Il rame è noto da tempo per la sua capacità di uccidere batteri e altri microbi.

Ma in una svolta interessante, ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis hanno dimostrato che Escherichia coli ( E. coli ) batteri, quelli alla radice delle infezioni del tratto urinario (UTI) difficili da trattare, dirottano tracce di rame nel corpo e lo usano come nutriente per alimentare la crescita. La scoperta suggerisce che il blocco di questo sistema potrebbe far morire di fame le infezioni da E. coli, aprendo la porta al trattamento delle IVU utilizzando farmaci che funzionano in modo diverso dagli antibiotici tradizionali.

Lo studio è pubblicato il 24 luglio in Natura chimica biologia .

Il rame è un minerale essenziale, che si trova nei crostacei, cereali integrali, noccioline, fagioli e altri alimenti. Può uccidere gli agenti patogeni in alte concentrazioni. Ma non era chiaro come l'E. coli gestisse gli ioni di rame presenti nelle urine, un mezzo estremamente complesso contenente molti metalli in tracce e altri composti.

In lavori passati che studiavano ceppi di E. coli noti per causare infezioni delle vie urinarie difficili da trattare, i ricercatori hanno dimostrato che una molecola chiamata yersiniabactina secreta dai batteri sequestra il rame, impedendogli di accumularsi a livelli antibatterici. Ma cosa fa con questo rame legato è sconosciuto.

"Yersiniabactin è più comune nei batteri invasivi, compreso E. coli, che causano le infezioni delle vie urinarie ricorrenti e antibiotico-resistenti più problematiche, " ha detto l'autore senior Jeffrey P. Henderson, dottore, dottorato di ricerca, un professore associato di medicina. "Uno dei motivi per cui trattiamo le infezioni delle vie urinarie è la preoccupazione che i batteri possano invadere altre aree e passare dall'essere un fastidio a un'infezione molto più grave. Poiché la yersiniabactina sembra essere associata a batteri più virulenti, volevamo capire cosa sta facendo e perché è lì".

Mentre i batteri sono noti per portare il ferro, un altro minerale essenziale, nella cellula, i ricercatori hanno notato che E. coli sono stati a lungo ritenuti privi di un metodo per importare il rame. Infatti, gli scienziati hanno ipotizzato che la yersiniabactina importi solo ferro.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno dimostrato che la yersiniabactina importa ioni di rame nella cellula, dove queste particelle cariche aiutano a innescare le numerose reazioni biochimiche che i batteri richiedono per crescere e riprodursi. Gli scienziati hanno inoltre dimostrato che una volta liberato dal suo carico minerale, la yersiniabactina torna fuori dalla cellula per assorbire più rame. I ricercatori hanno soprannominato questa strategia "passivazione nutrizionale". Nella metallurgia, la passivazione si riferisce al trattamento o al rivestimento del metallo per renderlo meno reattivo.

I ricercatori hanno anche dimostrato che la yersiniabactina può legarsi a una varietà di metalli oltre al rame e al ferro, compreso il nichel, cobalto e cromo.

"L'idea tradizionale che la yersiniabactina sia un importatore di ferro è una visione troppo semplicistica di questa molecola, "ha detto Henderson, che tratta i pazienti con IVU. "I batteri che secernono yersiniabactina possono legarsi a tutti i tipi di metalli. Nel sito di infezione, questa molecola sembra aggrapparsi ai metalli tutt'intorno, impedendo a questi metalli di raggiungere livelli tossici, ma anche portando quantità controllate di ioni metallici per scopi nutrizionali."

Henderson e i suoi colleghi hanno notato che ceppi di E. coli senza la capacità di portare la yersiniabactina legata al rame nella cellula erano meno aggressivi dei ceppi che potevano importare rame attraverso questa via. I ricercatori hanno affermato che il lavoro futuro nello sviluppo di farmaci antibatterici potrebbe cercare modi per bloccare la yersiniabactina, essenzialmente affamando la cellula di nutrienti essenziali.

Questa strategia può essere rilevante al di là del E. coli che causano IVU ricorrenti, secondo i ricercatori. Henderson ha notato che la molecola di yersiniabactina è presente nei batteri che causano la peste e nei batteri che comunemente causano la polmonite.