Tubercolosi

Tubercolosi: gli studi dell’Iss sul Mycobacterium tuberculosis dormiente

La combinazione a 2 farmaci rifampicina-nitazoxanide, ma non quella a 4 farmaci usata nella terapia della tubercolosi (Tb), uccide il batterio Mycobacterium tuberculosis (Mtb) dormiente in condizioni simili a quelle incontrate nel caseum, il centro necrotico e amorfo del granuloma caseoso, la lesione tipica della Tb, una malattia che secondo l’Organizzazione mondiale della sanità (Oms) colpisce circa 10 milioni di persone ogni anno. È questo uno dei principali risultati degli studi sulla Tb che, da diversi anni, stanno portando avanti i ricercatori dell’Istituto superiore di sanità (Iss) e che, a luglio 2019, sono stati pubblicati su Antimicrobial Agents and Chemotherapy, la rivista della Società americana di microbiologia.

L’Oms stima inoltre che 1,7 miliardi di individui siano affetti da infezione tubercolare latente (il 23% della popolazione mondiale) e che di questi circa il 10% riattiverà a Tb attiva nel corso della vita permettendo al germe di mantenere la catena di trasmissione aerea dell’infezione. L’infezione tubercolare latente è una condizione in cui il micobatterio persiste nei tessuti della persona infettata in forma non-replicativa (dormiente), dove può rimanere quiescente per anni. Per questo motivo, è importante studiare l’espressione genica del dormiente e l’attività di nuove combinazioni di farmaci, nel tentativo di trovarne una in grado di diminuire la durata della terapia (il trattamento farmacologico della Tb si basa sull’uso di diversi antibiotici per un periodo di tempo molto lungo).

Presso il Dipartimento di Malattie infettive dell’Iss è attivo da anni un gruppo di ricerca che lavora proprio sul Mtb dormiente che, in laboratorio, può essere ottenuto in colture liquide sottoposte a progressiva diminuzione di ossigeno (modello di Wayne). In questo stato Mtb attiva i geni per la vita in anaerobiosi, smette di replicarsi e diventa transitoriamente resistente ai farmaci. Il metabolismo e la sensibilità agli antibiotici tornano alla normalità non appena le colture vengono di nuovo ossigenate. Nei pazienti affetti da Tb latente e/o attiva Mtb dormiente vive soprattutto nel materiale acellulare e ipossico (caseum) dei granulomi caseosi, il marchio istopatologico della Tb. La refrattarietà del dormiente ai farmaci e la scarsa penetrazione di molti antibiotici nel caseum sono tra le cause che determinano la lunga durata della terapia (6 mesi) con quattro antibiotici per la Tb attiva e almeno uno per la latente.

Le fasi della ricerca

Nel 2017 il gruppo di ricerca dell’Iss ha messo a punto una variante del modello di Wayne in ipossia a pH 7.3 per mimare le condizioni del caseum. Da questo è emerso che solo le rifamicine [rifampicina (RIF) e rifapentina] uccidevano il dormiente mentre altri 10 farmaci avevano pochissima attività [1].

Nel 2018 il gruppo di Veronique Dartois del Public Health Research Institute di Newark (Usa) ha dimostrato che solo le rifamicine sterilizzavano il caseum ottenuto da conigli ammalati di Tb [2]. Queste osservazioni suggerivano che il modello sviluppato all’Iss poteva mimare le condizioni in vivo incontrate dal dormiente nel caseum.

Nel 2019, è stata quindi saggiata l’attività di combinazioni contenenti RIF e farmaci con caratteristiche chimiche tali da poter penetrare, come RIF, nel caseum. Con sorpresa è emerso che solo la combinazione RIF + nitazoxanide (e tutte le altre che la contengono) uccide il dormiente in ipossia a pH 7.3 mentre la terapia attuale della Tb (RIF + isoniazide + pirazinamide + etambutolo) non lo fa [3]. La nitazoxanide è un farmaco non tossico attivo verso protozoi e batteri anaerobi raccomandato dalla Food and Drug Administration (Fda) americana per il trattamento delle infezioni da Giardia e Cryptosporidium e studiato in un trial di fase 2 per la Tb. Negli anaerobi la nitazoxanide inibisce l’enzima piruvato ferredoxina oxidoreduttasi. Mtb ha un enzima simile codificato dai geni Rv2454c e Rv2455c, leggermente overespressi nel modello di Wayne [4].

In base a tutte queste osservazioni è possibile ipotizzare che nella terapia attuale della TB manchi un farmaco per anaerobi che, in sinergia con RIF possa eradicare il dormiente (anaerobio) dal caseum, nella speranza di diminuire la durata della terapia. Nel prossimo futuro, sono previsti esperimenti per verificare in vitro e, in prospettiva, in vivo, se una variante della terapia attuale contenente nitazoxanide possa sterilizzare tutte le forme replicative e dormienti di Mtb.

Riferimenti

1. Iacobino A, Piccaro G, Giannoni F, Mustazzolu A, Fattorini L. Mycobacterium tuberculosis is selectively killed by rifampin and rifapentine in hypoxia at neutral pH. Antimicrob Agents Chemother. 2017; 61(3) doi:10.1128/AAC.02296-16.
2. Sarathy JP, Via LE, Weiner D, Blanc L, Boshoff H, Eugenin EA, Barry CE 3rd, Dartois VA. 2018. Extreme Drug Tolerance of Mycobacterium tuberculosis in Caseum. Antimicrob Agents Chemother. 2018; 62(2). doi: 10.1128/AAC.02266-17.
3. Iacobino A, Giannoni F, Pardini M, Piccaro G, Fattorini L. The Combination Rifampin-Nitazoxanide, but Not Rifampin-Isoniazid-Pyrazinamide-Ethambutol, Kills Dormant Mycobacterium tuberculosis in Hypoxia at Neutral pH. Antimicrob Agents Chemother. 2019; 63(7). doi: 10.1128/AAC.00273-19.
4. Iona E, Pardini M, Mustazzolu A, Piccaro G, Nisini R, Fattorini L, Giannoni F. 2016. Mycobacterium tuberculosis gene expression at different stages of hypoxia-induced dormancy and upon resuscitation. J Microbiol. 2016. 54:565-72.