Artemisinina efficace nelle forme persistenti di B. burgdorferi (in vitro)

Artemisinina efficace nelle forme persistenti di B. burgdorferi (in vitro)

Introduzione

Questo post è la continuazione di un precedente articolo in cui ho riportato i risultati di un gruppo di ricerca della John Hopkins University, il quale sta lavorando su nuovi possibili approcci terapeutici per l’infezione da B. burgdorferi. Nel precedente articolo ho discusso i 27 farmaci con attività antibiotica migliore rispetto a quella della amoxicillina e della doxiciclina sulle forme persistenti. In questo articolo discuto ulteriori farmaci proposti dallo stesso gruppo di ricerca, con particolare riguardo per la artemisinina.

I migliori 52

Dopo la proposta di 27 farmaci attivi contro le forme persistenti (migliori di doxiciclina e amoxicillina) (Feng J et al. 2014), il gruppo della John Hopkins ha proposto ulteriori 52 farmaci con gli stessi requisiti (figura 1) (Feng J et al. 2015.a). I farmaci in figura sono stati somministrati per 7 giorni a una coltura batterica stazionaria (vecchia di 7 giorni). Quindi sono state contate le cellule residue (a destra nella figura). In nero ho indicato i farmaci peggiori – presi come riferimento – ovvero la doxiciclina e l’amoxicillina, i quali lasciano in vita 3/4 circa dei batteri. In rosso ho indicato i farmaci migliori, quelli che uccidono cioè almeno metà dei batteri. Tra questi troviamo il vecchio antifungineo fluconazolo, l’antichissimo antimalarico artemisinina (uno dei farmaci più antichi della storia) e anche un antidepressivo, l’indatralina.

anti-persisters 2.jpgFigura 2. In rosso i migliori farmaci anti-persistenti, in nero i peggiori. Da (Feng J et al. 2015.a), con modifiche.

Artemisinina efficace contro i corpi rotondi

Nel precedente paragrafo abbiamo visto che l’antimalarico artemisinina è più attivo della amoxicillina e della doxiciclina contro le forme persistenti di B. burgdorferi. Tra le forme persistenti che si rinvengono nelle colture di questa spirocheta, un tipo è costituito dai cosiddetti corpi rotondi, i quali diventano tanto più numerosi quanto più vecchia è la coltura (Feng J et al. 2014). I corpi rotondi possono essere anche indotti (in vitro) dagli antibiotici stessi, sono caratterizzati da un metabolismo ridotto, e possono convertirsi in spirochete una volta che l’antibiotico è stato rimosso (Murgia R et Cinco M 2004). Il gruppo della John Hopkins ha indotto corpi rotondi in colture di 5 giorni (tarda fase di crescita) attraverso l’aggiunta di amoxicillina. Ha poi usato queste popolazioni persistenti per testare l’efficacia di diversi farmaci e combinazioni di farmaci, tra cui l’artemisinina (figura 2) (Feng J et al. 2016). In questo esperimento la coltura batterica è esposta al farmaco per 7 giorni. Come si vede il metronidazolo non è più efficace del ceftriaxone contro i corpi rotondi, e l’amoxicillina, la doxiciclina e la azitromicina sono i farmaci con il minor effetto. L’artemisinina è invece tra le sostanze più efficaci contro i corpi rotondi, subito dopo la daptomicina.

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Figura 3. In rosso i migliori farmaci anti-corpi rotondi. Da (Feng J et al. 2016), con modifiche.

Artemisinina poco efficace contro i batteri non persistenti

Nello stesso studio è stato possibile dimostrare che artemisinina – nonostante la sua ottima attività contro i corpi rotondi – non è attiva contro i fenotipi più metabolicamente attivi di B. burgdorferi (Feng J et al. 2016). Questo significa che non è un buon candidato per una monoterapia: deve venire combinata con altri farmaci, soprattutto con farmaci che siano attivi contro le borrelie in mitosi.

Artemisinina in terapia combinata

Gli autori hanno allora studiato varie combinazioni di artemisinina con altri farmaci (combinazioni di 2 o 3 farmaci), valutandone l’efficacia su colture di 10 giorni, che sappiamo essere costituite per il 20% da spirochete, per il 16% da corpi rotondi e per il 64% da microcolonie (biofilm) (Feng et al 2015.b). Ebbene, una delle combinazioni di maggiore efficacia – tra quelle basate su farmaci di facile reperibilità e uso – è quella che unisce cefoperazone, doxiciclina, artemisinina (vedi figura 4) (Feng J et al. 2016). Si vede che la artemisinina da sola lascia sopravvivere solo il 28% dei batteri, e la sua efficacia migliora se la si combina con il cefoperazone, oppure con cefoperazone e doxiciclina insieme. Da notare che la combinazione artemisinina/doxiciclina/cefoperazone è altrettanto valida della combinazione daptomicina/doxiciclina/cefoperazone descritta in uno studio precedente (Feng et al 2015.b).

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Figura 4. Dox = doxiciclina, CefP = cefoperazone, DAP = daptomicina, Art = artemisinina, Scp = sulfaclopridzina, Ntf = nitrofurantoina. Le percentuali indicano i batteri residui dopo esposizione al farmaco (o combinazione di farmaci). Esposizione di 7 giorni.

Farmacocinetica della artemisinina e dosaggi

L’artemisinina (la cui molecola è rappresentata in figura 5) è una molecola estratta dalla pianta Artemisia annua, nota per essere un efficace antimalarico (uccide il Plasmodium falcipaurum, l’agente eziologico della malaria). La terapia per la malaria prevede la somministrazione di due dosi da 250 mg di artemisinina al giorno per 5 giorni (Ashton M et al. 1997). L’emivita della artemisinina è di circa 2.5 ore e la molecola sembra superare la barriera emato-encefalica (Ashton M et al. 1997), (Medhi B et al 2009). Nei soggetti trattati con artemisinina a dosaggio costante, la disponibilità nel sangue diminuisce rapidamente nei primi 7 giorni (Ashton M et al. 1997). Questo fenomeno depone probabilmenete a sfavore di un trattamento di lungo periodo con questo farmaco. Non è chiaro se la posologia usata nella malaria possa essere applicata anche al trattamento della malattia di Lyme.

artemisinin

Figura 5. La molecola della artemisinina. Si noti il legamo O-O che attraversa l’anello in alto a sinistra. A questo legame si devono alcune delle proprietà della molecola. E’ possibile che gli infusi di artemisia annua distruggano questo debole legame, rendendo la molecola inattiva.

Conclusione

L’artemisinina si dimostra efficace contro i corpi rotondi e contro le forme persistenti in generale, ma è molto meno efficace nei confronti delle borrelie in crescita rapida. Questo suggerisce che debba essere usata in combinazione con un farmaco attivo nella fase di crescita (come una cefalosporina o un betalattamico). La combinazione artemisinina/doxiciclina/cefoperazone è altrettanto valida della combinazione daptomicina/doxiciclina/cefoperazone ritenuta finora la soluzione migliore contro ogni forma di Borrelia (dalle forme spirochetiche, ai corpi rotondi, alle microcolonie). Nel trattamento della malaria la terapia ha una durata di 5 giorni e i dosaggi sono di 500 mg/die.

Una vita ___ interrotta

Una vita ___ interrotta

Ho un diploma di Liceo Scientifico (60/60). Ho sostenuto una ventina di esami di ingeneria meccanica con ottimi voti. Sono risultato vincitore del concorso per l’ammissione alla Scuola Normale di Pisa (classe di scienze).

Per buona parte degli ultimi 18 anni (in particolare degli ultimi 14) non sono stato in grado di leggere e pensare lucidamente e sono stato vincolato a una vita domestica (per lo più a letto) da problemi motori. La memoria è rovinata, sia quella a breve termine, che la memoria biografica. Molte cose banali sono fuori dalla mia portata, per esempio guidare o leggere un romanzo. E’ come una lunga assenza.

A volte recupero delle abilità, quelle matematiche ad esempio, o la capacità di disegnare, o la mobilità; succede lentamente, attraverso un percorso estenuante di tentativi. Poi regolarmente, nel giro di poche ore, perdo i progressi fatti in mesi di riabilitazione. E sono da capo. Nel frattempo ho sviluppato un cancro, superato per fortuna. L’intervento e la successiva radioterapia sono stati un problema irrisorio, se confrontati al resto.

Nei momenti di lucidità perlustro faticosamente una provincia di confine tra l’infettivologia, l’immunologia e la neurologia; in cerca di una soluzione. Attualmente sono impegnato nella scrittura e nell’utilizzo di programmi per la mappatura di auto epitopi lineari, nell’ambito dello studio di fenomeni di autoimmunità per mimesi molecolare (vedi questo post). Sono anche alle prese con un modello matematico per l’analisi quantitativa delle interazioni fra colture batteriche e antibiotici.

Negli ultimi due anni ho potuto trovare -con l’aiuto di alcuni specialisti- diverse terapie farmacologiche (antimicrobici e immunomodulanti) in grado di migliorare la mia condizione. L’effetto è solo temporaneo, ma confido di riuscire a individuare una strategia che possa garantire un miglioramento duraturo.

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“Perdita”, matita su carta, di Paolo Maccallini
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“Malattia di Lyme”, matita su carta e grafica digitale, di Paolo Maccallini. E’ rappresentato il vettore della malattia di Lyme (un esemplare adulto femmina di Ixodes ricinus), un esemplare di Borrelia burgdorferi sl colto nella fase di mitosi, e una IgG che esemplifica ogni possibile sequela immunitaria della patologia.

Nuovi farmaci contro le forme persistenti di B. burgdorferi (in vitro)

Introduzione

In quanto segue si farà riferimento alle definizioni e nozioni sulla coltura di B. burgdorferi già esposte in questo post, che richiamo qui brevemente. La coltura batterica tipo di B. burgdorferi utilizza il ceppo B31, che viene fatto cescere su terreno di Barbour-Stoner-Kelly (BSK), in incubatore microaerofilo, a 33°C e 5% di CO2. La coltura (figura 1) va incontro a una fase di crescita (Log phase) nei primi 5-6 giorni, poi si stabilizza (stationary phase). Ma mano che passano i giorni, la percentuale di batteri persistenti aumenta.

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Figura 1. La fase di crescita dura 5-6 giorni. Quindi il numero di esemplari nella colonia diventa costante. Da (Feng J et al. 2014).

I migliori 27

Un gruppo della John Hopkins University – finanziato dalla Global Lyme Alliance – ha intrapreso da un paio di anni la ricerca di nuove cure per le forme persistenti di B. burgdorferi, ovvero quei batteri che si formano in coltura durante la fase stazionaria e contro i quali farmaci come la doxiciclina e l’amoxicillina hanno poca efficacia.  Nel 2014 il gruppo ha esaminato 1524 farmaci con approvazione FDA, trovando 165 molecole con attività anti-persistenti maggiore di quella di doxiciclina e amoxicillina. Tra questi – secondo vari criteri – ha selezionato 27 molecole ritenute le migliori candidate per future terapie contro la Lyme (figura 2) (Feng J et al. 2014). I farmaci in figura sono stati somministrati per 7 giorni a una coltura batterica stazionaria (vecchia di 7 giorni). Quindi sono state contate le cellule residue (a destra nella figura). Come si vede la doxiciclina e la amoxicillina presentano la peggiore attività antibiotica (insieme alla azitromicina e alla claritromicina). Il ceftriaxone si conferma un buon farmaco, battuto però da daptomicina e dal cefoperaxone (un’altra cefalosporina). E’ interessante notare che l’inefficacia della doxiciclina e della claritromicina in vitro è confermata – in vivo – in un recente studio sulle forme croniche di Lyme neigli esseri umani, studio che ho discusso in qusto post.

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Figura 2. In rosso i migliori farmaci anti-persistenti, in nero i peggiori. Da (Feng J et al. 2014), con modifiche.

Osservazioni

Risultati come quelli indicati in figura 2 non sono sufficienti a fare una classifica tra i farmaci, e non indicano quale sia effettivamente il miglior antibiotico nella infezione umana da B. burgdorferi. Infatti, al fine di avere un buon antibiotico non solo dobbiamo avere un farmaco che uccida il maggior numero di batteri possibili in provetta, ma il farmaco deve anche soddisfare le altre seguenti caratteristiche:

  • deve avere una buona penetrazione nei tessuti (in particolare nel cervello) e nelle cellule;
  • deve avere una concentrazione inibitoria minima (MIC) sufficientemente bassa da essere tollerato da un essere umano.

Dunque ulteriori studi sono necessari. Studi che questo gruppo ( e altri) stanno già facendo.

Approfondimenti

  1. In questo post troverete riferimenti ad altri possibili approcci terapeutici per le forme persistenti di B. burgdorferi.
  2. In questo post parlo dell’uso di amoxicillina e ceftriaxone pulsati come terapia per le forme persistenti.
  3. In questo post discuto la possibile utilità dell’estratto di foglia intera di Stevia rebaudiana per le forme persistenti di B. burgdorferi.
  4. In questo post parlo di terapie che NON sembrano funzionare nella Lyme cronica.