.

Un antibiotico, infatti, deve colpire l’agente infettante senza danneggiare l’ospite; questo è possibile solo se il bersaglio della molecola è presente e raggiungibile nel batterio ma non nell’ospite; solo in questo caso questo è insensibile all’antibiotico.

Attualmente sono noti circa 3.000 tipi d’antibiotici; di questi il 70% circa è ottenuto da attinomiceti - soprattutto specie del genere Streptomyces - il 20% da funghi e il 10% da batteri.

Nelle colonie, spesso colorate, delle specie appartenenti al genere Streptomyces si distinguono un micelio vegetativo o primario e un micelio aereo, in cui si ha la formazione delle spore. Questi microrganismi sono classificati fra batteri in base al tipo d’organizzazione cellulare. Tra i funghi, i più noti produttori sono i penicillini, che hanno miceli ramificati costituiti da ife settate bianche e conidi verdi nella specie produttrici d’antibiotici. Un altro fungo importante per la produzione di antibiotici è il Cephlosporium. Fra i batteri, il genere più interessante finora rilevato è, il genere Bacillus.

Non esiste, almeno per ora, una evidente correlazione fra ceppo produttore e antibiotico prodotto, che possa aiutare a risolvere il problema del significato biologico della biosintesi di queste sostanze: il problema deve quindi essere affrontato a livello più generale. Le ipotesi avanzate finora sono tre: secondo la prima gli antibiotici sarebbero prodotti di trasformazione dei metaboliti primari che, alla fine della crescita, sarebbero presenti in eccesso all’interno della cellula. Tuttavia questo appare poco plausibile anche perché spesso i precursori degli antibiotici presenti nella cellula potrebbero essere usati molto più vantaggiosamente come materiale di riserva, né risulta chiaro perché questi "materiali" di scarto abbiano attività antibiotica.

La seconda ipotesi è stata suggerita particolarmente da considerazioni sugli streptomiceti: questi batteri crescono lentamente e devono competere con batteri a crescita molto più rapida, potrebbe quindi trarre vantaggio dalla produzione di sostanze che inibiscono la crescita dei loro concorrenti. Resterebbe però da chiarire come mai non si trovano in natura ceppi capaci di produrre quantità elevate di antibiotico.

Una terza ipotesi prevede che la biosintesi di queste molecole faccia parte di un meccanismo di regolazione del metabolismo dello organismo produttore; in determinati momenti, ad es. Durante la sporificazione, sarebbero prodotte sostanze che bloccano alcune funzioni proprie del microrganismo ( ad es. La replicazione del D.N.A ) e consentono processi nuovi ( sintesi di una nuova parete, di acido dipicolonico, ecc.). Questa ipotesi trova conferma nel caso dei batteri sporigeni e degli antibiotici peptidici che essi producono: i mutanti asporigeni sono incapaci di produrre questi antibiotici. L’ipotesi trova tuttavia, almeno nei termini precisi sopraddetti, obiezioni nel fatto che in taluni casi non si è trovata alcuna funzione regolatrice degli antibiotici, che anzi agiscono solo su microrganismi diversi e su strutture che mancano nel produttore; inoltre in alcuni casi si ha produzione di antibiotico non correlata ad un particolare fase di crescita.

In conclusione si può escludere dunque che nei vari gruppi di microrganismi la produzione di antibiotici sia dovuta a fenomeni differenti.

CLASSIFICAZIONE ANTIBIOTICI

Costruire uno schema logico di classificazione degli antibiotici, unitario ed essenziale non è possibile. Si tratta, infatti, di sostanze molto diverse che sono apparentate solo dalla capacità di inibire, a bassa concentrazione, la crescita di popolazioni di microrganismi diversi. Come criterio di classificazione dunque non è possibile quello strutturale, anche se come si è visto, è possibile raggruppare gli antibiotici secondo il tipo di biosintesi.

Un altro criterio di classificazione è stato creato all’interno del meccanismo d’azione degli antibiotici; questo criterio ha portato a classificazioni come la seguente:

• a) inibitori della sintesi della parte cellulare;

• b) inibitori della duplicazione e trascrizione del DNA;

• c) inibitori della sintesi proteica;

• d) inibitori di funzioni di membrana.

Le classificazioni rispetto al microrganismo bersaglio, sono molto più generiche. Abbiamo, infatti:

• a) antibiotici antibatterici;

• b) antifunghi;

• c) antivirali.

Quest’ultima classificazione è utile in clinica, in quanto raccoglie gli antibiotici in funzione dei microrganismi patogeni sui quali sono attivi.

USI DEGLI ANTIBIOTICI

Sono vari gli utilizzi degli antibiotici, qui di seguito sono schematicamente elencati i più comuni:

Tab.1 - Schema campi di utilizzo degli antibiotici.

• Campo farmaceutico: Nel campo farmaceutico è noto l’utilizzo nella terapia di malattie dovute a batteri, funghi e protozoi; inoltre ultimamente si è intensificata la ricerca di antibiotici ad azione antivirale e Antitumorale, nonostante però non si sono ottenuti risultati ancora del tutto soddisfacenti in questa direzione.

• Campo alimentare: Nel settore della conservazione di derrate alimentari, esse vengono trattate con antibiotici per evitarne il deperimento.

• Campo zootecnico: Nel settore zootecnico hanno una specifica applicazione, indipendente dal loro effetto inibitorio antinfettivo: probabilmente causa del loro effetto inibitorio sulla flora batterica intestinale, producono un aumento del peso degli animali allevati e sono perciò frequentemente somministrati nella dieta.

E’ chiaro che in questo campo come in quello alimentare gli usi degli antibiotici deve essere limitato e molto ben regolato per evitare una incongrua diffusione di questi farmaci che può avere, conseguenze gravi dal punto di vista della assuefazione.

Tab.2 - Esempi di farmaci antibiotici.

CLASSIFICAZIONE PER SPECIE DI ANTIBIOTICI

Andremo ora a vedere la suddivisone degli antibiotici. Infatti essi si dividono in:

- Penicilline;- Rifampicine;- Tetracicline;- Streptomicine;- Cloramfenicolo;- Prodotti dal genere Bacillus.

Penicilline

Le penicilline sono caratterizzate da tre componenti, che sono: un anello b-lattamico, da un nucleo tioazolidinico e da una catena laterale variabile. Il nucleo comune delle penicilline si può considerare derivato dalla condensazione di due amminoacidi: cisteina e valina. La prima penicillina prodotta a partire dal 1943, è la penicillina G o benzil penicillina (R1 = C6H5-C H2-).

Tetracicline

Sono antibiotici derivati dalla naftalene-carbossiamide policiclica. Altre tetracicline di importanza terapeutica sono elencate, con l’indicazione dei sostituenti e dell’atomo di carbonio su cui si ha la sostituzione.

Clorotetracilina (aureomicina) -Cl, pos.7

Ossitetraciclina (terramicina) -OH,-H, pos.5

Minociclina -H,-H, pos.6 e -N(CH3)2 pos.7

Esistono tetracicline naturali, altre ottenibili solo con particolari trattamenti del terreno di coltura, altre ancora semisintetiche con vari sostituenti soprattutto in pos. 6 o 7.

Rifampicine

Si tratta di un gruppo di antibiotici strutturalmente simili, che rientrano nel gruppo strutturale delle ansimicine, cioè di molecole nelle quali un nucleo aromatico è ciclizzato mediante una lunga catena alifatica, che assume una forma ad ansa che si richiude sul nucleo con un gruppo ammidico. La rifampicina che è la più usata in terapia si ottiene per sintesi della rifamicina S.

Streptomicina

La streptomicina, antibiotico amminoglicosidico, ottenuto dallo Streptomyces griseus, fù uno dei primi antibiotici prodotti industrialmente.

Cloramfenicolo

Il cloramfenicolo è un derivato dell’acido dicloroacetico, fu ottenuto inizialmente per fermentazione dallo Streptomyces venezuelae, ma una volta chiarita la struttura risultò conveniente la sintesi chimica. Non si ottiene quindi attraverso la fermentazione.

Antibiotici prodotti dal genere Bacillus

I microrganismi del genere Bacillus hanno le seguenti caratteristiche: bastoncelli Gram + , mesofili, sporigeni. Molti di loro producono, alla fine della crescita esponenziale, antibiotici oligopeptidici, lineari o ciclici, che sembrano correlati al processo di sporificazione. La sintesi di questi oligopeptidi (il numero di residui aminoacidi varia da 6 a 15) non sembra avvenire col classico meccanismo di sintesi proteica.