Farmaco per l'eliminazione dei raggi UV e della luce blu

La resistenza batterica agli antibiotici rappresenta una seria minaccia per la salute pubblica. Ha contribuito a circa 4,95 milioni di decessi nel 2019 e una recente analisi commissionata dal governo del Regno Unito avverte che la resistenza antimicrobica potrebbe provocare la morte di 10 milioni di persone ogni anno entro il 2050.

Lo zapping dei batteri con due lunghezze d'onda della luce - luce LED blu e ultravioletto a lunghezza d'onda corta (chiamato anche UV-C lontano) - dà un potente uno-due che ostacola la capacità di un noto ceppo multiresistente di batteri E. coli di crescere e riprodursi , hanno scoperto gli scienziati in Nuova Zelanda. In un nuovo studio pubblicato sul Journal of Applied Microbiology, gli scienziati riferiscono che il trattamento a doppia luce potrebbe essere un efficace trattamento antimicrobico non chimico che non spinge i batteri ad aumentare ulteriormente la loro resistenza antimicrobica.

"La combinazione di lunghezze d'onda UV-C lontane e luce blu funziona in sinergia per uccidere i batteri", afferma Gale Brightwell, uno dei principali scienziati dell'AgResearch, un istituto di ricerca a Palmerston North, in Nuova Zelanda. “Questa scoperta è entusiasmante, ma merita ulteriori ricerche e verifiche per comprenderne appieno le implicazioni”.

Gli ospedali utilizzano da decenni la luce germicida UV-C con una lunghezza d’onda di 254 nanometri per uccidere i batteri e sterilizzare strumenti e superfici. Durante la pandemia di COVID-19, robot simili che emettono luce UV-C e strumenti di igienizzazione personale sono diventati importanti anche per uccidere il virus SARS-CoV-2, che causa il COVID. L’esposizione a questa radiazione UV-C ad alta energia per un certo periodo di tempo danneggia il DNA o l’RNA dei microbi, ostacolando le loro normali funzioni cellulari e la capacità di replicarsi, rendendoli infine innocui o uccidendoli.

Ma la luce UV-C da 254 nm può essere dannosa per gli occhi e la pelle di una persona, causando ustioni, cancro e cataratta. I ricercatori hanno recentemente dimostrato che la luce UV-C lontana, che ha una lunghezza d’onda più corta – 222 nm – può distruggere in modo sicuro virus e batteri presenti nell’aria senza penetrare nella pelle umana o nelle cellule degli occhi.

È noto anche che la luce blu nella gamma di lunghezze d'onda compresa tra 400 e 470 nm è letale per le specie batteriche dotate di fotorecettori che rilevano la luce. La luce produce forme di ossigeno tossiche e altamente reattive all’interno dei batteri che danneggiano le loro membrane cellulari e i rivestimenti zuccherini che li racchiudono e li proteggono. Può anche alterare il loro materiale genetico, interrompendo le funzioni cellulari e, in ultima analisi, compromettendo la loro capacità di crescere e riprodursi.

Brightwell e i suoi colleghi hanno deciso di vedere come la combinazione dei due tipi di luce antimicrobica avrebbe influenzato un tipo di batterio chiamato beta-lattamasi E. coli a spettro esteso (ESBL E. coli). Questi batteri producono enzimi che scompongono e distruggono gli antibiotici comunemente usati, inclusa la penicillina, e “stanno diventando una significativa minaccia globale per la salute umana”, afferma Brightwell. “Sono stati collegati a tassi di morbilità e mortalità ospedaliera più elevati, a degenze ospedaliere più lunghe e a maggiori spese sanitarie”.

Il team ha esposto due ceppi di E. coli ESBL e due ceppi di E. coli sensibili agli antibiotici a una luce UV-C da 222 nm e a una luce LED blu da 405 nm, sia individualmente che insieme per mezz’ora ciascuno. Hanno scoperto che la doppia esposizione alla luce era battericida, uccidendo tutti i ceppi di E. coli. La sola luce UV-C non ha ucciso tutti i batteri e, singolarmente, anche la luce LED blu ha mostrato un effetto minimo sugli insetti.

“Crediamo che la luce blu infligga il danno iniziale alle cellule batteriche, rendendole più vulnerabili, e che i raggi UV-C traggano vantaggio da questo stato indebolito per esercitare i suoi effetti antimicrobici in modo più efficiente”, afferma Brightwell.

Il dosaggio della luce era fondamentale. Quando i ricercatori hanno esposto tutti e quattro i ceppi a una dose subletale di otto lunghi impulsi di luce a doppia lunghezza d’onda, i ceppi ESBL resistenti agli antibiotici hanno sviluppato una tolleranza alla luce che è stata trasmessa alle generazioni successive, suggerendo che potrebbe essere di natura genetica. I ceppi sensibili agli antibiotici non hanno sviluppato tolleranza. Brightwell afferma che sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere i meccanismi alla base di questa tolleranza alla luce e per determinare la dose minima efficace di luce per uccidere diversi ceppi batterici.