La persistenza è un fenomeno manifestato da una piccola sottopopolazione di cellule batteriche all'interno di una popolazione batterica più ampia che consente loro di sopravvivere al trattamento antibiotico. Queste cellule persistenti non sono geneticamente resistenti agli antibiotici ma possono tollerare l’esposizione agli antibiotici per periodi prolungati. Ecco diversi meccanismi attraverso i quali i batteri persistenti sono in grado di evitare gli antibiotici:

1. Crescita lenta o dormienza:

- Alcuni batteri possono entrare in uno stato di crescita lenta o di dormienza in risposta allo stress antibiotico. In questo stato, hanno un’attività metabolica ridotta, che li rende meno sensibili agli antibiotici che prendono di mira le cellule in crescita attiva.

2. Pompe di efflusso:

- I batteri possono possedere pompe di efflusso, che sono proteine ​​di membrana che trasportano attivamente gli antibiotici fuori dalla cellula. Queste pompe possono ridurre le concentrazioni di antibiotici intracellulari, consentendo alle cellule persistenti di sopravvivere.

3. Formazione di biofilm:

- I biofilm sono comunità di batteri che aderiscono alle superfici e sono racchiusi in una matrice protettiva di materiale extracellulare. I biofilm possono limitare la penetrazione degli antibiotici, rendendo difficile per loro raggiungere e uccidere le cellule persistenti.

4. Limitazione dei nutrienti:

- In ambienti poveri di nutrienti, i batteri possono mostrare tassi di crescita ridotti e un metabolismo alterato, che può renderli meno suscettibili agli antibiotici.

5. Bersagli antibiotici alterati:

- Le cellule persistenti possono avere bersagli antibiotici alterati, come proteine ​​ribosomiali modificate o proteine ​​leganti la penicillina, che riducono l'efficacia degli antibiotici.

6. Sistemi tossina-antitossina:

- Alcuni batteri possiedono sistemi tossina-antitossina, in cui una tossina viene neutralizzata da un'antitossina. Sotto stress antibiotico, l’antitossina può essere degradata, rilasciando la tossina e portando alla morte cellulare. Tuttavia, le cellule persistenti possono mantenere un equilibrio tra tossina e antitossina, consentendo loro di sopravvivere.

7. Eterogeneità metabolica:

- Le popolazioni batteriche possono mostrare eterogeneità metabolica, dove sottopopolazioni hanno profili metabolici diversi. Le cellule persistenti possono avere percorsi metabolici distinti che consentono loro di sopravvivere al trattamento antibiotico.

Comprendere i meccanismi di persistenza è fondamentale per sviluppare strategie per combattere le infezioni batteriche persistenti. Sono necessari nuovi approcci mirati alle cellule persistenti o alla prevenzione della loro formazione per migliorare l’efficacia degli antibiotici e superare la resistenza agli antibiotici.