Il rapporto di amore-odio tra esseri umani e microrganismi

Autore: Zhang Zhetao, Primo ospedale affiliato dell'Università di scienza e tecnologia della Cina (distretto meridionale)

Shi Tianlu Il primo ospedale affiliato dell'Università della scienza e della tecnologia della Cina (distretto meridionale)

Guo Yujin Jining Primo Ospedale Popolare

Revisore: Zhao Jie, Presidente della Chinese Medical Association Clinical Pharmacy Branch, The First Affiliated Hospital dell'Università di Zhengzhou

Professore capo farmacista

Quando si parla di microrganismi, ci si potrebbe chiedere: cosa sono i microrganismi? Dove vivono i microrganismi? I microrganismi sono un gruppo di piccoli organismi presenti nel corpo umano e in natura. Sono di piccole dimensioni, dalla struttura semplice, invisibili a occhio nudo e possono essere osservati solo con l'ausilio di un microscopio. Tra questi rientrano batteri, virus, funghi, clamidia, micoplasmi, ecc., di cui parliamo spesso nella nostra vita quotidiana.

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1. Lo “scontro” tra uomo e microrganismi

La storia dei microrganismi è molto più lunga di quella degli esseri umani, e gli esseri umani convivono con i microrganismi fin dall'inizio della loro esistenza. I microrganismi coesistono con il corpo umano. Sebbene gli esseri umani ne conoscano l'esistenza da molto tempo, la prima volta che ne videro chiaramente il "comparso" fu nel 1676, quando Leeuwenhoek vide per la prima volta i microrganismi attraverso un microscopio da lui costruito a mano. Nel 1876, Koch iniettò il batterio dell'antrace nei topi, uccidendoli e dimostrando che l'antrace era causato da batteri, e propose quindi la "teoria dei germi" della malattia. Da quel momento in poi, l'uomo ha iniziato una guerra contro i batteri attraverso la ricerca, lo sviluppo e l'applicazione di farmaci.

Nel 1928 Fleming scoprì accidentalmente la "penicillina" nell'"arsenale naturale" in grado di uccidere lo Staphylococcus aureus. È la penicillina che conosciamo. È un metabolita derivato dai batteri, per questo è chiamato antibiotico. Da quando Florey riuscì a produrre industrialmente la penicillina nel 1944, sempre più antibiotici naturali, semisintetici e sintetici sono stati utilizzati nella terapia anti-infettiva e l'umanità è entrata nell'era degli antibiotici. Nel 1935, Domagk estrasse il "Prontosil" (un farmaco sulfonamidico) dalle tinture per indumenti, gettando le basi per la ricerca e lo sviluppo della sintesi chimica di farmaci anti-infettivi. Gli antibiotici estratti dal metabolismo batterico e i farmaci sintetizzati chimicamente sono collettivamente denominati farmaci antibatterici. I farmaci antimicrobici, noti anche come farmaci anti-infettivi, sono farmaci in grado di uccidere o inibire la crescita o la riproduzione di microrganismi, tra cui farmaci antibatterici, farmaci antivirali, farmaci anti-tricomonasici e farmaci anti-micoplasma, clamidia e rickettsie, ma non includono i farmaci antiparassitari.

Dopo oltre 30 anni di ricerca e raccolta di dati, nel 1962 Rosebery pubblicò "Indigenous Microorganisms of Man", in cui descriveva dettagliatamente i batteri comuni in varie parti del corpo umano. Pasteur, famoso microbiologo francese, affermò: "I batteri possono esserci utili e perfino indispensabili". Nel 2007 è stato fondato a Washington, negli Stati Uniti, lo "Human Microbiome Consortium", con l'obiettivo di comprendere appieno le informazioni del microbioma nel corpo umano. La Cina è stata anche uno degli iniziatori del "Progetto Microbioma Umano". È prevedibile che la nostra comprensione di questi microrganismi codipendenti continuerà ad approfondirsi.

2. Coesistenza armoniosa tra esseri umani e microrganismi

Le diverse parti del corpo umano hanno ambienti diversi, come temperatura specifica, pH, contenuto di ossigeno e altre condizioni che determinano la crescita di specifici microrganismi. Ad esempio, il nostro stomaco secerne un acido gastrico molto forte, che tiene lontani la maggior parte dei batteri. Solo batteri speciali, come l'Helicobacter pylori, che possono tollerare ambienti acidi, possono "vivere" al suo interno. Inoltre, nel momento in cui il neonato esce dal canale del parto, riceve il primo dono della madre: il microbioma materno; inoltre, il sistema immunitario del bambino apre una finestra ai microrganismi. Tradizionalmente, il latte materno è considerato sterile, ma con lo sviluppo della biologia molecolare si è gradualmente scoperto che il latte materno fornisce ai neonati una fonte diversificata di batteri. Inoltre, fattori quali l'assistenza post-partum, la modalità di parto, la dieta materna e l'uso di antibiotici da parte della madre possono influenzare la composizione della flora del latte materno.

Invecchiando, il nostro rapporto con il microbiota diventa più stretto: gli forniamo un habitat adatto e i nutrienti di cui ha bisogno per crescere, e lui lavora duramente per garantire il corretto funzionamento del nostro corpo. Possono aiutarci a rilasciare minerali come calcio, magnesio e zinco negli alimenti, rendendoli più facili da assorbire; possono aiutarci a sintetizzare determinate vitamine che l'organismo può assorbire, come le vitamine del gruppo B e la vitamina K; possono anche scomporre i lipidi che non possiamo digerire in acidi grassi a catena corta, che si raduneranno e attiveranno un gran numero di cellule antinfiammatorie per calmare il sistema immunitario che reagisce in modo eccessivo; possono perfino degradare alcune sostanze chimiche speciali (come tossine e farmaci) che introduciamo nel nostro corpo, in modo che non "creino problemi".

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3. Influenza microbica sugli effetti dei farmaci

Il nostro microbiota ci aiuta a elaborare i farmaci nel nostro corpo, indipendentemente dal fatto che lo "invitiamo" a partecipare o meno. Sono sempre più numerose le prove che dimostrano che l'efficacia di un farmaco non dipende solo dal farmaco stesso e dall'organismo, ma è influenzata anche dai suoi "vicini" nell'organismo. Uno su dieci pazienti potrebbe avere una scarsa risposta alla digossina, un farmaco utilizzato per trattare l'insufficienza cardiaca, a causa di differenze in un batterio intestinale chiamato Erwinia lentus. I batteri che "vivono" nel colon possono convertire la sulfasalazina in acido 5-amminosalicilico, esercitando così un effetto antinfiammatorio. Tra i farmaci che hanno lo stesso effetto c'è anche l'olsalazina. L'effetto terapeutico dell'olsalazina dipende in larga misura dai batteri presenti nell'intestino. Solo con l'aiuto dell'azoreduttasi batterica l'olsalazina può essere convertita in acido 5-aminosalicilico terapeutico. Allo stesso modo, il lattulosio sfrutta il metabolismo dei batteri intestinali per convertirsi in acido lattico e acido acetico, esercitando così il suo effetto lassativo. Anche i microbi intestinali possono influenzare l'assorbimento e il metabolismo delle statine, determinando differenze nella loro efficacia. Inoltre, alcuni ingredienti vegetali cinesi possono essere metabolizzati dai microrganismi intestinali nelle corrispondenti sostanze attive assorbibili, come il ginsenoside Rb1 nel ginseng.

Gli effetti dei farmaci sul corpo umano sono influenzati anche dai microrganismi presenti nel corpo. Il Clostridium difficile, un batterio anaerobico che vive nel nostro intestino, può influenzare il metabolismo del paracetamolo e la sua tossicità epatica. I prodotti dell'irinotecan inattivati ​​dal fegato vengono riattivati ​​dai microrganismi intestinali, provocando reazioni avverse quali diarrea, perdita di peso e soppressione del sistema immunitario.

Il microbioma del nostro corpo è come gli abitanti di ogni edificio. È diverso per ogni persona. Questa differenza è dovuta a molti fattori, tra cui la genetica, l'ambiente in cui si vive, l'età, le abitudini alimentari e i farmaci utilizzati, in particolare gli antibiotici, che hanno un impatto molto importante sul microbioma dell'organismo.

4. I farmaci antimicrobici non sono una panacea

Infatti, i microrganismi e il corpo umano sono interdipendenti. In normali condizioni di vita, il tipo e il numero di batteri presenti sul corpo umano e al suo interno rimangono relativamente stabili. Quando il corpo umano viene sorpreso dalla pioggia e prende un raffreddore, subisce un trauma, subisce un intervento chirurgico o altre procedure invasive, o soffre di altre malattie che causano disfunzioni immunitarie, la resistenza dell'organismo diminuisce e i batteri patogeni esterni o i batteri colonizzati sulla superficie corporea ne approfittano per invadere il corpo e moltiplicarsi in gran numero, provocando infezioni. Lo scopo dell'uso di farmaci antimicrobici è solo quello di uccidere i patogeni invasori esterni o di ridurre la proliferazione locale dei batteri a un numero bilanciato con la capacità immunitaria umana, piuttosto che uccidere tutti i batteri presenti nel corpo umano. I microrganismi possono sopravvivere senza gli esseri umani, ma il corpo umano non può sopravvivere senza determinati batteri.

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I microrganismi sono con noi da milioni di anni e come vivere in armonia con loro rimane un argomento che richiede ricerche a lungo termine da parte dell'uomo.