Attività antibatterica ed antibiofilm degli oli essenziali

Il trattamento delle malattie infettive è una problematica dell’epoca moderna. Con i farmaci antimicrobici ed antifungini disponibili, spesso il trattamento dà luogo a fenomeni di resistenza. La resistenza dei batteri patogeni ad un ampio range di antibiotici rappresenta la principale preoccupazione per la salute pubblica nel XXI secolo. Un esempio è rappresentato da P. aeruginosa, che è uno dei principali organismi responsabili di infezioni nosocomiali con antibiotico-resistenza, soprattutto nelle persone con ustioni. Il continuo aumento di resistenze in P.

aeruginosa e negli altri principali patogeni verso molti antibiotici ha stimolato la

ricerca di nuove sostanze ad azione antimicrobica. La medicina tradizionale ha volto la sua attenzione sui prodotti naturali al fine di giocare un ruolo fondamentale nel trattamento di molte malattie, specialmente quelle infettive. Secondo una stima dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, circa l’80% della popolazione mondiale fa principalmente riferimento alla medicina tradizionale per la sua salute primaria e lo sviluppo di prodotti con piante medicinali è vitale nel controllo delle minacce poste da alcuni batteri patogeni. Le piante medicinali sono usate nei Paesi in via di sviluppo dove si vuole ottenere il minor effetto collaterale al più basso costo. L’attività microbica degli oli essenziali è stata riconosciuta da molti anni e recentemente è stata oggetto di molte ricerche. Gli oli essenziali sono una

47 potenziale fonte di nuovi composti antimicrobici, specialmente contro i batteri patogeni. Inoltre recentemente è riemerso l’uso del miele vista la sua capacità antimicrobica e coadiuvante nella guarigione delle ferite.

Ad esempio, uno studio si è basato sulla valutazione dell’effetto sinergico di oli essenziali e di un miele monoflora nei confronti di alcuni ceppi di Pseudomonas

aeruginosa. Le diverse varietà di miele ed olio erano già state testate contro i ceppi

saggiati con valori di MIC che variavano in funzione dell’origine botanica del prodotto naturale usato. Aggiungendo l’olio essenziale al miele ci fu una considerevole diminuzione nella MIC di entrambi gli elementi, confermando l’ipotesi dell’azione sinergica. Le prove in vitro hanno mostrato che il miele aveva anche un’azione nella prevenzione della formazione di biofilm, tanto da causarne la disgregazione una volta aggiunto. Infatti l’azione del miele ha facilitato quella dell’olio ed insieme hanno concorso nella disgregazione cellulare della membrana e dei costituenti cellulari (Boukraâ et al., 2013).

Gli oli essenziali sono composti da una miscela di sostanze di varia natura sotto il profilo qualitativo e quantitativo, in relazione a numerosi fattori. Vi sono composti chimici caratterizzati da una notevole attività antimicrobica, quali fenoli, alcoli, aldeidi, altri a ridotta attività, come i chetoni, e altri ancora che presentano ridotta o assente attività antisettica alle dosi terapeutiche di talune malattie da infezione: ossidi, esteri, eteri.

I fenoli hanno un’azione tipicamente antimicrobica di notevole entità, che si esplica principalmente a livello della membrana cellulare. Gli alcoli sono componenti ad attività antimicrobica che si manifesta sulla cellula batterica a livello di parete e di proteine del protoplasma; anche se meno efficaci dei fenoli, hanno il vantaggio di avere una minore tossicità. Le aldeidi non hanno un’azione soltanto antimicrobica ma anche antiinfiammatoria, in cui l’attività sulla cellula batterica si esplica tramite l’alchilazione di gruppi amminici e l’idrossilazione delle proteine. Gli ossidi sono una componente importante per gli oli essenziali, in quanto rappresentano un importante presidio nella cura delle patologie delle prime vie respiratorie. I chetoni possiedono invece un’attività colagoga e coleretica, ma debolmente antimicrobica. I

monoterpeni sono costituenti chimici di grande utilità, infatti la loro azione

complementare decongestionante, antitussiva, mucolitica, balsamica è utile a livello respiratorio, tanto da essere usati in prodotti farmaceutici di sintesi (Ozopulmin) (Camporese, 1998).

48 Gli oli essenziali hanno trovato applicazione nel campo farmacologico, nella botanica farmaceutica, nella fitopatologia, nella microbiologia medica e clinica e nella conservazione alimentare. Le preparazioni degli oli essenziali dotate di attività antimicrobica sono state oggetto di molti studi, che hanno rivelato un ampio spettro di composti biologicamente attivi.

Il principale vantaggio degli agenti naturali è che non aumentano l’antibiotico- resistenza, un fenomeno comunemente riscontrato nell’utilizzo a lungo termine di antibiotici sintetici. L’attività antimicrobica è data da piccoli composti terpenoidi e fenolici (ad esempio timolo, carvacrolo ed eugenolo), i quali anche in forma pura esibiscono un’elevata attività antibatterica.

Gli oli essenziali ed i loro componenti sono conosciuti per essere attivi sia contro i batteri Gram-negativi che contro i Gram-positivi. I batteri Gram-negativi in genere sono più resistenti dei Gram-positivi nei confronti degli oli essenziali per la presenza polisaccaridica sulla membrana esterna, anche se ciò non è sempre valido (Vuković et al., 2008). Specificamente, carvacrolo e timolo possono disintegrare la membrana esterna dei batteri Gram-negativi causando il rilascio di lipopolisaccaridi (LPS) ed aumentando la permeabilità della membrana citoplasmatica (Soumya et

al., 2011). Il meccanismo di azione degli oli essenziali (Figura 12) include la

degradazione della parete cellulare, il danneggiamento della membrana citoplasmatica, la coagulazione del citoplasma, il danneggiamento delle proteine di membrana, l’aumento della permeabilità che causa la perdita del contenuto cellulare, la riduzione della forza motrice protonica, la riduzione dell’ATP intracellulare per una diminuzione della sua sintesi e la riduzione del potenziale di membrana per un aumento della permeabilità (Nazzaro et al., 2013).

Alcuni autori hanno investigato sull’attività del carvacrolo sul biofilm di S. aureus e S. epidermidis. L’applicazione diretta del carvacrolo in forma liquida si è rivelata essere molto più efficiente rispetto all’uso del vapore. Perciò, il numero di unità formanti colonia dei germi sono diminuiti significativamente dopo l’esposizione al carvacrolo in forma liquida. Da ciò si può desumere che il carvacrolo è in grado di distruggere i biofilm formati da ceppi stafilococcici (Lang e Buchbauer, 2012).

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Figura 12 – Meccanismo di azione e siti bersaglio degli oli essenziali sulle cellule microbiche (Nazzaro et al., 2013)

Inoltre, per quanto riguarda l’azione antibiofilm, Soumya et al. (2011) hanno analizzato l’influenza inibitoria di timolo e carvacrolo nella fase iniziale di adesione del biofilm e nello sviluppo del biofilm da parte di P. aeruginosa su polistirene. Nella fase di adesione è emerso che l’attività inibitoria era dipendente dalla concentrazione di terpeni usati, infatti le concentrazioni di timolo e carvacrolo analizzate andavano da 2 volte la MIC a 1/16 della MIC. Anche nella fase di sviluppo del biofilm i dati mostravano che aumentando la concentrazione di timolo e carvacrolo si otteneva un attenuamento nella formazione del biofilm. Ѐ stato ipotizzato che la relativa idrofilicità del carvacrolo e del timolo potrebbe favorire la loro diffusione attraverso la matrice polare polisaccaridica, mentre le proprietà idrofobiche di questi composti potrebbero condurre ad un’interazione specifica con la membrana cellulare.

D’altra parte è stato osservato che P. aeruginosa è ulteriormente protetto da carvacrolo e timolo quando è immerso nel biofilm. Infatti è stato riportato che la protezione dagli agenti antimicrobici è dovuta ad una combinazione di meccanismi, come una ridotta diffusione di biocidi attraverso la matrice esopolimerica, cambiamenti fisiologici nelle cellule dovuti ad un ridotto tasso di crescita ed una produzione di enzimi in grado di degradare sostanze antimicrobiche.

50 I risultati di alcuni studi hanno mostrato che l’attività antibiofilm ottenuta dalla maggior parte degli estratti vegetali è in grado di inibire la fase iniziale di formazione di biofilm ed il successivo sviluppo, ma sebbene possano inibire l’adesione cellulare, l’inibizione dello sviluppo di un biofilm preformato è molto più difficile da ottenere (Sandasi et al., 2010).