Sintesi e valutazione dell'attività antimicrobica di nuovi peptidomimetici cationici contenenti analoghi dell'arginina

Un ulteriore fenomeno che può rendere inefficace l’azione dei farmaci antibiotici nel trattamento delle malattie infettive è la formazione di biofilm batterici, ovverosia aggregati di microrganismi racchiusi in una matrice extracellulare in grado di aderire a superfici biologiche e non, costituiti da cellule aventi un fenotipo distinto rispetto alle corrispondenti controparti allo stato planctonico (Estrela et al., 2009).
L’unità minima di un biofilm è la microcolonia, la quale è racchiusa in una matrice idratata costituita principalmente da lipopolissaccaridi extracellulari (EPS) e in minore quantità da proteine, DNA extracellulare e sali inorganici. Gli EPS costituiscono dal 50% al 90% del carbonio organico totale del biofilm (Donlan et al., 2002).

Sebbene siano noti casi di biofilm costituiti da una sola specie batterica, molto spesso si tratta di ecosistemi costituiti da più specie (Gram-positivi, Gram-negativi, funghi e protozoi), le quali interagiscono con cooperazione o competizione tra loro. Le fasi che si possono distinguere durante lo sviluppo di un biofilm sono:
- l’adesione delle prime cellule alla superficie;
- il trasporto di cellule planctoniche alla superficie;
- l’adsorbimento e desorbimento reversibile di cellule;
- l’adsorbimento irreversibile di cellule alla superficie;
- la produzione di segnali chimici e trasporto di nutrienti nel biofilm;
- la produzione di metaboliti che vengono trasportati all’esterno (EPS);
- il turnover delle cellule più esterne del biofilm.

Un aspetto interessante dei biofilm è sicuramente la sua autoregolazione, che avviene mediante un meccanismo quorum-sensing (QS). Ogni batterio della comunità produce delle piccole molecole segnale (i Gram-negativi producono derivati di un lattone dell’N-acil-L-omoserina, i Gram-positivi principalmente peptidi), definite comunemente autoinduttori (AI).

Con questi segnali chimici il biofilm riesce a monitorare la sua stessa densità: maggiore è il numero di cellule, maggiore sarà la concentrazione di AI e quando viene raggiunto un valore soglia, tali AI sono in grado di agire sull’espressione genica delle cellule circostanti, regolando importanti funzioni quali la biosintesi di enzimi, la crescita del biofilm, la biosintesi di surfactanti e degli EPS, l’espressione di fattori di virulenza ecc. (Simões et al., 2010)
I biofilm dimostrano una suscettibilità agli agenti antimicrobici notevolmente inferiore (dalle 10 alle 100 volte) rispetto agli stessi microrganismi nello stato planctonico (Costerton et al., 1999).