12 - IRSA - Cnr

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DESTINO AMBIENTALE DEGLI ANTIBIOTICI
NEGLI ECOSISTEMI DEL SUOLO E DELLE
ACQUE E LORO EFFETTI SUI MICRORGANISMI
a cura di Pirredda M. e Grenni P.
CNR-IRSA, Area Ricerca Roma 1 - Montelibretti,
Monterotondo (RM)
RIASSUNTO
Gli antibiotici una volta entrati nell’ambiente possono
agire sulle comunità microbiche naturali. Gli effetti
includono non solo l’aumento della resistenza, ma
anche l’alterazione della struttura filogenetica e delle
funzioni ecologiche. La relazione causa-effetto tra
l’input di antibiotici e l’aumento della resistenza
antibiotica è ancora in fase di studio. Numerose
ricerche hanno evidenziato cambiamenti nella
struttura di comunità microbiche presenti nel suolo e
nelle acque, causati dalla presenza di antibiotici e
messo in luce effetti su funzioni ecologiche
fondamentali, come la trasformazione dell’azoto, la
metanogenesi e la solfato-riduzione. Diversi sono i
fattori che influenzano l’entità di tali effetti tra i quali
la concentrazione del farmaco, il tempo
d’esposizione, i diversi substrati e, non ultimi, la copresenza
di diversi antibiotici e di altri contaminanti.
INTRODUZIONE
Negli ultimi anni, tra i diversi contaminanti
emergenti, notevole attenzione è stata riservata alla
possibile presenza di farmaci negli ecosistemi.
Notiziario dei Metodi Analitici
9
n.1 (2012)
In particolare, gli antibiotici sono oggetto di numerosi
studi in quanto il loro crescente uso e il conseguente
sviluppo di batteri multi-resistenti pongono seri rischi
per la salute umana e degli animali.
Gli antibiotici sono sostanze utilizzate nella medicina
umana e veterinaria per trattare o prevenire le
malattie infettive e, nel caso di antibiotici veterinari,
in alcuni Paesi vengono forniti a bassa
concentrazione attraverso il mangime come
promotori della crescita degli animali allevati. Il
termine antibiotico si riferisce ad ogni agente che
esercita attività biologica nei confronti di organismi
viventi, in particolare attività antibatterica,
antifungina o antiparassitaria.
L’introduzione degli antibiotici nella medicina umana
(nel 1940 con la penicillina) e veterinaria ha
rappresentato un fattore importante per il
miglioramento delle condizioni di salute dell’uomo e
di quelle degli animali negli allevamenti. In natura tali
molecole sono prodotte da microrganismi (batteri e
funghi) allo scopo di inibire la crescita o eliminare
altri microrganismi loro competitori (effetto
batteriostatico o battericida). Molte molecole
antibiotiche sono state isolate ed utilizzate anche
per altri usi terapeutici, come antitumorali o
antiparassitari o per la promozione della crescita
negli animali e nelle piante (Demain, 2000).
Gli antibiotici che attualmente vengono utilizzati
possono essere naturali, prodotti principalmente da
microrganismi come ad esempio i funghi,
(Benzilpenicillina e Gentamicina), di sintesi (agenti
antimicrobici o chemioterapici) o semi-sintetici, cioè
composti naturali alterati chimicamente mediante
l’inserimento di un additivo sintetico all’interno della
formulazione farmacologica, che ne migliora
l’efficacia rendendoli più stabili e meno degradabili
dai batteri.
In generale gli antibiotici si possono dividere in
differenti categorie farmaceutiche (Tab. 1), oppure in
base al loro meccanismo di azione (inibizione della
sintesi della parete cellulare, alterazione delle
membrane cellulari, inibizione della sintesi proteica,
inibizione della sintesi degli acidi nucleici, attività
anti-metabolica o antagonismo competitivo
(Kümmerer, 2009; Fig. 1). Si tratta di molecole
complesse che possono avere diversi gruppi
funzionali al loro interno. In condizioni diverse di pH
possono perciò comportarsi come composti neutri,
cationici, anionici o zwitterionici (che presentano sia
cariche positive sia negative localizzate)
(Kummerer, 2009). Inoltre le loro caratteristiche
chimico-fisiche e biologiche, come il log Kow
(coefficiente di ripartizione ottanolo-acqua,
indicatore della tendenza del composto ad essere
adsorbito al suolo), assorbimento, reattività alla luce,
attività antibiotica e tossicità possono cambiare con
il pH (Kummerer, 2009).