Nei cani, la co-somministrazione di antibiotici beta-lattamici quali amoxicillina e i relativi enzimi di degradazione, ribaximasi in particolare (beta-lattamasi), in opportune formulazioni riduce sia l’alterazione della componente batterica normalmente indotta dal trattamento sia lo sviluppo di resistenza antibiotica, senza, di contro, compromettere l’assorbimento sistemico del principio attivo.

Lo dimostra lo studio coordinato da Sheila Connelly della Synthetic Biologics (RockVille, USA), di recente pubblicazione su Microorganisms.

Le ripercussioni degli antibiotici, soprattutto di quelli ad ampio spettro e assunti per via orale, sul microbioma intestinale sono molte e ormai note. Tra le strategie attuate per ridurle troviamo la co-somministrazione di enzimi coinvolti nel loro metabolismo, per esempio le ribaximasi della famiglia delle beta-lattamasi per gli antibiotici beta-lattamici. A oggi sono però disponibili solo formulazioni che contrastano i danni provocati da penicilline e cefalosporine date per via intravenosa. Visto che l’assunzione degli antibiotici, però, è soprattutto orale e considerato che il sito d’azione è proprio l’intestino, i ricercatori hanno testato tre nuove formulazioni a rilascio ritardato di ribaximasi denominate SYN-007-1/2/3. Modificando le proprietà tecnologiche della matrice nella quale l’enzima è stato incapsulato è stata valutata la loro rispettiva capacità di ridurre i danni al microbioma indotti da sei giorni di trattamento con amoxicillina per via orale pur assicurando allo stesso tempo l’assorbimento del farmaco.

Per farlo, 20 esemplari adulti di Beagle sono stati randomizzati in quattro gruppi (n=5/gruppo) a seconda del trattamento: solo amoxicillina, amoxicillina + SYN-007 formulazione 1, amoxicillina + SYN-007 formulazione 2, amoxicillina + SYN-007 formulazione 3. Campioni di siero e fecali sono stati raccolti in più momenti dello studio. L’analogia anatomica e di microbioma con l’uomo supporta la scelta di tale modello animale. Di seguito i principali risultati ottenuti da saggi tecnologici e in vivo.

Dissoluzione in vitro di SYN-007

Per consentire il rilascio dell’enzima nella giusta sede, ossia nella giunzione ileo e/o ileocecale, evitando quindi interferenze con il principio attivo co-somministrato e/o l’inefficacia stessa della formulazione, sono stati condotti test di dissoluzione della matrice in vitro a diversi pH (1.1, 5.5, 7.1) per mimare l’ambiente gastrointestinale.

Tutte e tre le formulazioni hanno dimostrato di superare indenni lo stomaco per degradarsi a valori di pH più elevati, tipici della sede intestinale. In particolare, pH 7.1:

• dopo un’ora, la formulazione 1 ha raggiunto il 29% di rilascio, la formulazione 2 il 20%, la terza solo il 7%
• la cinetica di rilascio alle due ore è risultata simile per tutte le formulazioni
• la formulazione 3 ha mostrato completa dissoluzione alla terza ora, la 2 alla quarta ora. Dissoluzione incompleta dopo quattro ore invece per la formulazione 1 con un 70% di rilascio enzimatico finale

SYN-007 e assorbimento sistemico di amoxicillina

Dal confronto dei campioni di siero dei quattro gruppi è emerso che:

• al primo giorno di trattamento i livelli sierici di amoxicillina erano comparabili in tutti i gruppi
• al sesto giorno, i gruppi in supplemento con formulazione 1 e 2 hanno registrato una concentrazione sierica di amoxicillina inferiore rispetto al gruppo trattato con sola amoxicillina suggerendo come la rapida degradazione della matrice dimostrata dai test in vitro possa aver liberato l’enzima prima del completo assorbimento del farmaco. Valori sierici comparabili con il gruppo mono-trattato invece per la formulazione 3 a più lenta degradazione

SYN-007 e microbioma intestinale

Per verificare i cambiamenti batterici in risposta al trattamento antibiotico e all’eventuale supplemento enzimatico, i ricercatori hanno confrontato i campioni fecali dei vari gruppi prelevati prima e dopo l’esposizione alla terapia dimostrando che:

• prima della somministrazione di amoxicillina, il microbioma di tutti i gruppi mostrava simile ricchezza batterica con 307 ±46 specie batteriche identificate;
• la sola amoxicillina ha comportato un significativo decremento di ricchezza batterica e biodiversità, andamento attenuato dalla co-somministrazione di SYN-007;
• in base alle analisi PCA, i campioni in pre-trattamento e quelli post-trattamento con SYN-007 sono risultati più simili rispetto a quelli pre-trattamento e con sola amoxicillina. Inoltre, campioni del gruppo amoxicillina+formulazione 1 e amoxicillina+formulazione 3 hanno mostrato più similitudini con quelli di pre-trattamento rispetto al gruppo trattato con formulazione 2;
• un incremento di espressione del patogeno E. coli accompagnato da una diminuzione dei generi Blautia e Ruminoccoccus è stato osservato nel gruppo con sola amoxicillina, ma non nei restanti in co-somministrazione. Di contro, la proliferazione di Megamonas hypermegale è stata registrata in tutti i tre gruppi SYN-007.

SYN-007 e resistenza antibiotica

È stato infine determinato l’eventuale effetto delle tre formulazioni SYN-007 nella regolazione dei geni di resistenza batterica.

• il gruppo con sola amoxicillina ha mostrato un arricchimento di svariati geni coinvolti nella resistenza antibiotica codificanti, per esempio, per beta-lattamasi A TEM o D OXA. Di contro, geni di resistenza ad amminoglicosidi (aph2-1b), macrolidi (mefA) e tetracicline (tet32, tet40) hanno dimostrato un decremento;
• il gruppo trattato con formulazione 2 ha presentato più geni di resistenza batterica rispetto ai restanti due in co-somministrazione.

In conclusione, dunque, SYN-007 nelle tre diverse formulazioni rappresenta un potenziale candidato nella protezione del microbioma da associare al trattamento antibiotico avendo dimostrato buona capacità nel mantenimento di ricchezza e biodiversità batterica, aspetti fondamentali per la resistenza alle infezioni, senza interferire, almeno per quanto riguarda la formulazione 3, con l’assorbimento del principio attivo.