Come funzionano gli antibiotici? Cinque bersagli, cinque classi

Perché un antibiotico sia utile, deve danneggiare il batterio senza danneggiare l’animale ospite. Questa proprietà si chiama tossicità selettiva ed è possibile perché i batteri possiedono strutture che nelle cellule animali mancano del tutto o sono sufficientemente diverse.

Quasi tutti gli antibiotici in uso agiscono su uno di cinque bersagli. Sapere a quale gruppo appartiene un antibiotico rende molto più facile capire perché agisce su alcuni batteri e non su altri, e come emerge la resistenza.

1. Sintesi della parete cellulare

La maggior parte dei batteri porta, all’esterno della membrana cellulare, una parete rigida di peptidoglicano. Questa parete tiene insieme il batterio contro l’elevata pressione interna della cellula. Le cellule animali non hanno una struttura simile — il che ne fa un bersaglio ideale.

I beta-lattamici (penicilline, cefalosporine, amoxicillina e simili) bloccano gli enzimi che legano tra loro le catene di peptidoglicano. Il batterio in crescita non riesce a riparare la parete e si disgrega sotto la propria pressione interna. Per questo i beta-lattamici sono in genere considerati battericidi e agiscono solo sui batteri in attiva moltiplicazione.

Il meccanismo di resistenza più diffuso contro questo gruppo sono gli enzimi beta-lattamasi: il batterio produce un enzima che spezza la struttura ad anello dell’antibiotico.

2. Sintesi proteica

I batteri producono le loro proteine sul ribosoma 70S; il ribosoma delle cellule animali è invece 80S. Questa differenza strutturale è il fondamento del gruppo di antibiotici più numeroso.

I sottogruppi si distinguono in base alla subunità ribosomiale bersaglio:

• Le tetracicline (doxiciclina, ossitetraciclina, clortetraciclina) si legano alla subunità 30S e impediscono l’ingresso del nuovo amminoacido nel ribosoma.
• Gli aminoglicosidi (neomicina, gentamicina) si legano alla 30S e provocano una lettura errata del codice genetico.
• I macrolidi (tilosina, eritromicina, tilmicosina), i lincosamidi (lincomicina), gli anfenicoli (florfenicolo) e le pleuromutiline (tiamulina) si legano alla subunità 50S e arrestano l’allungamento della catena proteica in formazione.

La maggior parte di questo gruppo è batteriostatica: non uccide il batterio, ne blocca la moltiplicazione e lascia il compito di eliminarlo al sistema immunitario. Per questo, negli animali immunodepressi, la risposta può risultare più debole.

3. Sintesi degli acidi nucleici

Durante la divisione, il DNA del batterio deve essere svolto e riavvolto. Gli enzimi che svolgono questo compito sono la DNA girasi e la topoisomerasi IV.

I chinoloni e i fluorochinoloni (enrofloxacina, danofloxacina, marbofloxacina, flumechina) bloccano questi enzimi. Il DNA non può essere replicato e il batterio muore — questo gruppo è quindi battericida.

In molti Paesi i fluorochinoloni figurano tra gli antimicrobici di importanza critica; ciò significa che ci si attende che il loro impiego venga deliberatamente limitato.

4. La via del folato

La maggior parte dei batteri deve produrre da sé il folato necessario per i precursori del DNA; gli animali, invece, assumono il folato già pronto con l’alimentazione. Questa differenza offre un altro bersaglio selettivo.

I sulfamidici bloccano un passaggio di questa via, il trimetoprim quello successivo. Per questo i due vengono spesso formulati insieme: interrompere la stessa catena in due punti dà un risultato più forte dell’effetto di ciascuno da solo e rallenta lo sviluppo della resistenza. Questo principio si chiama sinergia.

5. La membrana cellulare

L’ultimo gruppo colpisce direttamente la membrana esterna del batterio. Le polimixine (colistina) si legano ai lipopolisaccaridi della membrana esterna dei batteri Gram-negativi e ne alterano la permeabilità; il contenuto della cellula fuoriesce.

Poiché la colistina è una delle opzioni di ultima linea in medicina umana, il suo impiego è specificamente limitato in molti Paesi.

Tabella riassuntiva

Bersaglio	Esempi di classi	Effetto
Parete cellulare	Penicilline, cefalosporine	Battericida
Sintesi proteica (30S)	Tetracicline, aminoglicosidi	Prevalentemente batteriostatico
Sintesi proteica (50S)	Macrolidi, lincosamidi, anfenicoli, pleuromutiline	Prevalentemente batteriostatico
Acidi nucleici	Fluorochinoloni	Battericida
Via del folato	Sulfamidici + trimetoprim	Battericida in associazione
Membrana cellulare	Polimixine	Battericida

Perché un antibiotico non agisce su tutti i batteri?

Perché un antibiotico sia efficace, deve raggiungere il proprio bersaglio e il bersaglio deve essere presente. I batteri Gram-negativi hanno una membrana esterna aggiuntiva, che impedisce l’ingresso di molte molecole. I micoplasmi, invece, non hanno parete cellulare — ed è proprio per questo che i beta-lattamici, il cui bersaglio è la parete cellulare, non hanno alcun effetto su di essi.

Quale antibiotico sia appropriato in quale situazione dipende dall’agente, dalla specie animale, dalla distribuzione del farmaco nell’organismo e dalle condizioni di autorizzazione nel Suo Paese. Questa decisione spetta al medico veterinario che visita l’animale.

Per come si sviluppa la resistenza agli antibiotici e come è possibile rallentarla, può consultare il nostro articolo Che cos’è la resistenza antimicrobica (AMR)?