Test d'ingresso a medicina: le domande di biologia con le soluzioni spiegate e commentate - domanda 6

Chiedilo a Tania

Oggi rispondo al sesto dei 14 quesiti di biologia del test d'ingresso alla facoltà di medicina di quest'anno. 
Vi presento un argomento molto importante perché è un emergente problema di sanità pubblica, che rischia di avere gravi conseguenze per la popolazione: la resistenza agli antibiotici.

Prima di tutto, ecco il testo.
La resistenza agli antibiotici si potrebbe manifestare come conseguenza della terapia specifica di quale tra le seguenti patologie? 
A) Tetano 
B) Carcinoma 
C) Malaria 
D) Diabete 
E) Influenza

Per rispondere a questa domanda è bene sapere che cos'è un antibiotico.

Il termine antibiotico deriva dal greco e significa "contro la vita" a sottolineare il fatto che questi farmaci sono in grado di rallentare o fermare la moltiplicazione dei batteri.

Gli antibiotici sono utili per combattere i batteri, ma non altri microrganismi patogeni (cliccare sul link per un ripasso sui microrganismi patogeni :-). 

Gli antibiotici sono farmaci soggetti a prescrizione medica; è molto importante non ricorrere all'automedicazione! Devono essere assunti solo quando sono effettivamente necessari ed agli orari stabiliti dal medico (per esempio, assunzione ogni quattro, sei, otto ore). Inoltre è fondamentale rispettare le dosi, non prolungare l'uso del farmaco oltre il periodo stabilito e non interromperlo in anticipo, quando ci si sente meglio.

L’impiego prolungato e scorretto di un antibiotico può aumentare il rischio che si verifichi il fenomeno della resistenza, ossia della tendenza dei batteri a sviluppare ceppi resistenti alle cure.

I batteri resistenti possono far ammalare altre persone:  non conoscono barriere, perciò se diventano resistenti in un individuo, si diffondono tra individui diversi e nell'ambiente.

Il trattamento di un'infezione causata da un germe antibiotico-resistente è più difficile, costoso e non assicura la guarigione.

Torniamo alla domanda del test.

La resistenza agli antibiotici si potrebbe manifestare come conseguenza della terapia specifica di quale tra le seguenti patologie? 

Sicuramente una patologia causata da batteri.

La domanda può allora essere semplificata con: 

Quale tra le seguenti patologie è causata da batteri?

A) Tetano 

B) Carcinoma 

C) Malaria 

D) Diabete 

E) Influenza

Se avete ripassato il mio post sui microrganismi... O seguito le mie lezioni a scuola, potete rispondere senza ombra di dubbio A) Tetano.

Volete una breve presentazione delle diverse opzioni del quesito?

Ok :-) 

Carcinoma

Il termine carcinoma è sinonimo di tumore; vediamo di capire come si sviluppa questa malattia.

Le cellule del nostro corpo si duplicano per permettere all'organismo di crescere e rinnovare le parti invecchiate. Il processo di divisione cellulare (Vedere: mitosi) normalmente è strettamente regolato e controllato in ogni sua fase (Vedere: Controllo del ciclo cellulare: complessi ciclina-Cdk); tuttavia è possibile che qualcuno dei sistemi di controllo fallisca e che la cellula si duplichi in modo erroneo. In questo caso la cellula può andare incontro a diversi destini.

• Può intervenire il sistema immunitario per eliminare la cellula malata.
• La cellula può andare incontro ad apoptosi: si tratta di una sorta di suicidio della cellula che si sacrifica per il bene dell'organismo.
• Il danno viene riparato.
• La cellula continua a svolgere le sue funzioni e si duplica nuovamente, dando origine ad un ammasso tumorale. Il tumore, con l'aumentare delle divisioni cellulari, può acquisire nuove caratteristiche che lo rendono invasivo e metastatico.

Immagini dell'enciclopedia Treccani. Cliccare sulle immagini per un approfondimento sui geni che regolano lo sviluppo del cancro: oncogeni e oncosoppressori.

Le cause scatenanti il primo errore nella duplicazione cellulare (ovvero la prima mutazione) sono molteplici e sono sia genetiche sia ambientali.
Esistono tumori con una chiara e forte componente genetica; ad esempio alcuni tumori al seno in donne che presentano una mutazione dei geni BRCA 1 e BRCA 2 o la neurofibromatosi.
In altri tumori, invece, le cause sono prevalentemente ambientali: ad esempio il tumore allo stomaco (nel quale anche l'alimentazione gioca un ruolo importante) o il tumore al collo dell'utero, causato dal papilloma virus, a trasmissione sessuale.

Diabete
Il diabete mellito è una malattia causata da un difetto del metabolismo degli zuccheri.

Il cibo contiene zucchero. Al termine del processo digestivo lo zucchero, trasformato nella sua forma più semplice (glucosio), viene assorbito a livello intestinale ed entra nella circolazione sanguigna. Normalmente, il livello di glucosio nel sangue (glicemia) è controllato da un ormone prodotto dal pancreas, l'insulina. Questo ormone permette alle cellule di assorbire glucosio e di utilizzarlo a fini energetici; inoltre consente al fegato di immagazzinare glucosio, in forma di glicogeno, e di utilizzarlo in caso di necessità.

Controllo della glicemia e utilizzo del glucosio in una persona sana.
Immagine: Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. Tutti i diritti riservati.

Nel diabete mellito il livello di zuccheri nel sangue è elevato.
Se la malattia non viene adeguatamente trattata, può provocare danni agli occhi, al cuore ai reni ed agli arti; è anche un fattore di rischio in gravidanza. 
Il diabete mellito viene di solito classificato in due tipi. 

Il diabete di tipo I, o diabete mellito insulino-dipendente (IDDM), detto anche diabete giovanile. In questa forma di diabete, il pancreas non è in grado di produrre insulina o non ne produce in quantità sufficiente. Senza insulina, il glucosio non può entrare nelle cellule e rimane nel sangue, innalzando la glicemia. Il fegato non è più in grado di immagazzinare glucosio e cede anche parte delle sue scorte alla circolazione sanguigna, contribuendo al rialzo glicemico e causando i problemi medici associati al diabete.

Diabete di Tipo I
Immagine: Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. Tutti i diritti riservati.

Il diabete di tipo II, o non insulino-dipendente (NIDDM), detto anche diabete mellito dell'adulto. 
In questa seconda forma di diabete il pancreas rilascia l'insulina nel circolo sanguigno, ma il fegato e le altre cellule del corpo non sono in grado di assorbirla. Il fegato cede parte delle sue scorte alla circolazione sanguigna. Il livello di glucosio nel sangue aumenta, causando i problemi medici associati al diabete.

Diabete di Tipo II
Immagine: Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. Tutti i diritti riservati.

Vorrei ricordare che esiste anche il diabete insipido, causato da un'insufficiente produzione dell'ormone ADH (antidiuretico o vasopressina); questo deficit altera i meccanismi di controllo del riassorbimento dell’acqua a livello del tubolo renale; la malattia si presenta con una continua sensazione di sete e poliuria, cioè l’escrezione di urina in grande quantità.

Influenza
L'influenza è una malattia stagionale che colpisce le vie respiratorie, causata da virus a RNA del genere Orthomixovirus; il virus tipo A e quello di tipo B, sono i responsabili della maggior parte dei casi di influenza.

Questi virus si modificano un po' ogni anno: per questo motivo, ci si può ammalare più volte di influenza. Il virus, infatti, è diverso ogni anno; in particolare, i virus modificano le proteine di superficie, chiemate emoagglutinina (H) e neuroamminidasi (N) che consentono loro di attaccare le nostre cellule.
Ad esempio, la pandemia di influenza spagnola del 1918 è stata causata dal sottotipo H1N1, quella asiatica del 1957 da un , nel 1957. L'ultima grande epidemia, nota come Hong Kong e causata dal sottotipo H3N2, si è verificata nel 1968.

Non sempre, quando compare un virus influenzale completamente nuovo, si verifica una pandemia; affinché succeda, il virus deve trasmettersi da uomo a uomo in modo efficace. I nuovi virus comparsi in questi anni, come l'H5N1, per fortuna non erano in grado di farlo. Ecco, schematicamente, come nasce un nuovo ceppo virale:

Il virus influenzale si trasmette per via aerea perchè si trova nella saliva e nel muco delle vie respiratorie; entra, quindi, nell'organismo attraverso la bocca, il naso o gli occhi. Il contagio è più rapido in ambienti affollati.
L'influenza si distingue dal normale raffreddore per la febbre elevata accompagnata da brividi e dolori alle ossa e ai muscoli, malessere generale, spesso accompagnato da mal di testa, raffreddore, tosse e mal di gola.
La diagnosi di influenza si basa comunemente sui sintomi clinici ma la certezza può essere raggiunta solo con l'isolamento del virus influenzale che, però, non viene effettuata se non nell'ambito di studi scientifici.


I farmaci più utilizzati sono di tipo sintomatico quali antipiretici per la febbre, la cefalea e i dolori articolari. Gli antibiotici non sono efficaci. Ogni anno viene messo appunto un vaccino specifico, consigliato ad alcune categorie di popolazione considerate a rischio.

Malaria

La malaria è una parassitosi, provocata da parassiti protozoi; il pericoloso è il Plasmodium falciparum, con un alto tasso di mortalità. La malattia si trasmette in modo indiretto: i vettori, infatti, sono le zanzare Anopheles.

Ne riassumo il meccanismo di trasmissione con due immagini:

Questa, un po' più tecnica, del CDC. Per ulteriori spiegazioni, cliccare sull'immagine.

Tetano
Il tetano è una malattia causata dal Clostridium Tetani, un batterio che sopravvive facilmente nell'ambiente. Solitamente il microrganismo penetra nel corpo attraverso una ferita cutanea e produce una tossina neurotossica, chiamata tetanospasmina.
La tossina, attraverso il torrente circolatorio e linfatico, raggiunge i neuroni che controllano la contrazione muscolare; interferisce con il rilascio dei neurotrasmettitori e causa contrazioni e spasmi muscolari. I primi muscoli colpiti sono quelli masticatori, poi tutti i muscoli della faccia, del collo, delle mani e, infine, in resto del corpo. 

Oltre agli spasmi muscolari, la persona colpita ha dolori molto forti, problemi cardiaci e respiratori che possono condurre alla morte. La mortalità è tutt'ora elevata e l'unica arma davvero efficace è la vaccinazione antitetanica.

Per dare un'idea di quanto la vaccinazione sia importante, riporto un breve brano dell'ISS, con relativo grafico:

Il grafico illustra il numero di casi di tetano notificati per anno. Dalla seconda metà degli anni ’50 alla prima metà dei ’60 le notifiche di tetano risultavano in media 722 per anno . Successivamente, e fino alla prima metà degli anni ’70, si osserva una brusca riduzione del numero dei casi, fenomeno che ha coinciso con l’introduzione della vaccinazione obbligatoria nei bambini all’inizio degli anni ’60. In seguito, la diminuzione dei casi è avvenuta più lentamente, fino a raggiungere il minimo storico di 65 casi nel 1991. Dal 1992 al 2000 il numero di casi è rimasto costante, con un numero medio di 102 casi per anno.


Direi che c'è molto materiale per ripassare svariati argomenti importanti!

Se volete ripassare meglio gli antibiotici, vi consiglio questo post (cliccare sul link per leggere l'articolo). Si parla di:

• Antibiotici naturali, di sintesi e semi-sintetici
• Spettro d'azione di un antibiotico.
• Battericidi e batteriostatici.
• La scoperta degli antibiotici.
• Tipologie di antibiotici in base al meccanismo d'azione e in base alla loro natura chimica.
• Antibiotico resistenza, con opuscoli informativi da scaricare.

Post precedenti con i quesiti di biologia del test d'ingresso alla facoltà di medicina:

• Primo quesito - Molecole biologiche: ATP, DNA, Metionina, NADH, Piruvato 
• Secondo quesito - DNa e percentuali di basi azotate
• Terzo quesito - Neuroni e nodi di Ranvier
• Quarto quesito - Cellula eucariote e procariote. Si parla anche di: parete cellulare, ribosomi, pori nucleari e trascrittasi inversa
• Quinto quesito - La fotosintesi e le reazioni redox negli esseri viventi

Non mi resta che darvi appuntamento al prossimo post e alla settima domanda!
Tania Tanfoglio

Quattro chiacchiere sui farmaci

INTRODUZIONE

A tutti noi è capitato di dover assumere dei farmaci. Vi siete mai chiesti, cos’è un farmaco? Cosa contiene? O come nasce? Scopriamolo insieme!

Un farmaco è un composto chimico che viene somministrato per il trattamento di una particolare patologia in grado di provocare un miglioramento delle condizioni di salute.

GLI INGREDIENTI DI UN FARMACO

Ciascun farmaco contiene diverse sostanze. Quelle che esercitano un’azione terapeutica sono dette principi attivi; le altre, sono, invece, chiamate eccipienti: dal latino "excipere" che vuol dire amalgamare.
Ogni farmaco può contenere uno o più principi attivi, ciascuno con un suo dosaggio specifico; eccone degli esempi.
L'acido acetilsalicilico è utilizzato principalmente come antinfiammatorio. Il suo utilizzo è noto fin dall'antichità: Ippocrate descrive, infatti, la salicina, come una polvere amara, estratta dalla corteccia del salice bianco. Dalla salicina deriva l'acido acetilsalicilico.

Acido acetilsalicilico (C₉H₈O₄)
Immagine da Wikipedia.

In alcuni casi, l'acido acetilsalicilico è abbinato ad un altro principio attivo: l'acido ascorbico, ovvero la vitamina C.
La storia della vitamina C è legata allo scorbuto: una patologia dovuta alla carenza di questa vitamina nell'alimentazione. Già nel XVI i marinai sapevano che, per prevenire lo scorbuto, era importante mangiare frutta e verdura fresche, ricche appunto di questa vitamina. 

Acido ascorbico (C₆H₈O₆) 
Immagine da Wikipedia.

Un altro esempio è il paracetamolo: probabilmente, è il più famoso farmaco utilizzato per abbassare la febbre; fu sintetizzato per la prima volta nel 1878 da Harmon Morse, ma utilizzato con scopi curativi soltanto nel 1949. Se volete approfondire, vi consiglio: La storia del paracetamolo.

Paracetamolo ( C₈H₉NO₂)Immagine da Wikipedia.

Oltre al principio attivo, come quelli che ho appena descritto, un farmaco contiene anche diversi eccipienti; vengono aggiunti per favorirne l’assorbimento, per renderne più gradevole il sapore e/o per facilitarne l’assunzione. Anche in questo caso, ne esistono diverse tipologie, come: aromatizzanti, coloranti, disaggreganti e leganti.
Gli aromatizzanti, come l'aroma di arancia, di menta o di fragola, mascherano l'eventuale sapore sgradevole del farmaco.
I coloranti, invece, conferiscono un aspetto più invitante al farmaco. Ad esempio: il giallo di chinolina (E104) o blu patent V(E131).

Formula di struttura del giallo di chinolina. Da Minerva.unito.it

Disaggreganti e leganti hanno tra loro effetti opposti.
Infatti, i disaggreganti consentono al medicinale di disfarsi e di liberare il principio attivo. Ad esempio: miscele effervescenti o amido; l'amido, a contatto con l'acqua, si rigonfia e disaggrega le compressa.

I leganti, invece,  tengono insieme i componenti del medicinale, lo rendono compatto; ad esempio, la mucillagine di gelatina.

A CIASCUN PRINCIPIO ATTIVO IL SUO DOSAGGIO... A OGNI PAZIENTE LA SUA POSOLOGIA

Il titoletto vuole suggerire che dosaggio e posologia, benché nel linguaggio comune possano essere utilizzati come termini equivalenti, non lo sono affatto.
Il dosaggio definisce la quantità di principio attivo che è presente in ciascuna compressa, capsula o bustina. 
La posologia, invece, indica la quantità del farmaco che il paziente deve assumere, in base  all’età o al peso corporeo. Naturalmente bisogna considerare anche la concomitante presenza di altre patologie, l’eventuale stato di gravidanza o allattameto o l'assunzione di altri farmaci.

UNA STORIA AFFASCINANTE: L'ORIGINE DEI FARMACI
Le sostanze presenti nei farmaci possono essere naturali, oppure modificate o create in laboratorio. Proprio in base alla loro origine, si distinguono farmaci naturali, semi-sintetici o sintetici.


FARMACI NATURALI
I farmaci di origine naturale sono stati progressivamente abbandonati dalla farmacologia moderna. In passato, invece, erano ampiamente utilizzati decotti, polveri o estratti di origine animale, vegetale o minerale. 
Nell'antica Roma, ad esempio, si utilizzava la camomilla come calmante, mentre l’aglio e la cipolla erano utilizzati come depurativi. Alcuni minerali, come la limatura e l'ossido di ferro venivano impiegati per le anemie, mentre il rame si utilizzava in caso di infiammazioni.
Addirittura, nel Medioevo, come rimedio per l'anemia, si mangiavano mele nelle quali erano stati precedentemente inseriti dei chiodi.
Altro elemento importante è lo zolfo, noto anche nel passato. Ancora oggi è un ingrediente importante nei saponi o nelle creme utilizzate per la cura delle malattie della pelle. A livello termale, le acque ricche di zolfo sono indicate per la terapia delle artrosi, delle infiammazioni croniche delle vie respiratorie e delle malattie della pelle.


Non bisogna dimenticare, però, che molti minerali sono tossici e non mancano esempi del loro utilizzo come veleni.

L'acqua tofana, ad esempio, era un liquido velenoso, incolore ed inodore.

Deve il suo nome ad una cortigiana del XVII secolo che ne elaborò la ricetta; vendeva il veleno a  quanti volevano "diventare vedovi". Questa miscela conteneva sicuramente arsenico e piombo, probabilmente anche belladonna, della quale ho parlato nel post Molecole chimiche... Naturali.

In tempi più recenti, sono molti i principi farmacologicamente attivi che sono stati ricavati dal regno vegetale.
La digitale è un classico esempio di farmaco derivato da una pianta, le cui proprietà erano note già alla fine del Settecento. L'uso di estratti della Digitalis purpurea nella terapia delle cardiopatie si deve al medico naturalista William Withering. Egli testò diverse preparazioni di varie parti della pianta, raccolte in diverse stagioni, per trovare la formulazione più sicura.
Le foglie di questa pianta contengono, infatti, alcuni glicosidi che aumentano la forza di contrazione del cuore  ed hanno proprietà anti-aritmiche. Le stesse sostanze, se assunte in dosi eccessive, possono essere letali.

I derivati attivi estratti dalla Digitalis purpurea sono principalmente due: la digossina e la digitossina. L'immagine di Wikipedia mostra la struttura chimica della digossina.

La morfina è  il primo alcaloide estratto dalla pianta del papavero da oppio nel dicembre 1804 dal farmacista tedesco Friedrich Serturner. Il farmaco è stato commercializzato a partire dal 1817 come analgesico.

Struttura chimica della morfina. Immagine da wikipedia.

Un famoso esempio di farmaco di origine animale è, invece, l'insulina: venne scoperta nel 1921 da un gruppo di ricercatori: Frederick Grant Banting J.R. MacLeod, Charles Herbert Best e J.B. Collip. [1] 
Prima degli anni Ottanta tutti i preparati di insulina venivano prodotti grazie al pancreas dei bovini e dei suini: il procedimento era lungo e laborioso ed il paziente poteva andare incontro a reazioni allergiche. Dal 1980 è stato sviluppato un metodo per la produzione di insulina umana grazie alla trasformazione dell’insulina ricavata dal pancreas del maiale. 
Successivamente è stato anche possibile produrre insulina inserendo il gene umano per l'insulina nel genoma del batterio Escherichia Coli per produrre insulina in grandi quantità.

Struttura chimica dell'insulina. L'insulina (C₂₅₄H₃₇₇N₆₅O₇₆S₆) viene normalmente prodotta dalle cellule beta del pancreas e regola i livelli di glucosio del sangue. In diabete di tipi 1 insorge quando il pancreas non produce più insulina. Immagine da Wikipedia.

Altro esempio interessante è l'antibiotico penicillina, prodotto dalla muffa del genere  Penicillum; ma ne avevo già parlato nel post: Gli antibiotici.


FARMACI SEMI-SINTETICI
I farmaci semisintetici derivano dalla manipolazone delle molecole di origine naturale per migliorarne le proprietà o diminuirne gli effetti collaterali. Questo metodo è ampiamente utilizzato per gli antibiotici. Normalmente l'antibiotico "grezzo" viene prodotto dai microrganismi e successivamente viene manipolato in laboratorio per togliere, aggiungere o modificare alcuni gruppi chimici, in base all'effetto che si vuole ottenere.
Proprio a partite dalla penicillina sono stati ricavati numerosi antibiotici semi-sintetici come l'amoxicillina.

L'amoxicillina è una penicillina semi-sintetica. Viene usata per combattere infezioni che colpiscono l'orecchio, la gola, le vie respiratorie inferiori o la cute; ma anche infiammazioni dentali e dell'apparato urinario.
Immagine da Wikipedia.

FARMACI SINTETICI
Infine, i farmaci sintetici sono sostanze ottenute in laboratorio facendo reagire sostanze chimiche diverse. Per questi farmaci non esiste un corrispettivo naturale. Un esempio di farmaci sintetici molto usati in passato sono i sulfamidici. Furono scoperti dal chimico tedesco Gerhard Domagk; egli studiò in vivo gli effetti del prontosil rosso, un colorante sintetizzato nel 1932. Ai suoi studi in vivo, seguirono studi in vitro per valutare l'azione antibatterica del composto; gli studi però non portarono a risultati positivi. Successivamente si comprese che il prontosil rosso è, in realtà, un precursore del farmaco vero e proprio: il prontosil si trasforma nella molecola farmacologicamente attiva solo dopo essere stato metabolizzato nel tratto gastro-intestinale. La trasformazione avviene per rottura del legame N=N della molecola di prontosil.

Molecola di prontosil. Immagine da Wikipedia.

Formula di struttura della solfanilammide. Immagine da Wikipedia.

COME ALCUNI FARMACI COMUNICANO CON LE NOSTRE CELLULE
Ciascun farmaco ha una sua modalità di funzionamento, un suo meccanismo d'azione. Alcuni di farmaci, ad esempio, hanno una struttura chimica simile a quella di composti naturali e possono sostituirsi essi. Si legano a recettori presenti sulla membrana cellulare e questo legame scatena una reazione che può potenziare o inibire le attività della cellula stessa.

Questo post partecipa al Carnevale della Chimica ospitato il 23 marzo da Paolo Pascucci su Questione della decisione.


Tania Tanfoglio
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Note
[1] Nel 1923 Banting ricevette il premio Nobel in Fisiologia e Medicina insieme a Macleod. Divise la sua parte con Best, che a suo dire lo meritava di più rispetto a Macleod. Quest'ultimo, a sua volta, divise la sua parte con Collip. Da wikipedia.

Gli antibiotici

Anti - Bios, ovvero "contro la vita"

Il termine antibiotico deriva dal greco e significa "contro la vita" a sottolineare il fatto che questi farmaci sono in grado di rallentare o fermare la moltiplicazione dei batteri. 

Gli antibiotici sono utili per combattere i batteri, ma non altri microrganismi patogeni. Ad esempio, servono per contrastare tonsilliti o polmoniti batteriche, ma non l'influenza o il raffreddore che sono causate da virus.

Per capire se abbiamo contratto un'infezione batterica o virale dobbiamo necessariamente rivolgerci al medico; può essere molto pericoloso assumere un antibiotico di propria iniziativa, magari perchè lo si era assunto in precedenza con "sintomi simili".

Immagine esplicativa della struttura di un batterio che potrete trovare sul sito http://www.vialattea.net 

Antibiotici naturali, di sintesi e semi-sintetici

Gli antibiotici sono normalmente prodotti da batteri e funghi, in particolare le muffe.

Piastra di coltura con Penicillium notatum che produce la penicillina. Immagine di Wikipedia.

Esistono anche antibiotici prodotti industrialmente, in questo caso si parla di antibiotici di sintesi. Infine, alcuni sono semi-sintetici, ovvero sono antibiotici naturali modificati in laboratorio. 

Nel linguaggio medico si  parla più propriamente di:

Antibiotici, per riferirsi a farmaci antibatterici prodotti da microrganismi.
Chemioterapici, per indicare farmaci antibatterici prodotti in laboratorio.

Spettro d'azione di un antibiotico

Gli antibiotici sono dotati di tossicità selettiva; come dice il termine, sono "selettivamente tossici", ovvero ciascuno agisce contro un particolare gruppo di patogeni. Lo spettro d'azione di un antibiotico ne definisce la capacità di contrastare una certa categoria di batteri piuttosto che un'altra. Esistono, inoltre, antibiotici ad ampio spettro efficaci contro un'ampia gamma di germi. 

Battericidi e batteriostatici

Gli antibiotici possono avere due effetti diversi:

I batteriostatici arrestano la moltiplicazione dei batteri.

I battericidi determinano, invece, la morte dei batteri.

Una scoperta casuale

La storia degli antibiotici comincia a Londra in Inghilterra nel 1928. Alexander Fleming, un biologo e farmacologo britannico, mentre stava conducendo degli esperimenti, notò che una piastra di coltura era contaminata da una muffa; l'evento non era certo raro, ma Fleming fu colpito da un particolare: attorno alla muffa le colonie batteriche si erano dissolte. L'efficacia del fungo fu provata su vari tipi di batteri; poiché la muffa apparteneva al genere  Penicillum, Fleming chiamò questa sostanza antibatterica penicillina.

Struttura chimica della penicillina. Immagine di Wikipedia.

Circa 10 anni più tardi, il farmacologo e biochimico tedesco Ernst Boris Chain in collaborazione con l'anatomopatologo australiano Howard Walter Florey isolò e purificò la penicillina. Grazie ai loro studi questi tre scienziati vinsero il Premio Nobel per la medicina e la fisiologia nel 1945.

I primi antibiotici di sintesi scoperti furono, invece, i sulfamidici.

Il biochimico e medico tedesco Gerhard Domagk nel 1932 scoprì che un colorante, il prontosil rosso, era dotato di proprietà antibatteriche: era in grado di uccidere gli streptococchi. Anche Gerhard Domagk ha ricevuto il premio Nobel per la medicina nel 1939. Di ampio uso in passato, i sulfamidici sono stati oggi sostituiti da altre classi di composti, salvo qualche eccezione.

L'uso degli antibiotici ha determinato la diminuzione della mortalità per patologie un tempo  letali, come la tubercolosi, la polmonite o la meningite. L'uso degli antibiotici, inoltre, consente di eseguire interventi chirurgici più lunghi e complessi rispetto al passato.

Si fa presto a dire antibiotico

Gli antibiotici possono essere di vario tipo e vengono classificati con criteri differenti.

Classificazione in base al meccanismo d’azione 

Gli antibiotici possono agire secondo differenti modalità: possono agire in modo selettivo sulla membrana o sulla parete cellulare del batterio, oppure possono bloccare la sintesi delle proteine o di altre molecole vitali della cellula batterica.

Questa immagine mostra schematicamente una cellula batterica, i possibili bersagli degli antibiotici e degli esempi di antibiotici che hanno quella specifica azione. Potete trovare l'immagine nel corso di Microbiologia on line di Giovanni M. Giammanco del Dipartimento di Igiene e Microbiologia "G. D'Alessandro" (Università degli Studi di Palermo). Estremamente interessante per chi desidera un approfondimento universitario sul tema degli antibiotici. Per accedere cliccare qui.

Classificazione in base alla colorazione di Gram 

La colorazione di Gram è un metodo  per l'identificazione dei batteri, messo a punto dal medico danese Hans Christian Joachim Gram.

A seconda di alcune caratteristiche della parete cellulare, alcuni ceppi batterici (classificati come Gram positivi) si colorano di violetto, mentre altri rimangono completamente incolori,o diventano rossi, a seconda della tecnica utilizzata (classificati come Gram negativi).

Staphylococcus aureus (cocco, Gram positivo) e Escherichia coli (bacillo Gram negativo bacilli). Immagine tratta da Wikipedia.

Classificazione in base alla struttura chimica 

Gli antibiotici possono essere anche classificati in base alla loro struttura chimica. 

Eccone qualche esempio:

Tetracicline: farmaci batteriostatici inibitori della sintesi proteica.

Struttura base delle tetracicline. immagine tratta da Wikipedia.

Macrolidi: farmaci batteriostatici inibitori della sintesi proteica, ma con struttura chimica diversa dai precedenti.

Amminoglicosidi: farmaci battericidi inibitori della sintesi proteica.

Betalattamine (penicilline e cefalosporine): farmaci battericidi che inibiscono gli enzimi che costruiscono la parete cellulare.

In altro la parte principale della struttura di una penicillina; in basso quella di una cefalosporina.β-lattamico è rappresentato in rosso. Immagine tratta da Wikipedia.

Polipeptidici:  farmaci che agiscono sulla membrana o sulla parete della cellula batterica, causando l’uscita di sostanze importanti e l’ingresso di sostanze indesiderate.

Chinolonici: farmaci di sintesi con un'azione ad ampio spettro che hanno effetto sulla sintesi del DNA batterico.

Antibiotico resistenza... Quando i batteri resistono

Gli antibiotici sono farmaci soggetti a prescrizione medica; è molto importante non ricorrere all'automedicazione! Devono essere assunti solo quando sono effettivamente necessari ed agli orari stabiliti dal medico (per esempio, assunzione ogni quattro, sei, otto ore). Inoltre è fondamentale rispettare le dosi, non prolungare l'uso del farmaco oltre il periodo stabilito e non interromperlo in anticipo, quando ci si sente meglio.

L’impiego prolungato e scorretto di un antibiotico può aumentare il rischio che si verifichi il fenomeno della resistenza, ossia della tendenza dei batteri a sviluppare ceppi resistenti alle cure.

Se si interrompe la cura non appena ci si sente meglio, ad esempio, la malattia può poi presentarsi in forma più grave: c'è, infatti, il rischio di permettere ai batteri più resistenti di moltiplicarsi e causare un ulteriore danno all'organismo.

Le conseguenze dell'antibioticoresistenza hanno ricadute anche sulla sanità pubblica: il fenomeno, infatti, non riguarda solo chi fa un uso scorretto di questi farmaci ma, purtroppo, si diffonde e sta rapidamente aumentando a livello globale. 

I batteri resistenti possono far ammalare altre persone:  non conoscono barriere, perciò se diventano resistenti in un individuo, si diffondono tra individui diversi e nell'ambiente.

Il trattamento di un'infezione causata da un germe antibiotico-resistente è più difficile, costoso e non assicura la guarigione.

Riassumendo, basta rispettare 3 semplici regole:

1. Non usare gli antibiotici in caso di raffreddore e influenza
2. Assumerli solo dietro prescrizione medica
3. Prenderli solo per il tempo e nelle dosi indicate dal medico

Questo post partecipa al primo Carnevale della Chimica del 2012, il numero 13, ospitato da Gravità Zero. Il tema consigliato è le molecole che hanno cambiato il mondo! Sicuramente gli antibiotici hanno cambiato il nostro modo di curarci e hanno decretato la vittoria contro numerose malattie. La chimica e la medicina hanno fatto la loro parte ma ora tocca a noi; impegnarci per un uso consapevole di questi farmaci è indispensabile per fare in modo che siano ancora efficaci in futuro. Se il fenomeno della resistenza si allargherà, infatti, le future generazioni potrebbero ritrovatisi in balia di infezioni batteriche che oggi siamo in grado di curare e potrebbe volerci molto tempo prima che la medicina riesca a trovare nuove cure.

Slogan dell'Agenzia Italiana del Farmaco che promuove un uso più consapevole degli antibiotici. A questo indirizzo http://www.iss.it/anti/ potrete trovare tante utili informazioni spiegate in modo semplice e chiaro.Infine ecco qualche opuscolo informativo sull'argomento che potete trovare sul sito del Ministero della salute.

Opuscolo - Informazioni essenziali
Opuscolo - Assumi antibiotici in maniera responsabile
Opuscolo - Mantenere gli antibiotici efficaci è una responsabilità di tutti
Opuscolo - Raffreddore-influenza, puoi guarire senza antibiotici

Tania Tanfoglio

Molecole chimiche... Naturali

Troppo spesso il concetto di composto chimico è associato al termine artificiale; infatti, quando si parla di sostanze chimiche, si pensa spesso a molecole prodotte artificialmente dall'uomo in laboratorio.

In realtà tutte le sostanze sono chimiche: dall'ossigeno dell'aria, all'acqua dei mari, fino a tutte le molecole che compongono il corpo umano.

A volte, le sostanze presenti in natura vengono utilizzate dall'uomo, ad esempio, per preparare dei medicinali. È proprio di questo che vorrei parlare oggi: alcuni farmaci, infatti, trovano la loro origine in ricette che ci sono state fornite direttamente dalla natura!

L'esempio più famoso è probabilmente quello dell'acido acetilsalicilico, principio attivo dell'aspirina.

Questa molecola è la più nota tra i farmaci antiinfiammatori; viene utilizzata anche come antifebbrile o anticoagulante e deriva dal salice bianco (nome botanico Salix alba).

Salix alba

Il suo utilizzo è noto fin dall'antichità: Ippocrate nei suoi scritti descrive, infatti, la salicina, una polvere amara estratta dalla corteccia del salice bianco, capace di alleviare il dolore ed abbassare la temperatura corporea. 
La salicina, sciolta in acqua, si comporta come un acido; da qui, il nome: acido salicilico. 
Il termine "acetil" si riferisce, invece, ad una modifica della molecola, attuata in laboratorio, che aiuta a minimizzarne gli effetti collaterali.


 

Acido salicilico (salicina)

Acido acetilsalicilico

L'acido acetilsalicilico può, tuttavia, causare reazioni allergiche in soggetti predisposti; altri effetti avversi riguardano le persone soggette ad emorragie e quelle che soffrono di gastropatie, asma od insufficienza renale. Il medicinale è controindicato anche nell'ultimo trimestre di gravidanza perché può provocare emorragie sia nel feto che nella madre.


Vediamo ora un altro esempio interessante.
Il chinino è stato il primo medicamento efficace contro la malaria: si ricava dalla corteccia della Cinchona officinalis, una pianta arborea, originaria delle Ande.

Corteccia della Cinchona officinalis

Negli ultimi decenni dell'Ottocento la malaria era presente anche in molte zone d'Italia; per questo motivo, nel 1895, fu approvatala la legge sul "Chinino di Stato", che imponeva un prezzo massimo per il medicamento, al fine di evitare speculazioni.
Il chinino è stato il farmaco d'elezione per la cura della malaria fino alla prima metà del Novecento, quando furono scoperte nuove sostanze in grado di contrastare la malattia. Il chinino è tuttora utilizzato per trattare la malaria in alcune situazioni critiche, resistenti ai farmaci di prima scelta.

A dosi terapeutiche il chinino può, tuttavia, portare ad una lieve intossicazione: nausea, cefalea, disturbi visivi, vertigini, acufeni e sordità, ne sono i sintomi principali; in dosi elevate, il farmaco è tossico per il cuore e può risultare addirittura fatale.


Altro famoso esempio è la digitalina, un cardiotonico che deriva dalla Digitalis purpurea.

Digitalis purpurea

Questa sostanza è in grado di diminuire il ritmo cardiaco e di aumentare la forza di contrazione del miocardio (muscolo del cuore).

La digitalina, se ingerita, anche in dosi minime, è tossica: l'intera pianta è velenosa, comprese le radici ed i semi. I primi sintomi di intossicazione possono includere: nausea, vomito, dolori addominali, allucinazioni e mal di testa; la riduzione del ritmo cardiaco può essere fatale.


Infine, l'atropina. Questa molecola deriva dall'Atropa belladonna e viene utilizzata come midriatico (farmaco che dilata la pupilla) in oftalmologia.

Atropa Belladonna. Illustrazione da Wikipedia.

A dosi minime l'atropina ha anche un effetto sedativo sul sistema nervoso; a posologie elevate, invece, causa: agitazione, confusione mentale ed insonnia. I livelli di tossicità variano da persona a persona, ma un'intossicazione può anche essere letale.

Il nome botanico di questa pianta ha origine nella mitologia greca e nell'uso cosmetico che si faceva dell'Atropa belladonna nel Rinascimento.
Secondo la mitologia greca, le tre Moire sono figlie di Zeus e Temi: Cloto tesse il filo della vita; Lachesi offre gioie e tristezze, determinando la svolta che prenderà l'esistenza dell'uomo; Atropo, infine, taglia il filo della vita e porta alla morte. Il nome atropina deriva proprio da Atropo: l'ingestione delle bacche della Belladonna è, infatti, mortale.
Il termine specifico belladonna fa, invece, riferimento alle nobildonne del Rinascimento che usavano questa pianta per rendere lucenti gli occhi: come ricordato precedentemente, infatti, la belladonna viene ancora oggi utilizzata per la sua capacità di dilatare la pupilla. 

I semplici esempi citati in questo post evidenziano anche un altro concetto importantissimo: non tutto ciò che è naturale è, necessariamente, anche innocuo e sicuro. Spesso si è portati a credere che una sostanza non sia pericolosa semplicemente perché è naturale: la salicina, il chinino, la digitale e l'atropina ci hanno, invece, mostrato come questa credenza possa essere pericolosa. 

In conclusione, ogni sostanza chimica, naturale o prodotta dall'uomo in laboratorio, non va mai assunta con leggerezza, senza il consiglio di un medico; è fondamentale informarsi sugli effetti, positivi e negativi, e sapersi regolare di conseguenza, senza incorrere dell'errore di ritenere nocivo ogni composto artificiale ed inoffensiva ogni sostanza di origine naturale.

Tania Tanfoglio

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Bibliografia

Enrica Campanini. Dizionario di fitoterapia e piante medicinali, Tecniche Nuove, 2004.
Kent R. Olson. Intossicazioni Acute: Veleni, Farmaci e Droghe, Springer, 1999.