penicillina
Indice
Lessico
sf. [sec. XX; dal genere Penicillium+-ina]. Nome generico di vari antibiotici la cui struttura deriva dal nucleo di un dipeptide ciclico, l'acido 6-amminopenicillanico, e con formula generale:
Storia
La scoperta della penicillina risale agli studi di A. Fleming, il quale nel 1928 osservò come un fungo, il Penicillium notatum, avesse la proprietà di produrre e di diffondere nel terreno di crescita una sostanza che inibisce lo sviluppo a numerose specie di batteri. Inizialmente non fu prestato molto interesse a questa osservazione, e per diversi anni la sostanza in questione (alla quale nel frattempo era stato dato il nome di penicillina) trovò impiego soltanto in laboratorio per facilitare la selezione e la crescita preferenziale delle specie di germi che si riproducevano anche in sua presenza. Solo nel 1940 H. W. Florey e E. B. Chain si interessarono all'azione chemioterapica della penicillina e alle sue possibili applicazioni nel trattamento delle malattie infettive. Fu così evidenziata la straordinaria potenza curativa di tale antibiotico, intanto isolato in forma pura. Nel 1959 l'isolamento da parte di Batchalor dell'acido 6-amminopenicillanico permise di preparare composti biologicamente attivi con struttura modificata rispetto alla penicillina naturale. Ciò ha rappresentato un progresso importante, come pure la messa a punto di nuovi metodi di coltura dei penicilli e la selezione di ceppi fungini produttori di penicillina con alto rendimento (Penicillium chrysogenum).
Chimica
Dal punto di vista chimico, la molecola della penicillina risulta formata dall'unione di due amminoacidi, la cisteina e la valina, che formano un anello tiazolidinico unito a un anello β-lattamico. Al nucleo principale della molecola è legata una catena laterale di composizione variabile. La penicillina è poco resistente all'azione degli agenti chimici e fisici; viene rapidamente distrutta dal calore, dai metalli pesanti, dagli acidi e dagli alcali. L'enzima amidasi, prodotto da alcune specie di microrganismi (per esempio Escherichia coli), ne provoca la scissione idrolitica, con formazione di acido 6-amminopenicillanico; tale processo viene sfruttato a livello industriale per la preparazione delle penicilline semisintetiche. Gli acidi forti e l'enzima penicillinasi, elaborato in forte quantità dagli stafilococchi, trasformano la penicillina in acido penicilloico mediante apertura dell'anello β-lattamico. La penicillina è una polvere bianca, cristallina, poco solubile in acqua, solubile invece nei solventi organici. I suoi sali di sodio e di potassio sono bene solubili in acqua, ma poco stabili in soluzione. La penicillina può essere preparata per sintesi; a livello industriale è tuttavia seguito il metodo fermentativo che utilizza ceppi fungini penicillino-produttori mantenuti per 3-4 giorni in colture sommerse a 24 ºC in condizioni di assoluta sterilità. La penicillina prodotta viene estratta mediante solventi organici previa separazione dei miceli. Sebbene ottenibile allo stato di assoluta purezza, la penicillina è ancora usata in terapia sotto forma di preparazioni a cui è difficilmente applicabile il dosaggio chimico e ponderale. Si utilizza pertanto il dosaggio biologico: si intende per “unità biologica” (Unità Oxford) la più piccola quantità di penicillina che aggiunta a 50 cc di brodocoltura di stafilococco piogeno aureo ne inibisce lo sviluppo. Come Unità Internazionale (U.I.) si definisce l'azione specifica di 0,6 microgrammi di uno standard di penicillina sodica cristallizzata.
Scienze mediche: applicazione clinica
I germi patogeni più sensibili alla penicillina comprendono cocchi (streptococco piogene e viridans, diplococco della polmonite, gonococco, meningococco), bacilli (bacilli del carbonchio, del tetano, della difterite), treponemi, spirilli, actinomiceti. L'attività dell'antibiotico su questi microrganismi si esplica attraverso il blocco della sintesi dei costituenti della parete che avvolge la membrana cellulare e che conferisce al germe resistenza e stabilità nel mezzo in cui si sviluppa. Infatti in mancanza della parete i germi vanno facilmente incontro alla lisi o perdono la capacità di replicarsi nell'organismo. Nell'applicazione clinica della penicillina naturale si incontrano diversi inconvenienti: l'antibiotico non può essere somministrato per via orale perché viene distrutto dalla secrezione acida dello stomaco; d'altra parte, somministrato per via parenterale, svolge un'azione molto fugace data la rapidità con cui viene eliminato dai reni. Per mantenere livelli antibatterici adeguati nel sangue e nei tessuti è pertanto necessario ripetere più volte la somministrazione del farmaco durante il giorno. La penicillina ha inoltre uno spettro antibatterico piuttosto ristretto, risultando inattiva sulla maggior parte dei germi Gram-negativi, quali per esempio quelli più spesso responsabili delle infezioni a carico dell'intestino e delle vie urinarie. Anche tra i Gram-positivi vi sono germi resistenti alla penicillina, in quanto produttori di penicillinasi che distrugge l'antibiotico; ciò vale in particolare per gli stafilococchi. L'introduzione in terapia delle penicilline semisintetiche, ottenute in parte per sintesi e in parte per via fermentativa, ha permesso di ovviare entro certi limiti ai suddetti inconvenienti. Infatti esistono in commercio penicilline a lento assorbimento o penicilline-ritardo, la cui attività si mantiene anche per settimane dopo una singola somministrazione, penicilline attive per bocca, oppure resistenti alla penicillinasi, o ancora dotate di ampio spettro di azione antibatterica (per esempio l'ampicillina).
Scienze mediche: controindicazioni
Sebbene vengano considerate poco tossiche, le penicilline possono essere responsabili di manifestazioni allergiche, per lo più costituite da reazioni cutanee, ma anche, seppure raramente, da shock anafilattico mortale. Nei soggetti allergici alle penicilline la sensibilizzazione può essere contratta non solo in seguito all'impiego terapeutico di tali antibiotici, ma anche attraverso sieri che ne contengono una certa quantità come sterilizzante, oppure in seguito al consumo di latte e di latticini ottenuti da animali trattati con penicillina. È inoltre accertato il pericolo di contaminazione professionale da parte di medici, farmacisti, infermieri, operai delle industrie farmaceutiche, ecc. Un'altra conseguenza negativa dell'uso delle penicilline è rappresentata dalla chemioresistenza che si instaura facilmente e con notevole rapidità. In campo clinico seri problemi pone la resistenza alle penicilline da parte dello stafilococco, che interessa ormai oltre il 90% dei ceppi batterici isolati in ambiente ospedaliero. La chemioresistenza alla penicillina è collegata essenzialmente alla produzione di penicillinasi da parte dei microrganismi resistenti. Ciò giustifica l'importanza terapeutica delle varie penicilline penicillinasi-resistenti (per esempio oxacillina, cloxacillina, ecc.), le quali tuttavia sono molto meno attive della penicilline naturale.
Bibliografia
J. F. Snell, Biosynthesis of Antibiotics, New York, 1966; L. P. Garrod, F. O'Grady, Antibiotici e chemioterapia, Roma, 1973; W. B. Pratt, Fundamentals in Chemotherapy, Oxford, 1973; A. Giotti, P. Periti, Chemioterapia clinica, Roma, 1974; D. Bassetti, Antibiotici dalla A alla Z, Milano, 1991.