Negli ultimi anni la gonorrea, causata da un insidioso batterio a trasmissione sessuale, si è diffusa su scala globale in modo talmente allarmante che l’Organizzazione mondiale della sanità lo ha classificato fra le 12 specie batteriche resistenti agli antibiotici più rischiose per la salute umana. Con quasi 87 milioni di nuove infezioni ogni anno, gli esperti temono che il super batterio Neisseria gonorroheae sarà presto incurabile. Per aprire la strada a nuove opzioni terapeutiche, è necessario capire a fondo i meccanismi che permettono al batterio di sviluppare la multiresistenza. Un grande passo avanti in tal senso arriva dagli scienziati della Flinders University e dell'Australian National University, le cui ricerche sono state pubblicate recentemente sulla rivista ASM Journals dell'American Society for Microbiology. 

N. Gonorroheae, anche detto gonococco di Neisser, è un batterio gram-negativo responsabile della gonorrea, patologia a trasmissione sessuale le cui manifestazioni cliniche compaiono dopo 1-7 giorni dall’infezione. Sebbene l’infezione possa spesso essere asintomatica (in circa il 50% delle donne e il 20% degli uomini), se non trattato può progredire causando serie complicanze, come per esempio la malattia infiammatoria pelvica nella donna e l’epididimite nell’uomo. L’elevata diffusione e pericolosità di N. gonorroheae sono dovute principalmente alla capacità del batterio di sviluppare o acquisire meccanismi di resistenza agli antimicrobici clinicamente rilevanti. Uno dei meccanismi più efficienti utilizzati dal batterio - che permette di resistere anche a più antibiotici allo stesso tempo - è usare delle pompe di efflusso per espellere le molecole di antibiotico attraverso la membrana cellulare.

I gonococchi possiedono diversi sistemi di pompe di efflusso, il più importante si chiama sistema di resistenza trasferibile multipla CDE (MtrCDE). La sovraespressione (una produzione più cospicua della proteina rispetto alla norma) di MtrCDE conferisce livelli clinicamente significativi di resistenza a molti degli antibiotici utilizzati per il trattamento della gonorrea, come i beta-lattamici e trattamenti combinati di ceftriaxone (cefalosporina di terza generazione) e macrolidi (come l'azitromicina). Inoltre, il sistema MtrCDE consente a N. gonorrhoeae di sfruttare alcune sostanze presenti nell'ospite, come acidi grassi a catena lunga, sali biliari e ormoni (per esempio il progesterone) che si trovano nei siti del corpo umano colonizzati dal batterio, potenziando la capacità di infezione e la proliferazione sulle superfici delle mucose.

Il sistema MtrCDE è formato da tre componenti, MtrC, MtrD e MtrE. I ricercatori si sono concentrati su MtrD, una grande proteina di cui alcune sezioni attraversano la membrana cellulare e si chiamano, appunto, eliche transmembrana. Gli scienziati hanno scoperto che la zona di MtrD che collega fra loro due di queste eliche (parte grigia nell’immagine), ha un ruolo chiave per il funzionamento di tutta la pompa di efflusso. La zona in questione è una sequenza di 11 aminoacidi chiamata N917-P927, che ha un ruolo fondamentale per il “pompaggio” dell’antibiotico all’esterno della cellula. Rimuovendo la sequenza N917-P927 con delle tecniche di biologia molecolare, i ricercatori hanno ottenuto delle cellule mutanti in cui la resistenza agli antimicrobici è notevolmente diminuita. Anche le simulazioni di dinamica molecolare al computer hanno confermato che l'eliminazione di N917-P927 può ostacolare il trasporto degli antibiotici all’esterno della cellula. Questi risultati indicano che la sequenza individuata è una regione chiave per la piena capacità di resistenza multifarmaco di N. gonorrhoeae.

«I fallimenti terapeutici dovuti al fatto che il superbatterio diventi più resistente e in grado di sopravvivere al trattamento con più farmaci portano a un aumento delle spese mediche e inficiano la salute riproduttiva e umana in generale», dice la professoressa Brown, coordinatrice della ricerca. «Negli ultimi due decenni» - si legge nell’articolo - «sono stati pochi i nuovi antibiotici messi a punto contro ceppi multiresistenti di patogeni gram-negativi, anche se sono disperatamente necessari. La caratterizzazione del ruolo strutturale e funzionale della regione N917-P927 di MtrD fornisce una conoscenza importante per progettare razionalmente antibiotici efficaci o inibitori della pompa di efflusso».

Per maggiori dettagli consulta l'articolo:

A unique sequence is essential for efficient multidrug efflux function of the MtrD protein of Neisseria gonorrhoeae (2021) by Mohsen Chitsaz, Vrinda Gupta, Benjamin Harris, Megan L O’Mara and Melissa H Brown, published in ASM Journals/mBio (American Society for Microbiology) DOI: 10.1128/mBio.01675-21