Microbiologia: El metge Jianwei Chen, de la Universitat de Tecnologia de Zhejiang, treballa en la descoberta de substàncies marines amb potencials aplicacions farmacològiques. Un dels motius d’aquesta recerca és la crisi emergent de resistència antimicrobiana, un component de la qual és la manca de descobertes de nous antibiòtics. En un article a la revista Microbiology Spectrum, amb Yanjun Liu com a primer autor, el grup de recerca de Chen proposa una teràpia combinada d’acció dual contra infeccions bacterianes. L’acció dual consisteix en atacar els bacteris alhora que es promou la resposta immunitària de l’hoste. La teràpia combina un antibiòtic amb un adjuvant, en el benentès que el segon augmentarà l’eficàcia del primer. Liu et al. proposen concretament la combinació d’un antibiòtic convencional com és l’azitromicina amb nonharman, un inhibidor del sensor bacterià de quòrum. Aquesta combinació potencial els efectes antibacterians de l’azitromicina, i ho fa tant en l’activitat bactericida directa com en l’activació immune de l’hoste. La combinació afecta la integritat estructural dels bacteris, promou la polarització de macròfags cap al fenotip M1 i enforteix l’expressió de Muc5b a través de l’activació de la senyalització IL-17. Tot plegat enforteix la defensa immune de les mucoses i les funcions de reparació de teixits. Liu et al. han provat aquesta combinació contra un ventall de bacteris patògens en condicions in vitro i in vivo. Els resultats preclínics d’eficàcia i seguretat els fan pensar en la possibilitat de traslladar-la a assaigs clínics.
Liu et al. han estudiat en ratolins la combinació de l’azitromicina amb un inhibidor del sensor de quòrum dels bacteris. La combinació potencia l’efecte bactericida de l’antibiòtic, però també enforteix la capacitat del sistema immune per combatre la infecció.
Adjuvants d’antibiòtics
La resistència als agents antimicrobians és una amenaça global per a la salut pública. Les soques de microorganismes multiresistents tenen un impacte en termes de morbiditat i mortalitat. En l’horitzó del 2050, si res no ho atura, hi haurà milions de morts anuals per infeccions de bacteris resistents.
La resistència als agents antimicrobians és el resultat de la pressió selectiva que suposa l’ús d’antibiòtics. Una forma de reduir-la seria disposar d’un ventall més ampli de famílies d’antibiòtics, però resulta que cada vegada és més difícil desenvolupar antibiòtics nous, particularment per a combatre bacteris gramnegatius resistents.
Una alternativa és l’ús d’adjuvants, és a dir de fàrmacs que, en combinació amb un antibiòtic clàssic, en potenciïn l’efecte. Podem diferenciar els adjuvants en dues classes:
- la classe I actua directament sobre els bacteris, per exemple inhibint les beta-lactamases que degraden els antibiòtics beta-lactàmics. També poden actua sobre la integritat de la membrana exterior, o bé poden blocar les bombes d’eflux. L’àcid clavulànic i l’avibactam són extensament utilitzats actualment com a adjuvants d’antibiòtics.
- la classe II actua indirectament modulant els sistema immunitari de l’hoste: potenciant l’activitat fagocític i bactericida de macròfags, promovent la secreció de citocines immunoestimuladores, etc.
Estudis in vitro i in vivo
Liu et al. obtingueren d’hospitals de Zhejiang la soca multiresistent Pseudomonas aeruginosa C218. Al seu laboratori ja comptaven amb Pseudomonas aeruginosa PAO1. De la Universitat Mèdica de Nanjing els arribaren les soques Escherichia coli MG1655, Mycobacterium smegmatis MC2155, i Staphylococcus aureus ATCC25923.
Els assaigs de concentració mínima inhibitòria (MIC) es feien en plaques de 96 pous. El creixement bacterià s’estimava com a absorbància a 600 nm de longitud d’ona.
Els experiments in vivo es feien en ratolins ICR mascles de 6-8 setmanes d’edat, adquirits de Hangzhou Hangsi Biotechnology Co., Ltd.
Aquests ratolins seguien un tractament immunosupressor amb una injecció intraperitoneal de ciclofosfamida. Al cap de 5 dies, els ratolins rebien una injecció bacteriana. Segons quina fos la soca, aquest s’administrava per gota nasal (P. aeruginosa), injecció a la cuixa (E. coli) o injecció intraperitoneal (S. aureus).
Els ratolins havien estat prèviament distribuïts en quatre grups:
- grup control o vehicles.
- grup tractat amb norharman.
- grup tractat amb azitromicina.
- grup tractat amb la combinació d’azitromicina i norharman.
Un dia després de la injecció, cada grup rebia la injecció subcutània corresponent. Les injeccions es repetien cada 12 hores durant 7 dies consecutius.
En els estudis in vitro d’integritat de la membrana bacteriana s’emprava un assaig de despolarització amb el fluorocrom DiSC3. També s’aplicà un assaig de tinció amb iodur de propidi.
Es feren també estudis in vitro en cultius de macròfags murins RAW 264.7. Liu et al. seguien per ELISA i citometria de flux el fenotip i el perfil de citocines de suspensions d’aquestes cel·lules. Estudiaven l’efecte de l’addició d’azitromicina, norharman o de P. aeruginosa.
L’anàlisi transcriptòmica dels pulmons de ratolins infectat es va fer a Novogene Technology Co., Ltd. (Hangzhou). També es feren dels macròfags RAW 264.7. Els gens estudiats foren Muc5b, Cxcl10, Lcn2, Il1b, Il17f, Tnf, i GAPDH (aquest darrer, com a referent).
El rol de Muc5b fou examinat en experiments en ratolins amb l’ús d’un anticòs monoclonal (αMuc5b) i de la proteïna recombinant (rMuc5b).
Mostres de contingut cecal dels ratolins foren utilitzades per fer-hi una seqüenciació del gen 16S rRNA. Això informa de la comunitat microbiana de cada individu.
La sinergia antibacteriana de l’azitromicina i el norharman
El norharman és un inhibidor del sensor de quòrum dels bacteris. Això ho fa perquè ocupa competitivament el centre actiu de la proteïna bacteriana PqsA. El resultat és un bloqueig de la producció bacteriana de piocianina i una inhibició notable de la formació de biofilms. D’altra banda, el norharman amb prou feines inhibeix el creixement de P. aeruginosa.
Els assaigs amb placa mostren que la combinació d’azitromicina-norharman és més eficaç contra el creixement bacterià que la suma dels dos fàrmacs per separats. Això és un exemple de sinergia. En efecte, norharman i azitromicina es potencien mútuament.
L’efecte terapèutic de l’azitromicina-norharman en infeccions bacterianes experimentals de ratolí
El model d’infecció de cuixa de ratolí amb E. coli MG1655 no respon al tractament per separat de l’azitromicina o el norharman. La combinació, en canvi, sí és capaç de reduir la càrrega bacteriana.
El model de peritonitis en ratolí amb S. aureus és tractable amb azitromicina. Ara bé, la combinació amb norharman fa que l’azitromicina pugui ja ésser efectiva amb dosis molt menors.
El model de pneumònia en ratolí amb P. aeruginosa és tractable amb azitromicina. Ara bé, la combinació amb norharman fa que la reducció de la càrrega bacteriana sigui superior. Si la supervivència amb azitromicina sola és el 62,5%, la combinació assoleix una supervivència del 100%.
El perfil de seguretat de la combinació d’azitromicina i norharman
Les mostres cecals dels ratolins del model de pneumònia informen de la microbiota intestinal dels diferents grups experimentals. El grup de monoteràpia amb azitromicina mostra una alteració notable de la microbiota respecte del grup control. En canvi el grup que va rebre la combinació azitromicina+norharman mostrava una alteració menor respecte el grup control.
La toxicitat aguda del norharman fou investigada en ratolins. La dosi letal 50 es troba dos ordres de magnitud per damunt de la concentració utilitzada en la teràpia combinada.
El seguiment dels ratolins, d’altra banda, indica que una sola dosi moderada de norharman no interfereix en les funcions hematopoiètiques, hepàtiques, renals o cardíaques.
La doble acció de la combinació azitromicina+norharman
Els estudis amb macròfags RAW 264.7 indiquen que la combinació azitromicina+norharman augmenta la proporció de macròfags que passen a tipus M1 (CD86+/F4/80+). També augmenta la taxa fagocítica.
Els estudis sobre integritat bacteriana de P. aeruginosa C218, indiquen que la combinació azitromicina+norharman té un efecte negatiu sobre la polaritat i integritat de la membrana.
Els estudis sobre macròfags exposats a P. aeruginosa indiquen que la combinació azitromicina+norharman estimula l’alliberament de les citocines IL-1β i IL-12.
La base molecular de la sinergia azitromicina+norharman
Liu et al. examinaren les bases de dades GeneCards i Swiss Target Prediction a la recerca de possibles dianes de la teràpia combinada. Hi trobaren 188 gens relacionats amb fàrmacs i 2386 gens relacionats amb patògens. Centraren l’interès en 124 gens i, molt especialment, en els gens de TNF, IL-6, and IL-1β.
L’anàlisi transcriptòmica del pulmó del model de pneumònia evidenciava una llista de 458 gens molt sobreexpressats en el grup azitromicina+norharman, mentre que hi havia 119 gens molt reprimits. Entre els gens més sobreexpressats hi havia H2-T22, H2-T23, Muc5b, Bpifa1, i Bpifb1. La llista evoca a moduladors de la resposta immune i a la protecció de mucoses. La via de senyalització d’IL-17 hi semblava ben implicada. Aquesta via de senyalització té un paper nodal en la immunitat de mucoses, el manteniment de la integritat de la barrera epitelial i la promoció de la reparació de teixits.
El rol de Muc5b
Tot plegat assenyalava la rellevància de la mucina Muc5b. Aquesta proteïna apareix a la bibliografia com una mucina induïble per fàrmacs.
Liu et al. han observat que la rMuc5b per si sola és capaç de reduir la càrrega bacteriana en el seu model de pneumònia en ratolí. Alhora, la combinació azitromicina+norharman deixa de tindre efecte terapèutic en aquest model si prèviament s’ha administrat l’anticòs anti-Muc5b.
El camí cap a la fase clínica
Tot indica, doncs, que la combinació azitromicina+norharman té un efecte immunoestimulador a través de l’eix IL-23/IL-17 i de la Muc5b. Alhora, la combinació també té un efecte sinèrgic sobre la integritat bacteriana. Aquest efecte dual teòricament hauria de protegir la combinació contra l’aparició de resistències.
Liu et al. confien en el potencial de translació d’aquesta teràpia combinada cap al tractament d’infeccions bacterianes resistents.
Lligams:
- A dual-action combination therapy targeting bacteria and host immunity against bacterial infections. Yanjun Liu, Anni Zheng, Hongfang Zhang, Xingyue Lu, Yujie Yue, Si Chen, Yi Hua, Mahmoud Emam, Hong Wang, Jianwei Chen. Microbiology Spectrum (2026).
