Dopo una introduzione al fenomeno di persistenza batterica e al suo possibile ruolo nelle forme croniche della malattia di Lyme, passo in rassegna alcune ricerche recenti su nuove sostanze antibotiche. Per una lettura veloce, saltare i primi quattro paragrafi.

1. Persistenza batterica

In questo paragrafo definisco brevemenete il fenomeno della persistenza batterica, da non confondere con la resistenza batterica. Quando una popolazione di batteri geneticamente identici è esposta a un trattamento antibiotico X adeguato, gran parte degli organismi muore. Può tuttavia sopravvivere una frazione della popolazione iniziale. Questi batteri non sono portatori dei geni per la resistenza all’antibiotico X, infatti una volta rimosso il farmaco, i sopravvissuti ricolonizzano il substrato, dando vita a una nuova popolazione batterica la quale è ancora sensibile all’attività battericida della molecola X. Questo fenomeno è noto come persistenza batterica (Balaban NQ et al. 2014), e fu descritto per la prima volta per le infezioni da stafilococco esposte alla penicillina (Bigger WB. 1944). Da quel momento, il fenomeno della persistenza è stato descritto in molte specie batteriche, compresa Borrelia burgdorferi, sebbene il meccanismo alla sua base rimanga misterioso (Lewis K. 2000).

2. Cronicità nella malattia di Lyme

Tra i soggetti che hanno avuto una manifestazione classica della malattia di Lyme e che siano stati trattati con le terapie attualmente raccomandate, si riscontra a volte la permanenza dei sintomi. In uno studio longitudinale su una popolazione di malati Lyme dell’isola di Nantucket (MA, USA), fu ad esempio rilevato che il 36% dei soggetti lamentava sintomi residui, consistenti prevalentemente in fatica, problemi di concentrazione e dolore muscolo-scheletrico (Shadick NA et al 1999). La condizione descritta prende oggi il nome di post-treatment Lyme disease syndrome (PTLDS) (CDC), e coincide con quella entità nosografica definita in precedenza post-Lyme disease syndrome (Stanek G et al. 2011). In questo gruppo di pazienti è stata osservata una discreta frequenza di casi compatibili con la diagnosi di sindrome da fatica cronica (CFS) e fibromialgia (FM). In uno studio su 23 pazienti con PTLDS -ad esempio- il 30% soddisfaceva i criteri diagnostici della FM e un 13% era compatibile con la diagnosi di CFS (Bujak, DI et al. 1996). Il rischio di sviluppare la PTLDS sembra direttamente proporzionale al tempo intercorso fra l’inoculazione della spirocheta del complesso Borrelia burgdorferi sl e il trattamento antibiotico (Kalish RA et al. 2001). Per comprendere l’impatto di una condizione come la PTLDS, si consideri che la CFS -a cui viene sovente accostata- è una patologia a cui è associato un elevato livello di disabilità (IOM 2015), definita da J. Montoya (Stanford University) in modo forse un po’ crudo, ma sicuramente efficace, come “un’altra forma di morte” (video).

3. Persistenza batterica nella forma cronica della malattia di Lyme

Le ipotesi sulla eziologia della PTLDS contemplano uno o più dei seguenti meccanismi: persistenza di una infezione residua da B. burgdorferi, danni neurologici post-infettivi, patologie immunitarie o la presenza di altri agenti infettivi, non identificati e non trattati (IOM 2011). Recentemente è stato dimostrato, nel modello animale (Macaca mulatta) di borreliosi, che una volta raggiunta la fase disseminata (27 settimane dalla infezione), il trattamento antibiotico (un mese di ceftriaxone in vena seguito da 2 mesi di doxiciclina orale) non è in grado di liberare l’ospite dall’agente patogeno. Infatti, esemplari integri di Borrelia burgdorferi sopravvivono, nel corpo dei primati trattati, in diverse sedi (cuore, cervello, gangli dorsali etc.) (Embers ME et al. 2012). Risultati analoghi sono stati riportati in altri modelli animali (Yrjanainem H et al. 2010). La sopravvivenza della infezione in vivo trova eco negli studi in vitro, dove è stata dimostrata la capacità del batterio Borrelia burgdorferi di adattarsi all’esposizione ai comuni agenti antibiotici, probabilmente rallentando il metabolismo. In colonie trattate tanto con beta lattamici che con tetracicline, una frazione della popolazione batterica sopravvive infatti alla esposizione, e colonizza nuovamente il substrato, dopo la rimozione dell’agente antimicrobico (Sharma B et al. 2015).

4. Infezione residua?

Abbiamo visto che la malattia di Lyme in molti casi non viene risolta dai trattamenti antibiotici esistenti. Abbiamo anche visto che nel modello animale e in vitro è stata documentato il fenomeno della persistenza batterica per l’agente eziologico della malattia di Lyme. Tutto ciò posto, il paziente con sintomi cronici della malattia di Lyme si trova quotidianamente, in modo legittimo, ad avere a che fare con la seguente domanda: sono ancora infetto? Purtroppo al momento NON esiste un buon test in grado di rilevare una infezione attiva da Borrelia burgdorferi. Infatti è vero quanto segue.

  1. La sierologia non è in grado di distinguere tra infezione pregressa e infezione attiva. Si aggiunga inoltre che i test sierologici per la malattia di Lyme presentano un piccolo, ma comunque non trascurabile, rischio di risultati falsi negativi  (Branda JA et al 2013).
  2. La PCR può rilevare infezioni in corso, ma la sensibilità è generalmente molto bassa, se non nel caso di PCR su biopsia cutanea di eritema migrante e acrodermatite cronica atrofica, e su liquido sinoviale di artrite di Lyme. La specificità si può ritenere del 98-100%, purché i test siano eseguiti con scrupolo (Mygland A et al. 2010). All’atto pratico è improbabile (e tuttavia possibile) avere una PCR positiva per Borrelia burgdorferi su sangue periferico di paziente con sintomi cronici.
  3. I test di stimolazione linfocitaria, detti LTT, che siano basati sulla misura dell’interferone gamma prodotto dalle cellule Th (Elispot) o sul loro tasso di replicazione (MELISA), sono offerti da molti laboratori privati pur non essendo stati adeguatamente testati e restando attualmente non affidabili e non raccomandabili (Mygland, 2010), (Dessau, RB et al. 2014), (CDC). Chi volesse approfondire questa tematica può leggere questo post e questo. Chi fosse comunque interessato a effettuare questo test, può farlo con il sistema sanitario nazionale presso la Struttura Complessa Microbiologia e Virologia di Torino. Si tratta del test eseguito con metodo Elispot. Ringrazio chi ha reso disponibile questo test, e anche Cristina Rose che ha verificato che il test fosse ancora effettuato.
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Figura 1. Effetto in vitro di ceftriaxone e amoxicillina pulsata sul fenotipo persistente di B. burgdorferi. Da (Sharma B et al. 2015).

5. Nuovi farmaci per le forme persistenti di B. burgdorferi

Attualmente esistono diverse ricerche volte a identificare sostanze che possano avere in vitro una attività contro le forme persistenti di Borrelia. Riporto brevemente le principali linee di ricerca.

  1. Un gruppo della John Hopkins University ha identificato 52 sostanze con attività contro i fenotipi persistenti di Borrelia burgdorferi, in vitro (Feng J et al. 2014), (Feng J et al. 2015). Tra queste è stato successivamente possibile selezionare una combinazione di tre sostanze (daptomicina + cefoperazone + doxiciclina) in grado di uccidere efficacemente -in vitro- i batteri persistenti di Borrelia burgdorferi (Feng J et al. 2015). Attualmente sarebbe in corso un esperimento con lo scopo di verificare la sicurezza e l’efficacia di questa combinazione nel modello animale di borreliosi di Lyme, come riferito dal dr. Zhang durante una conferenza tenutasi recentemente a Ottawa (video).
  2. Un gruppo della Stanford University ha dimostrato l’attività di un comune anti-istaminico (la desloratadina) contro il battere B. burgdorferi. In particolare, la molecola agirebbe inibendo il trasporto di manganese (Mn) all’interno del battere, il quale usa questo metallo per molti essenziali processi metabolici. L’esposizione alla desloratadina causa perdita di Mn intracellulare e diversi danni alla parete cellulare. L’efficacia del farmaco è stata testata su colonie di batteri persistenti (Wagh D et al. 2015). Sfortunatamente la desloratadina non penetra la barriera ematoencefalica, e se questo la rende un buon anti-istaminico, tuttavia la squalifica come trattamento per molti casi di Lyme.
  3. Un gruppo della Northeastern University ha dimostrato, in vitro, l’efficacia del ceftriaxone e della amoxicillina contro le forme persistenti, nel momento in cui queste sostanze vengano somministrate in modo pulsato (vedi figura 1). In particolare è stato possibile uccidere tutti i batteri persistenti esponendo la coltura a 4 cicli di 4 giorni ciascuno, con pause di un giorno in cui la sostanza antibiotica veniva rimossa dalla coltura (Sharma B et al. 2015).
  4. Ancora presso la Stanford University, un gruppo di ricerca ha identificato 20 farmaci con attività anti-persistenti, in vitro. Di queste sostanze la più interessante risulta essere il disulfiram, un inibitore dell’enzima acetaldeide deidrogenasi, attualmente usato nel trattamento della dipendenza dall’alcol. Questa molecola ha dimostrato una ottima attività contro i fenotipi persistenti di B. burgdorferi, pur risparmiando altre specie batteriche, come il genere Bifidobacterium, presente nel nostro intestino (vedi figura 2). La sostanza ha inoltre una buona penetrazione attraverso la barriera ematoencefalica (Pothineni V et al. 2016).
disulfiram
Figura 2. Attività di diversi farmaci contro le forme persistenti di Borrelia burgdorferi. Si vede che la migliore attività è quella del disulfiram, il quale sembra inoltre avere una azione molto specifica, risparmiando ad esempio i Bifidobacterium che sono presenti nella flora intestinale umana. L’immagine è stata presa da un intervento del dr. Kim Lewis, pronunciato presso l’Ichan School of Medicine at Mount Sinai, questo ottobre (video).

6. Considerazioni aggiuntive

La  combinazione daptomicina + cefoperazone + doxiciclina, attualmente in studio sul modello animale presso la John Hopkins University, sembra essere molto impegnativa per il paziente. In attesa di risultati concreti sul modello animale e sull’uomo è forse prudente non considerarla una alternativa, specialmente non potendovi essere certezza di persistenza della infezione. La desloratadina è invece un farmaco molto manegevole e ampiamente usato, tuttavia la sua incapacità di distrubuirsi all’interno del cervello lo rende una opzione non del tutto applicabile alla malattia di Lyme, dove è ben noto un elevato trofismo del batterio per il sistema nervoso centrale (specialmente in Europa). L’idea di pulsare delle cefalosporine o dei beta lattamici è di grande interesse, perché si basa sull’uso di molecole ben note. Tuttavia la pulsazione di queste sostanze porta con sé un rischio teorico di selezionare ceppi batterici resistenti fra le specie in cui, a differenza della borrelia, esiste il fenomeno della resistenza antibiotica.

L’opzione del disulfiram sembra particolarmente promettente, perché la molecola è ben nota (usata da lungo tempo nel trattamento della dipendenza da alcol), è relativamente sicura, e penetra la barriera ematoencefalica (Pothineni V et al. 2016). L’intervento di Kim Lewis sul disulfiram può essere seguto nei seguenti due video. Nel primo video dal minuto 39 in poi; nel secondo dal minuto 7 in poi.

7. Approfondimenti

  • In questo studio descrivo alcune caratteristiche geometriche del fenotipo persistente di Borrelia burgdorferi.
  • In questo post discuto i principali studi sul test di stimolazione linfocitaria.
  • In questo post discuto il rischio potenziale di falsi positivi del test di stimolazione linfocitaria per la malattia di Lyme.
  • In questo post, in questo e in questo discuto vari test per la malattia di Lyme.
  • In questo post e in questo discuto i sintomi cronici della malattia di Lyme.
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5 pensieri su “Nuovi farmaci contro le forme persistenti di Borrelia burgdorferi

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