Ogni anno, le infezioni fungine causano il decesso di un numero di persone maggiore rispetto alla malaria. I patogeni fungini sono infatti diventati meno sensibili, o più tolleranti, agli unici farmaci in grado di curare queste infezioni.
Per cercare una risposta a questa problematica sanitaria, un gruppo di ricercatori ha condotto una ricerca scoprendo che la cooperazione tra le cellule microbiche può essere una delle cause di questa tolleranza ai farmaci.
I risultati, pubblicati su Nature Microbiology, potrebbero quindi favorire lo sviluppo di terapie antimicrobiche più efficaci.
Scambio di metaboliti
«Abbiamo scoperto che le cellule di lievito interagiscono frequentemente e attivamente tra loro e che queste interazioni implicano lo scambio di metaboliti. Siamo stati anche in grado di mostrare come ciò favorisca non solo la crescita dei microbi, ma anche la loro tolleranza ai comuni antimicotici», afferma l’autore senior dello studio Markus Ralser del Francis Crick Institute e del Charité University Hospital.
Le comunità microbiche comprendono cellule con metabolismo alterato, chiamate cellule auxotrofe, che hanno perso la capacità di produrre alcuni metaboliti essenziali, come aminoacidi e vitamine, che devono quindi assorbire da altre cellule microbiche presenti nell’ambiente.
Per valutare se e come i microrganismi auxotrofi traggono vantaggio dalla coesistenza con altri microbi, Markus Ralser e i suoi colleghi hanno analizzato la composizione genetica di oltre 12.000 comunità microbiche in tutto il mondo, ottenute nell’ambito dell’Earth Microbiome Project, uno studio sulle interazioni tra le cellule microbiche nelle comunità di lievito.
Tolleranza ai farmaci antimicotici
I ricercatori hanno scoperto che i microrganismi auxotrofi sono presenti in oltre il 99% delle comunità analizzate.
Inoltre, dai risultati ottenuti è emerso che questi microrganismi cooperano all’interno delle comunità microbiche, restituendo metaboliti in cambio di nutrienti essenziali.
Gli auxotrofi sono stati identificati con maggiore frequenza nelle comunità microbiche legate a un ospite, come il microbiota intestinale.
Inoltre, è emerso che le comunità con auxotrofi hanno maggiori probabilità di tollerare i farmaci, in particolare una classe specifica di farmaci antimicotici.
Per capire come le comunità con auxotrofi sviluppano la tolleranza ai farmaci, i ricercatori hanno condotto esperimenti con un modello di lievito che ha permesso loro di osservare separatamente popolazioni di cellule sia metabolicamente carenti sia metabolicamente competenti.
Microbiota e cooperazione
Gli esperimenti condotti sul lievito hanno suggerito che gli auxotrofi che vivono in comunità con cellule metabolicamente competenti adattano il loro metabolismo per promuovere l’esportazione dei metaboliti.
Inoltre, nelle comunità cooperative di microbi è stata osservata una maggiore fuoriuscita di metaboliti dalle cellule microbiche, che può comportare un aumento del tasso di rimozione dei farmaci dalle cellule.
I risultati, oltre a evidenziare le complesse relazioni esistenti tra i microbi all’interno delle comunità, possono andare oltre l’ecologia microbica.
Conclusioni
«Le nostre osservazioni aprono la strada allo sviluppo di un nuovo campo di ricerca che esplora come il metabolismo e l’ambiente metabolico possono contribuire alla resistenza antimicrobica», afferma Markus Ralser.
«Ci auguriamo che ciò consentirà lo sviluppo di farmaci antimicotici di nuova generazione, che agiscano non solo sulla crescita cellulare, ma anche sulla tolleranza, e quindi risultino più efficaci dei trattamenti attualmente disponibili».
