Fibrosi cistica, peptide riduce antibiotico-resistenza associata a P. aeruginosa

L'espressione di un peptide (RpoN*) in isolati batterici antibiotico-resistenti di Pseudomonas aeruginosa, ottenuti da pazienti affetti da fibrosi cistica (FC), renderebbe i batteri maggiormente suscettibili agli antibiotici e sarebbe in grado di ridurre la virulenza in un modello sperimentale infettivo. Questo il responso di uno studio appena pubblicato su Nature Scientific Reports.

L’espressione di un peptide (RpoN*) in isolati batterici antibiotico-resistenti di Pseudomonas aeruginosa, ottenuti da pazienti affetti da fibrosi cistica (FC), renderebbe i batteri maggiormente suscettibili agli antibiotici e sarebbe in grado di ridurre la virulenza in un modello sperimentale infettivo. Questo il responso di uno studio appena pubblicato su Nature Scientific Reports.

P. aeruginosa è un ceppo batterico opportunista e rappresenta l’agente patogeno di più frequente riscontro nei pazienti con FC. La capacità di P. aeruginosa di produrre biofilm è in grado di proteggere questi batteri dagli antibiotici e dalla risposta del sistema immunitario dell’ospite.

RpoN è un fattore sigma – una proteina necessaria per iniziare la trascrizione di DNA batterico – e regola la motilità batterica, la formazione di biofilm e di altri fattori di virulenza. Inoltre, RpoN è legato anche al fenomeno dell’antibiotico-resistenza.

I ricercatori hanno sviluppato RpoN*, un peptide in grado di bloccare la trascrizione di DNA controllata da RpoN e da altri fattori.

Tuttavia, per quanto studi già pubblicati in letteratura hanno dimostrato come l’espressione di RpoN*  abbia ridotto la virulenza di ceppi di laboratorio di P. aeruginosa, non esistevano fino ad oggi studi che ne avessero saggiato l’efficacia in isolati clinici di questo ceppo batterico: ciò rappresentava un vulnus in quanto è risaputa gli isolati clinici possono mostrare differenti background genetici e all’ osservazione.

I ricercatori hanno valutato l’effetto dell’espressione di RpoN* in 12 diversi ceppi di P. aeruginosa, isolati da pazienti con FC, soprattutto con riferimento alla virulenza e alla suscettibilità agli antibiotici. Quattro ceppi batterici coltivati in laboratorio sono stati utilizzati come controlli.

Le caratteristiche dei ceppi batterici sono state studiate o in piastra di coltura (in vitro) o utilizzando modelli sperimentali in vivo.

Risultati principali
In primo luogo, è stata valutata la differente motilità di pili e flagelli batterici per scambiarsi materiale genetico, come pure la formazione di biofilm.
I risultati dei saggi hanno mostrato che 4 ceppi batterici su 12 erano caratterizzati da motilità flagellare, mentre nella maggior parte dei ceppi analizzati  la motilità era dovuta a pili.
Inoltre, la produzione di biofilm è risultata di entità moderata nella maggior parte dei ceppi analizzati.

I ricercatori hanno successivamente valutato l’effetto patogenetico dei ceppi batterici in un modello di infezione P. aeruginosa-C. elegans, valutando la sopravvivenza di C. elegans – un verme nematode trasparente comunemente utilizzati nelle ricerche in biologia. In questo modo, hanno osservato che l’effetto patogenetico sostenuto da P. aeruginosa variava a seconda dei ceppi considerati.

Per valutare ulteriormente le variazioni di motilità e la formazione di biofilm, è stata indotta l’espressione di RpoN* in 4 isolati batterici dei 12 disponibili, osservando come l’espressione di questa proteina fosse in grado di ridurre in modo significativo la motilità flagellare in tutti i 4 isolati. La valutazione della motilità in base ai pili si è rivelata, invece, di entità inferiore in 3 isolati su 4. Da ultimo, l’espressione di RpoN* ha significativamente ridotto la formazione di biofilm in due isolati.

Tali risultati, pertanto, indicano che RpoN* è in grado di ridurre la virulenza causata da isolati di P. aeruginosa derivati da pazienti con FC.

Sono state studiate anche le caratteristiche protettive dell’espressione di RpoN* nei modelli di infezione P. aeruginosa-C. elegans in vivo. Mentre l’isolato di controllo, non esprimente la proteina, ha determinato la morte dell’80% dei nematodi infettati, l’espressione di RpoN+, al contrario, ha determinato una sopravvivenza significativa dei nematodi.

Tali risultati, pertanto, suggeriscono che l’espressione di RpoN* riduce l’effetto patogenetico dei batteri in vivo. Non solo: l’espressione di questa proteina ha aumentato la suscettibilità batterica ad alcuni antibiotici testati da 2 a 4 volte rispetto ai controlli non esprimenti la proteina (cefotaxime, cefepime, ceftazidime, piperacillina e imipenem).

Riassumendo
In conclusione, l’utilizzo di un peptide in grado di bloccare RpoN potrebbe rivelarsi utile a livello clinico nel ridurre la virulenza e migliorare la suscettibilità di P. aeruginosa agli antibiotici in pazienti con FC.

Sono necessari ora, nuovi studi, in grado di confermare questi risultati e trasferirli, possibilmente, nella clinica in un futuro non lontano.

NC

Bibliografia
Lloyd MG et al. Blocking RpoN reduces virulence of Pseudomonas aeruginosa isolated from cystic fibrosis patients and increases antibiotic sensitivity in a laboratory strain. Scientific Reports 9, Article number: 6677 (2019)
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