Penicillina: un antibiotico betalattamico ancora usatissimo

La penicillina è costituita da un gruppo di molecole impiegate per il trattamento di diverse infezioni batteriche. Questi antibiotici sono ancora largamente utilizzati per la cura delle persone. Ecco come funzionano e per cosa si utilizzano.

Che cosa è e come è fatta

La penicillina è un antibiotico della famiglia della beta lattamine, insieme ai mono lattami e alle cefalosporine. Queste sono caratterizzate, come struttura chimica, da un anello centrale beta-lattamico costituito da quattro atomi. La famiglia rappresenta gli antibiotici maggiormente impiegati, più diversificati e anche meno tossici.

Le penicilline sono di diverso tipo, si distinguono le penicilline naturali derivate da Penicillum chrysogenum e quelle sintetiche o semisintetiche create a partire dall’acido 6 aminopenicillanico. La modifica nella catena laterale di quest’ultimo determina diversi tipi di farmaco. Lo spettro antibatterico si estende da quelle naturali a quelle semisintetiche grazie a queste modifiche.

Per cosa si utilizza e come funziona la penicillina

Le penicilline sono degli antibiotici  utilizzati per trattare diverse tipologie di infezioni causate da batteri Gram negativi e Gram positivi. Questo tipo di antibiotici beta lattamici sono prodotti da alcuni tipi di penicilline, in particolare dal Penicillium notatum, noto anche semplicemente come Penicillium chrysogenum. Il meccanismo di azione di queste sostanze è principalmente quello di inibire la sintesi del peptidoglicano, cioè del polimero che costituisce la parete cellulare dei batteri, che la rende resistente e rigida. Questo polimero è costituito da due catene di carboidrati-azotati, uniti fra loro da legami trasversali di amminoacidici. Tali legami si creano grazie all’enzima della transammidasi.

Le penicilline agiscono legandosi a questo enzima fissandosi su di esso, impendendone l’azione e quindi la formazione dei legami trasversali. Si creano in questo modo delle zone deboli nella struttura peptidoglicanica dei batteri. L’arresto della sintesi del peptidoglicano determina la liberazione di autolisine che determinano l’idrolizzazione della mureina batterica e di rompere la cellula intera. Ne consegue la lisi cellulare e alla morte del battere stesso. In sostanza quindi la penicillina funziona andando a inibire la sintesi della parete di batteri, che protegge gli stessi dalla rottura cellulare.

Storia: una delle scoperte più importanti

La scoperta della penicillina nel 1928 segna una delle date importanti in campo medico. Questa fu scoperta dal biologo Alexander Fleming mentre effettuava delle ricerche su batteri patogeni. Egli stava coltivando questi batteri in piastre di coltura, quando una di queste venne contaminata da un fungo, cioè il Penicillium notatum, che oggi è noto come Penicillium chrysogenum. La cosa stupefacente non era che questo crebbe in mezzo alla coltura, ma il fatto che il fungo uccise tutti i batteri che gli stavano intorno, inibendo la crescita dei batteri intorno alle colonie. Il biologo capì che doveva isolare la sostanza che il fungo aveva prodotto in modo da identificarla.

Dopo diversi tentativi, ci riuscì e dopo averla testata sugli animali, la somministrò a pazienti con infezioni. Nel 1929 la ricerca fu pubblicata dal dott. Fleming, con i risultati dei test. La difficoltà nell’isolamento della sostanza non la portò però al successo. Dieci anni dopo un team di chimici inglesi ci riuscì e dopo numerosi test nel 1943 iniziò la produzione su larga scala.

Manipolazioni della penicillina

La penicillina ottenuta e utilizzata poi non era in realtà una singola molecola, ma una miscela di differenti composti che si distinguevano per strutture chimiche diverse. Le ricerche condotte hanno messo in evidenza inoltre che modificando la composizione del mezzo per la coltura, si potevano ottenere diverse molecole. Più precisamente è scoperto che in una coltura di acido fenilacetico, si ottiene la penicillina G, cioé la benzilpenicillina.

Se invece nel terreno sono presenti grandi quantità di acido fenossiacetico, si ottiene la fenossimetilpenicillina , detta penicillina V, capostipite del tipo acido-resistente. Queste due tipologie sono le uniche ancora utilizzate e completamente naturali. Eliminando inoltre alcuni elementi determinati dalla coltura del fungo si può ottenere il 6-APA, l’acido 6 amminopenicillanico, che contiene il farmacoforo di questa categoria di antibiotici. Questa sostanza è l’anello Beta-lattamico, che permette di ottenere poi diversi nuovi tipi di penicillina, alcuni dei quali sono utilizzati tuttora per le terapia.

Le penicilline nel corpo

Il percorso delle penicilline nel corpo vede quattro fasi:

• Assorbimento: la penicillina G, le ureidopenicilline, le carbossipenicilline non si assorbono per via orale, mentre la penicillina V viene assorbita per il 50%. L’ampicillina viene assorbita al 30%, mentre l’amoxicillina al 90%.
• Distribuzione nell’organismo e metabolismo: il legame di queste sostanze alle proteine del plasma varia tra il 40 e l’80%. Esse si distribuiscono scarsamente nei tessuti, ma possono raggiungere il liquor, la placenta di una donna in gravidanza ed il latte materno. La trasformazione metabolica di queste sostanze è ridotta.
• Eliminazione: l’eliminazione delle penicilline si verificano per filtrazione glomerulare e specialmente per secrezione tubolare. L’emivita di ogni molecola dipende dalla dose, comunque si può dire che in linea di massima non dura oltre alle due ore.

Resistenze alle penicilline

Certi batteri sono resistenti alle penicilline perché producono l’enzima Beta lattamasi. Questo è capace di idrolizzare l’anello Beta lattamico della penicillina, rendendola inattiva. Per questo motivo, in caso di alcuni tipi di infezione, si somministra al paziente un inibitore delle Beta lattamasi. Tali composti possono ostacolare quella che è l’azione degli enzimi batterici, favorendo l’azione terapeutica della penicillina.

La resistenza alla stessa comunque può essere data anche da altri meccanismi, come:

• Alterazione della struttura dei batteri responsabili dell’infezione;
• Creazione di una via metabolica diversa da quella inibita dalla penicillina;
• Modifica della permeabilità delle cellule rispetto al farmaco e quindi ostacolamento del passaggio e adesione dell’antibiotico ai batteri.

L’abuso e cattivo utilizzo delle penicilline ha fatto sì che sia aumentato in generale lo sviluppo dell’antibiotico resistenza. Per questo motivo, pur trattandosi di una classe di molecole vasta, si rischia davvero che essa diventi inutilizzabile e inefficace a causa dello sviluppo di ceppi batterici resistenti.

Tipologie di penicilline

Le penicilline sono classificate di solito in base alla via di somministrazione, allo spettro di azione e alle caratteristiche chimiche e fisiche. Si distingue di solito tra:

• Penicilline ritardo: come benzatina benzilpenicillina e benzilpenicillina procainica, che sono quelle in forma di sali che si utilizzano per via parentale. La forma salificata di questo medicinale permette il rilascio lento nell’organismo una volta somministrato. Questo genere di penicilline può essere impiegato quando è serve il rilascio lento e protratto, in modo che la concentrazione nel plasma dell’antibiotico sia costante nel tempo.
• Penicilline acido stabili: derivanti dalla penicillina V, come la propicillina, la feneticillina, la clometocillina, la fenbenicillina. Queste penicilline sono facilmente degradabili in ambiente acido, come nello stomaco. Per questo originariamente, per evitarne la degradazione, la somministrazione per via parentale era necessaria. Oggi delle modifiche nella struttura chimica hanno dato molecole stabili anche in ambiente acido e quindi sono somministrabili per via orale.
• Penicilline Betalattamasi resistenti: come la meticillina, la oxacillina, la nafcillina, la dicloxacillina, la cloxacillina, la flucloxacillina. Queste sostanze sono resistenti all’azione delle betalattamasi e si somministrano per via parenterale.
• Penicilline ad ampio spettro: come pivampicillina, ampicillina, metampicillina, piperacillina, amoxicillina, carbenicillina, carfecillina, carindacillina, mezlocillina, ticarcillina, azlocillina. Queste penicilline sono dotate di uno spettro di azione ampio e sono utili per il trattamento di numerosi tipi di infezioni. Certe penicilline che appartengono a questa categoria si possono somministrare oralmente, altre solo per via parentale. Esse sono sensibili alle Beta-lattamasi dei batteri e spesso quindi si assumono con inibitori delle stesse.
• Inibitori delle Betalattamasi: come il sulbactam, l’acido clavuolanico, il tazobactam. Questi composti non sono propriamente penicilline, ma hanno una struttura chimica simile a quella del 6 APA e hanno una debole azione antibatterica. Possono inibire le Betalattamasi dei batteri, impedendo la degradazione delle penicilline e permettendogli l’azione terapeutica.

Allergia alla penicillina

Le penicilline sono una categoria di farmaci che possono scatenare in alcuni soggetti reazioni allergiche. Di solito queste reazioni sono lievi e ritardate. Di solito si manifestano come eruzioni cutanee e con prurito. É raro che tale intolleranza si manifesti in modo grave e acuto, ma se avvenisse questo è necessario interrompere l’assunzione del farmaco. I soggetti con una storia di intolleranza a queste sostanze dovrebbero evitare anche altri tipi di antibiotici betalattamici, come le cefalosporine. Possono tuttavia esserci casi in cui le persone sono sensibili senza saperlo a seguito dell’assunzione di alimenti contaminati con questi antibiotici.

Le penicilline dovrebbero sempre essere sintetizzate in impianti separati da quelli usati per produrre altri farmaci, per evitare la contaminazione di altre sostanze e per non sensibilizzare quindi gli individui che potrebbero assumere il medicinale contaminato. Se la penicillina è somministrata ad animali, questi prima di essere destinati all’alimentazione dell’uomo avrebbero dovuto smetterne l’assunzione per un lungo periodo antecedente. In caso di allergia a questi farmaci si possono comunque somministrare antibiotici alternativi, come clindamicina, eritromicina.

Effetti indesiderati

Anche se è una classe di antibiotici ben tollerata e scarsamente tossica in genere, vi possono essere effetti indesiderati, quali:

• irritazione locale con dolore
• trombosi venosa
• intolleranza gastroenterica
• turbe elettrolitiche
• encefalopatia metabolica anche con convulsioni
• meningiti e segnali di encefalopatia
• anemia emolitica, diatesi emorragica di origine piastrinica
• ischemia cerebrale per embolia
• reazioni epatiche
• ittero nei lattanti
• orticaria e eruzioni cutanee
• shock anafilattico

Interazioni farmacologiche

Fra le interazioni farmacologiche, come anticipato, si possono distinguere le interazioni utili e appositamente ricercate per scopi terapeutici, in modo da ottenere un’azione migliore o rendere efficace l’antibiotico.

Sono utili le interazioni con aminoglicosidi, betalattamici, fosfomicina, inibitori delle beta lattamasi, polimixine, glicopeptidi, acido fusidico, probenecid, sulfinpirazone, claritromicina.

Vanno evitate invece le interazioni e quindi l’assunzione di questi farmaci:

• le tetracicline, perché sono antagoniste;
• gli antiacidi: perché possono ridurre l’assorbimento gastroenterico;
• l’allopurinolo, perché incrementa il rischio di manifestazione di eruzioni cutanee;
• la penicillamina, per aumento del rischio di fenomeni allergici;
• ciclosporine che possono far aumentare i tassi sierici e quindi la tossicità della sostanza;
• la neomicina e la clorochina, che riducono l’assorbimento;
• gli anticoagulanti perché interagiscono
• i miorilassanti.

Forme farmaceutiche della penicillina

Alcuni tipi di penicilline in farmaco sono utilizzabili solamente per via parentale perché altrimenti nello stomaco andrebbero disgregandosi. In particolare la penicillina G e le sue forme ritardo: quindi la procaina, la benzatina, le ureidopenicilline, la carbossipenicillina, l’amidinocillina, la temocillina, la sulfopenicillina.

Altri tipi di farmaco si possono assumere solamente per via orale, quindi in forma di capsule, compresse e polvere. Nello specifico i farmaci a base di penicillina V: la dicloxacillina, la pivampicillina, l’etacillina,la becampacillina.

Possono invece essere assunte oralmente ma anche per via parentale, l’amoxicillina, l’ampicillina, la flucloxacillina, l’oxacillina, la dicloxacillina. Ad uso locale ci sono dei colliri che contengono ampicillina e meticillina.

Posologia

L’assunzione in generale delle penicilline dovrebbe avvenire preferibilmente lontano dai pasti. Il cibo infatti potrebbe ostacolare l’assorbimento del farmaco. In alcuni casi si può consigliarne l’assunzione durante i pasti solo per migliorarne la tolleranza gastrica. La posologia e la lunghezza temporale del trattamento dipende dalle indicazioni cliniche e dalla sensibilità del battere che si intende debellare. Le indicazioni per ogni tipologia di farmaco sono riportate comunque nel bugiardino. Differenti indicazioni possono essere fornite dal medico curante che prescrive il medicinale a base di penicillina.