Enfocaments terapèutics alternatius als antibiòtics convencionals: avantatges, limitacions i aplicació potencial en medicina Ⅱ

4. Pèptids antimicrobians

En els darrers anys, les epidèmies i els brots han demostrat que la salut pública pot estar amenaçada a nivell mundial en termes deenfermetats infeccioses, per la qual cosa aquest problema requereix urgentment trobar alternatives aantibiòtics tradicionalsque són nous i menys propensos a la resistència bacteriana. En la recerca del nouantibiòtics,pèptids antimicrobians(AMPs), també coneguts com a pèptids de defensa de l'hoste, han rebut recentment un gran interès.146–148]. Els AMP són una classe de pèptids petits que existeixen àmpliament a la natura i són components importants del sistema immunitari innat de diferents organismes. Tenen un ampli efecte inhibidor sobre bacteris, fongs, paràsits i virus. Van ser descoberts el 1939, després del descobriment dels lisozimes el 1922, quan el microbiòleg Rene Dubos va aïllar una soca de Bacillus del sòl, un agent antibacterià anomenat gramicidina, que es va demostrar que protegeix els ratolins de la infecció pneumocòccica.149]. Posteriorment, s'han identificat diversos AMP tant al regnes procariota com als eucariotes.150]. El primer AMP derivat d'animals descrit va ser la defensina, que es va aïllar dels leucòcits de conill.151], posteriorment, es va identificar la lactoferrina a la llet de vaca, i s'ha demostrat que els lisosomes de leucòcits humans i el tracte reproductor femení humà contenen AMP de baix pes molecular [1].152]. Fins ara, s'han descobert, caracteritzat i anotat més de 3000 AMP a la base de dades AMP (APD3) [153]. 

La investigació actual se centra en aquests compostos naturals com a innovadorsfàrmacs antiinfecciososi nous immunomoduladors [148,154], però també en alimentació, ramaderia, agricultura i aqüicultura. L'interès pels AMP ha augmentat recentment durant la pandèmia del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la síndrome respiratòria aguda severa a la recerca de noves molècules antivirals per contrarestar COVID-19 [154]. 

Feu clic aquí per obtenir més detalls sobre Cistanche Herbs As

Enfocaments terapèutics alternatius als antibiòtics convencionals

4.1. Avantatges

Des del descobriment d'AMP bioactius naturals capaços d'atacar àmpliament diversos patògens, les terapèutiques basades en pèptids estan sota l'escrutini dels investigadors. Els AMP inhibeixen una àmplia gamma de microorganismes mitjançant mecanismes diversos i especials dirigint-se principalment a membranes cel·lulars o components intracel·lulars específics.155]. Els AMP són potencials agents terapèutics multifuncionals, que són efectius contra un ampli espectre de microorganismes. S'anomenen "antibiòtics naturals". Alguns AMP poden causar la mort ràpida de fongs, paràsits, virus encapsulats o cèl·lules tumorals grampositius i gramnegatius en qüestió de minuts. Els AMP tenen un baix risc de desenvolupament de resistència i fins i tot poden inhibir els microorganismes resistents als antibiòtics.155]. Aquest principi prové del fet que els AMP generalment (però no sempre, com s'ha especificat anteriorment) colpeja el component lipídic de la membrana plasmàtica, un component cel·lular que es pensa inherentment que és difícil d'alterar en les seves característiques fisicoquímiques bàsiques per dianes microbianes.

Finalment, els AMP es veuen cada cop més com una alternativa terapèutica prometedora per al tractament de les infeccions associades al biofilm, una de les principals amenaces en el camp de les infeccions bacterianes. Tots aquests avantatges fan dels AMP candidats ideals per a aplicacions farmacològiques. Els AMP exerceixen els seus efectes antimicrobians principalment mitjançant dos mecanismes diferents. Els AMP orientats a la membrana alteren la integritat estructural de la membrana cel·lular mentre que els AMP que utilitzen mecanismes d'orientació no membranals inhibeixen principalment la síntesi d'àcids nucleics, enzims essencials i altres proteïnes funcionals. Aquestes noves proteïnes poden ser d'origen natural o sintètic. Els AMP de moltes espècies, inclosos els amfibis, els insectes, els mamífers i els peixos, representen el 75,65% dels AMP totals, mentre que la resta prové principalment de plantes i bacteris i representen el 13,5% i el 8,53% dels AMP totals, respectivament.156]. Els AMP bacterians sovint es denominen bacteriocines, són efectius a concentracions més baixes que els AMP i tenen un efecte limitat en algunes espècies. Les bacteriocines mostren activitat antimicrobiana i inhibeixen els principals competidors microbians.157,158]. Notablement, la resistència als antibiòtics i les bacteriocines és independent i fins ara no s'ha registrat cap resistència creuada.159]. Els gens implicats en la producció de bacteriocina formen part d'elements genètics mòbils com els transposons conjugats (nisina) i els plasmidis (lactococs 972).160]. Això facilita la seva propagació i explica, per exemple, la capacitat deP. pentosaceusiLactobacilper sintetitzar la predicció PA1/AcH [161]. Es pot concloure que les bacteriocines són una nova perspectiva per superar el problema de la resistència sempre que s'entengui a fons la funció del mecanisme d'aquestes molècules i la seva degradació. Al seu torn, se sap que el medi marí és una de les fonts més riques d'AMP, inclosos els oceans que cobreixen poc més del 70 per cent de la Terra. A diferència del medi terrestre, són més adaptables a condicions ambientals dures, com ara una salinitat elevada.156,162]. Els AMP derivats de plantes són pèptids que presenten una activitat antimicrobiana forta i d'ampli espectre. A més de la forta activitat microbicida dels AMP vegetals contra virus, bacteris, fongs, paràsits i protozous, també tenen activitat antiinsectes contra oomicets i plagues d'herbívors, i activitat anticancerígena contra algunes cèl·lules cancerígenes.155,156,162,163]. Pel que fa als AMP d'insectes, tenen un paper important en el sistema immunitari humoral. Els AMP d'insectes es sintetitzen al greix corporal d'un insecte i s'emmagatzemen a l'hemolinfa.164]. Fins ara s'han identificat més de 200 AMP en insectes

Malgrat la diversitat dels nombrosos avantatges dels AMP extrets de fonts naturals, presenten una sèrie d'inconvenients, com ara una mala estabilitat, tolerància a la sal i una alta toxicitat, que dificulten el seu ús terapèutic generalitzat, d'aquí l'aparició dels AMP sintètics. S'han desenvolupat diversos mètodes per dissenyar nous AMP sintètics modificant les seqüències d'AMP presents de manera natural en diversos organismes. S'ha demostrat que petits canvis en la composició d'aminoàcids poden provocar canvis en totes les propietats conformacionals i fisicoquímiques d'un pèptid.165]. Amb tot, aquests AMP són segurs, sense efectes secundaris tòxics o menys, i difícils d'induir la resistència bacteriana als medicaments en comparació amb els antibiòtics convencionals.166]. 

4.2. Aplicacions en Medicina

Els AMP són agents multifuncionals amb diverses funcions terapèutiques com ara activitats antiinflamatòries, immunomoduladores, neutralitzadores d'endotoxines i efectes citotòxics sobre cèl·lules canceroses, el que els converteix en bons candidats per a pràctiques farmacològiques, a més dels seus efectes antimicrobians directes.167,168]. Les activitats ràpides i d'ampli espectre, les oportunitats d'ús versàtils i el baix potencial de desenvolupament de resistència dels AMP són els principals factors que augmenten el seu atractiu a la indústria biofarmacèutica i la inversió al mercat dels antibiòtics pèptids. Diversos estudis han informat de la rellevància de la nisina en el tractament de diverses malalties infeccioses, com la mastitis, oral, respiratòria i de la pell.148,152,169]. La mastitis és una malaltia inflamatòria freqüent en dones lactants que provoca l'interrupció de la lactància.170]. Staphylococcus aureusiStaphylococcus epidermidissón dos agents comuns que causen infeccions associades a la mastitis.170]. El pèptid nisina provoca la inhibició del creixement bacterià mitjançant la formació de porus de membrana i interrompent la biosíntesi de la paret cel·lular mitjançant una interacció específica del lípid II.171]. Un altre exemple d'AMP derivats de bacteris utilitzats clínicament com a alternativa als antibiòtics és la gramicidina, que és una barreja de gramicidina A, B i C. Aquests són AMP produïts de manera natural perBrevibacillus brevis, amb activitat contra diversos bacteris Gram-positius, induint la despolarització de la membrana i, en conseqüència, la lisi cel·lular.152,172,173]. La gramicidina és un constituent de la neosporina®, un antibiòtic triple utilitzat en preparats oftàlmics i tòpics [152]. Ha estat aprovat i comercialitzat com a AMP aniònic per al tractament d'infeccions cutànies causades per bacteris Gram-positius.174]. Un estudi recent va demostrar que el pretractament amb Tachyplesin III en ratolins els protegeixPseudomonas aeruginosaiAcinetobacter baumanniiinfecció, redueix la producció de citocines proinflamatòries (IL-1 , IL-6 i TNF- ) i indueix la fagocitosi dels macròfags, fonamental per exercir l'eliminació bacteriana de manera dependent de la dosi.152,175]. Totes aquestes troballes s'han de confirmar en assaigs clínics humans. Atesa la gran varietat d'AMP existents a la natura, s'espera que altres pèptids farmacològicament actius inspirats en la naturalesa puguin trobar aplicacions clíniques en el futur.

4.3. Limitacions

Tot i que els AMP tenen molts beneficis, només tres AMP han estat aprovats per la FDA dels EUA per a ús terapèutic, és a dir, la gramicidina, la colistina i la daptomicina.176]. La gramicidina és activa contra una sèrie de bacteris Gram positius i Gram negatius, tot i que la seva toxicitat severa per als eritròcits humans té una indicació clínica limitada a aplicacions tòpiques. La polimixina i la colistina, que són pèptids catiònics que s'utilitzen des de fa dècades, han vist un ressorgiment d'interès en els últims temps a causa de la seva forta activitat contra els patògens gramnegatius MDR. La seva capacitat per unir el component lípid A del LPS els converteix en armes valuoses, els últims recursos per combatre el xoc sèptic, malgrat la seva nefrotoxicitat coneguda. Tanmateix, la resistència ha sorgit i s'està estenent a un ritme alarmant, posant en perill l'eficiència d'aquestes valuoses terapèutiques. Pel que fa a la daptomicina, la FDA va donar llum verda a aquest lipopèptid cíclic unit a la membrana l'any 2003 per tractar les infeccions Gram-positives. En els darrers anys,Staphylococcus aureusLa resistència s'ha informat cada cop més i la recerca de substituts que puguin estendre l'ús clínic d'aquest important antibiòtic està en marxa activament. A més de la resistència a l'AMP descrita anteriorment, hi ha un nivell de dificultat per portar aquestes molècules al mercat, ja sigui per al tractament tòpic o sistèmic. Els assaigs clínics de fase 3 de Polyphor sobre la seguretat i l'eficàcia de la murepvadina intravenosa es van aturar prematurament a causa dels nivells elevats de creatinina sèrica en pacients tractats amb AMP, cosa que indica insuficiència renal.177]. 

5. Nanopartícules

Els primers rastres de l'ús empíric de nanopartícules per part de la humanitat es remunten a l'imperi maia (l'any 800 aC), van utilitzar un colorant blau capaç de resistir les condicions meteorològiques fet d'una barreja d'argila nanoporosa i colorant que contenia nanopartícules metàl·liques.178]. La producció de nanopartícules ha estat un tema de ràpid creixement per a aplicacions biomèdiques, particularment en el tractament de tumors i el seu diagnòstic, des de principis dels anys setanta i de manera exponencial des dels anys 2000.179]. Aquests nanoobjectes destacats (òptics, físics, tèrmics, químics, etc.) permeten el seu ús com a vectors, així com per motius diagnòstics i terapèutics. Les nanotecnologies dedicades a aplicacions mèdiques es defineixen avui sota el terme "nanomedicina". Les nanopartícules amb activitat antimicrobiana són partícules inorgàniques de mida nanomètrica. Poden atacar la membrana de bacteris o llevats i penetrar en aquests patògens per interactuar amb un objectiu específic, però també induir la producció de radicals lliures. Més important encara, els múltiples i únics mecanismes d'acció de les nanopartícules fan que sigui poc probable que els bacteris puguin desenvolupar resistència i puguin ajudar a limitar la crisi global de la resistència bacteriana emergent.179,180]. 

5.1. Avantatges

La nanomedicina és un lliurament de fàrmacs que utilitza nanovectors que permeten el transport i l'alliberament de l'ingredient actiu al seu objectiu farmacològic. Aquest enfocament, per tant, augmenta l'eficiència dels fàrmacs i limita els seus efectes adversos mitjançant la modulació de la via farmacocinètica i la biodisponibilitat.181]. Les qualitats antibacterianes úniques estan presents a les nanopartícules metàl·liques (MNP) fetes de plata, or, òxid de zinc i òxid de titani. La seva composició química permet una unió més llarga, l'orientació activa dels antibiòtics amb la funció de la superfície a la ubicació objectiu i la protecció contra la degradació enzimàtica.182]. La part més interessant és que poden lliurar antibiòtics al compartiment intracel·lular on es troba el patogen. Així, milloren l'estabilització del fàrmac, augmenten la circulació del fàrmac i proporcionen un millor lliurament a l'objectiu i una major efectivitat del tractament. Paral·lelament, redueixen la toxicitat i els efectes secundaris, augmenten l'espectre antibacterià i redueixen la dosi de medicació necessària i fins i tot el temps de tractament.183,184]. Tots aquests beneficis fan que el seu ús sigui una de les estratègies més prometedores per superar la resistència als antibiòtics.185]. 

5.2. Aplicacions en Medicina

Els nanobiòtics són els antibiòtics de nova generació i es poden utilitzar com a medicamentcontra infeccions bacterianes amb bacteris principalment intracel·lulars. Les propietats antibacterianesde metalls nobles (principalment coure i plata) es coneixen des de fa molt temps i s'utilitzen en la vida quotidiana. Per exemple, alguns hospitals han equipat les manetes de les seves portes amb recobriments de coure per tal de limitar la transmissió de bacteris a l'entorn hospitalari.186]. Els estudis de nanopartícules han demostrat activitat antimicrobiana in vitro contra organismes MDR, inclosos els patògens ESKAPE (Enterococs faecalis, Estafilococ aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosaiEnterobacter) [180,187–189]. De fet, un estudi va establir clarament l'activitat antibacteriana depenent de la dosi de nanopartícules de plata contra enterobacteris comEscherichia colioKlebsiella pneumoniaeamb un MIC honorable d'aproximadament 1,4µg/mL, així com l'activitat antibacteriana de gentamicina, cefotaxima i meropenem cap a aquestes espècies es va incrementar en presència simultània de nanopartícules de plata.190]. Altres estudis han demostrat l'eficàcia tant in vitro com in vivo contra bacteris Gram-positius i Gram-negatius.191,192]. A més, podria ser una alternativa en el tractament de la tuberculosi, que és un problema de salut important que infecta milions de persones a tot el món. L'ús indegut dels fàrmacs de primera línia podria conduir a la tuberculosi MDR, que després es tracta amb quimioteràpia o medicaments de segona línia com l'etionamida (ETH). Tanmateix, els pacients sovint troben dificultats per adherir-se als règims de tractament que requereixen dosis elevades d'ETH. Les nanopartícules podrien encapsular fàrmacs sinèrgics, la qual cosa simplificaria molt el tractament i augmentaria el compliment del pacient.181]. Al final, tots aquests estudis es mantenen a escala experimental, in vitro o in vivo utilitzant models animals. La traducció clínica requereix un coneixement exhaustiu de la farmacocinètica i la farmacodinàmica dels NP i una avaluació de la seva toxicitat a nivell cel·lular i sistèmic.180]. Per tant, s'ha trobat que els nanobiòtics metàl·lics són més efectius que els antibiòtics sols per la seva estabilitat en el cas d'infeccions causades per gèrmens intracel·lulars.193–195]. A la pràctica, els nanobiòtics proporcionaran sistemes d'administració de fàrmacs per a mètodes d'aplicació sistèmics, orals, transdèrmics o d'altres, millor apòsit antibacterià de ferides, excel·lents recobriments de dispositius mèdics implantables i adjuvants de vacuna antibacteriana més efectius.193].

5.3. Combinació

TeràpiaLes nanopartícules es poden combinar amb fàrmacs antimicrobians (antibiòtics, antivirals, antifúngics). La combinació amb molècules antibiòtiques és la més documentada, i s'anomenen nanobiòtics [196]. Els MNP s'utilitzen pel seu cost reduït, la seva fàcil síntesi i ús [193]. Els MNP es basen en diferents tipus de metall: principalment or (Au), plata (Ag), òxid de coure (CuO), òxid de ferro (Fe).3O4 o Fe2O3), diòxid de titani (TiO2), i òxid de zinc (ZnO) [193]. Les nanopartícules de plata (AgNPs) s'utilitzen no només en laboratoris d'investigació, sinó també en l'àmbit humà i veterinari a causa de les seves propietats òptiques i biològiques úniques, catalítiques. El principal avantatge de les nanopartícules d'or (AuNP) és la seva simple producció i modificació per un o més lligands tiol químicament diferents i es consideren els MNP menys tòxics.182]. Com que els MNP funcionen com a portadors de fàrmacs, faciliten el transport dels antibiòtics a la superfície cel·lular. Aquesta interacció entre les nanopartícules i els antibiòtics augmenta la concentració de fàrmacs antimicrobians en llocs específics de la membrana cel·lular. En particular, es millora el contacte amb les cèl·lules i la permeabilitat de les membranes s'incrementa per l'afinitat dels AgNPs i AuNPs per les proteïnes que contenen sofre de les membranes cel·lulars bacterianes. Això facilita que els antibiòtics entrin a la cèl·lula [194].

5.4. Limitacions

Les nanopartícules representen un risc per a la salut humana malgrat les seves excel·lents qualitats i la seva gran varietat d'aplicacions. Estudis realitzats in vitro i in vivo han demostrat que els MNP poden entrar a les cèl·lules i causar estrès oxidatiu, inflamació, danys a l'ADN i toxicitat en els òrgans, cosa que restringeix el seu ús.197,198]. Les principals propietats dels MNP responsables del seu efecte toxicològic s'han atribuït a:• Mida, a causa de la seva ràpida difusió a les cèl·lules humanes i la seva capacitat de travessar la barrera hematoencefàlica (200 nm). Els NP per sota de 10 nm sovint presenten una activitat antibacteriana substancial però també una citotoxicitat elevada;Aglomeració, que ajuda en el procés de sedimentació i frena la difusió de NP que augmenta les dosis efectives;

• La càrrega superficial, per controlar la unió de proteïnes als NP, la captació cel·lular, l'estrès oxidatiu, l'autofàgia, la inflamació i l'apoptosi, la càrrega de les NP és crucial (s'ha demostrat que les NP carregades són més citotòxiques que les formes neutres, i les NP carregades positivament eren més citotòxiques que les variants negatives de mida similar). Actualment, els MNP es poden dissenyar per reduir la seva toxicitat per als humans.199]. La mida es pot adaptar per obtenir una eficàcia òptima i es poden utilitzar agents de captació per evitar l'aglomeració, evitar l'oxidació de nanopartícules indesitjables i millorar l'alliberament d'ions. Els agents de tapament utilitzats habitualment són l'àcid oleic, l'àcid poliacrílic, el polietilenglicol (PEG), l'alcohol polivinílic (PVA) i la polivinilpirrolidona (PVP).200,201].

6. Olis essencials

Els productes naturals, com les plantes medicinals, els olis essencials (EO) i els extractes d'herbes, es consideren agents alternatius prometedors. Els OE es troben entre els productes derivats de les plantes més rellevants econòmicament, sent freqüentment responsables de diverses propietats que promouen la salut.202,203]. Els EO estan formats pel MAP com a metabòlits secundaris i són mescles molt heterogènies que poden contenir desenes de compostos a diferents concentracions.204]. Actualment, es coneixen més de 3000 EO, un 10% dels quals són comercialment i econòmicament rellevants. Aquests productes són reservoris potencials de molts compostos bioactius amb diverses propietats beneficioses i estan alineats amb la preferència actual dels consumidors pels productes naturals. També ofereixen l'avantatge de ser millor tolerats en el cos humà amb menys efectes secundaris [205,206]. 

6.1. Aplicacions dels EO

A la natura, els EO tenen un paper important en la protecció de les plantes, actuant com a antibacterians, antivirals, antifúngics i insecticides, i també contra els herbívors reduint la seva gana per aquestes plantes. També poden atraure determinats insectes per afavorir la dispersió de pol·lens i llavors o repel·lir d'altres indesitjables. Per les seves propietats bactericides i fungicides, també s'utilitzen com a alternatives als productes químics sintètics per protegir l'equilibri ecològic sense mostrar els mateixos efectes secundaris.207,208]. Els EO s'han utilitzat durant més de 5.000 anys en diverses cultures i per a una varietat de finalitats diferents, com ara la cura personal (perfums i cosmètics), aliments, cura de la llar, repel·lents per a humans i animals (ramada i animals domèstics) i agents promotors de la salut. per al tractament de diverses malalties [203,209–211]. Generalment se sap que els EO exerceixen diversos efectes farmacològics, com ara antial·lèrgics (espígol, sàlvia), anticancerígens (sàlvia), antiinflamatoris (eucaliptus, lavanda), analgèsics (espígol), ansiolítics (fonoll comú), antidepressius (citrons) immunomoduladors ( eucaliptus) antibacterià (clav d'olor, comí, farigola, orenga), antifúngic (cúrcuma, lavanda, eucaliptus), antiviral (eugenol, eucaliptus, herba de gingebre, clau), insecticida (artemisia, eucaliptus, espígol) i activitat antioxidant (coriandre, lavanda). , aneth) [206,212–214]. A més, els EO es podrien utilitzar com a conservants alternatius per augmentar la vida útil dels cereals i els cultius i en la seguretat alimentària.215]. Així, la composició i les propietats farmacològiques dels EO són ​​temes en curs d'ampli interès de recerca.

6.2. Efecte antimicrobià dels EO

Els EO i els seus components principals han demostrat ser efectius per controlar la propagació de certs agents bacterians. Les propietats antibacterianes dels EO es coneixen des de fa molt de temps i avui hi ha un bon nombre de publicacions importants que han confirmat els seus efectes bacteriostàtics i bactericides contra soques bacterianes patògenes, fins i tot a concentracions molt baixes.216,217]. Diverses molècules presents als EO estan dotades de propietats antibacterianes, especialment fenols (com el carvacrol, el timol i l'eugenol), els alcohols (com el linalol) i els aldehids (com el cinamaldehid). Els efectes antibacterians estan influenciats per diferents factors com la composició química de l'EO provat, el mètode experimental utilitzat i la soca bacteriana provada. La seva acció antibacterianadepèn de la concentració dels compostos principals, efectes sinèrgics i/o additius i compostos menors presents.218,219]. Els components bioactius dels EO tenen accions antibacterianes específiques; per exemple, la destrucció cel·lular dels patògens és el resultat de la capacitat d'aquests compostos per trencar la membrana cel·lular del microorganisme, la qual cosa provoca canvis en la morfologia cel·lular, alteracions en la permeabilitat de la membrana i fuites d'electròlits. Per exemple, el timol, el carvacrol i l'eugenol (compostos fenòlics principals de diversos EO) poden augmentar la quantitat d'àcids grassos saturats C16 i C18 i disminuir la quantitat d'àcids grassos insaturats C18. L'acció dels EO no es limita als propis àcids grassos sinó que també pot afectar els enzims responsables de la seva biosíntesi. Per exemple, alguns estudis han demostrat que alguns EO inhibeixen per diferents mecanismes (competitius, no competitius i no competitius) [213,220]. Els diferents components dels EO poden actuar sobre les proteïnes presents als bacteris i afectar la divisió cel·lular. A més, poden disminuir la taxa de producció d'ATP i causar alteracions en la cadena respiratòria de la membrana. Alguns EO tenen una acció sobre la detecció de quòrum, utilitzada pels bacteris per coordinar-se i garantir la comunicació entre ells.221,222]. Diversos estudis han investigat la sinergia entre els components dels EOs [223,224]. Es va observar una variació entre els diferents resultats segons l'organisme de prova, l'antibiòtic i l'oli essencial provat.225]. La combinació de dos agents antimicrobians produeix un efecte antagònic, indiferent o sinèrgic, depenent dels mecanismes exercits per cada agent contra l'organisme de prova, de les característiques de l'organisme de prova i de qualsevol interacció química entre els dos agents antimicrobians.226]. 

6.3. Limitacions

Tot i ser compostos naturals i les seves aplicacions terapèutiques, s'ha informat que alguns EO causen efectes secundaris com ara intoxicació, asma, dermatitis de contacte, mal de cap, augment del sagnat, irritació ocular, neurotoxicitat, genotoxicitat i immunotoxicitat. La majoria dels EO, en dosis prou altes, provocaran efectes tòxics. A més, es poden produir efectes tòxics després de la ingestió o l'exposició dèrmica. Molts EO, inclosa la lavanda,Nepeta cataria(herba gatera), iMelissa Officinalis(melissa), s'han investigat amb proves que demostren que els EO mostren toxicitat a concentracions molt baixes. Se suposa que un dels mecanismes primaris de citotoxicitat és el dany a la membrana, similar al que s'observa en bacteris i llevats.226–228]. Els EO també contenen compostos complexos que són molt fotosensibles i susceptibles a la degradació. Això requereix millors condicions d'emmagatzematge per evitar que les concentracions d'oli dels components disminueixin i ajuda a mantenir l'oli essencial de grau primari amb la menor quantitat de deteriorament. Un altre repte per a l'explotació racional dels EO per les indústries rellevants és el seu control de qualitat, així com els textos legislatius sobre les seves aplicacions.228]. 

7. Teràpies antimicrobianes antisentit

Les terapèutiques antisentit són una forma biotecnològica de teràpia antibiòtica que utilitza anàlegs químics d'oligòmers curts i monocatenaris que imiten l'estructura de l'ARN o l'ADN i s'uneixen a un ARN complementari específic en un organisme objectiu. Per tant, les terapèutiques antimicrobianes antisentit actuen silenciant l'expressió de gens específics.229]. La tecnologia antisentit s'ha desenvolupat durant molts anys per combatre les infeccions víriques, paràsites i bacterianes. La tecnologia antisentit s'ha utilitzat com a agents antibacterians i s'han provat contra la majoria d'aïllats clínics de MDR, inclosos els resistents als carbapenem.Escherichia coli, betalactamasa d'espectre estèsKlebsiella pneumoniae, portador de metalo-beta lactamasa-1 de Nova DelhiKlebsiella pneumoniae, i MDRSalmonel·la enterica. En aquesta revisió, ens centrarem en la teràpia d'oligonucleòtids com a enfocament eficient per reduir la resistència dels bacteris al tractament amb antibiòtics.230].

7.1. Mecanisme d'Acció

Bàsicament, la funció principal dels antibiòtics és inhibir directament el creixement i/oviabilitat dels bacteris dirigint-se a vies conservades com la replicació de l'ADN, la paret cel·lularsíntesi, síntesi de proteïnes i metabolisme. Al contrari, utilitzant la tecnologia antisentit com a agents terapèutics en microorganismes, els agents antisentit s'uneixen a l'ARNm objectiu complementari i silencien la traducció o promouen la degradació de l'ARNm objectiu. S'han desenvolupat diverses plataformes basades en oligonucleòtids, els dos enfocaments principals per silenciar l'expressió gènica inclouen oligonucleòtids antisentit i ARN d'interferència curta. Tots dos tenen seqüències complementàries al seu ARNm objectiu. La hibridació de l'oligonucleòtid inhibeix la traducció del gen corresponent mitjançant la degradació de l'ARNm objectiu o l'obstrucció de la unió ribosòmica.229,231–233]. Actualment, les principals estructures químiques que s'han dissenyat per a la biotecnologia antisentit inclouen els fosforotioats, els àcids nucleics bloquejats, els àcids nucleics peptídics i els oligòmers morfolino fosforodiamidat.229,233]. La preocupació més important per a les terapèutiques antisentit ha estat el lliurament d'oligòmers antisentit sintètics al citoplasma bacterià que requereix la unió d'un altre compost que pugui penetrar a la paret cel·lular bacteriana. Estudis recents han utilitzat oligòmers antisentit acoblats per pèptids que penetran les cèl·lules o una seqüència d'aminoàcids catiònics i no polars alternats perquè les parets cel·lulars dels bacteris són gairebé impenetrables per oligòmers d'alt pes molecular.229,234,235].

7.2. Eficàcia

El febrer de 2017, l'OMS va publicar la seva primera llista de "patògens prioritaris" resistents als antibiòtics: un catàleg de 12 famílies de bacteris que representen la major amenaça per a la salut humana.236]. Aquests bacteris s'han tornat resistents a un gran nombre d'antibiòtics, inclosos els carbapenems i les cefalosporines de tercera generació.5]. Com a solució al problema, les terapèutiques antisentit ofereixen el potencial de teràpies específiques de la seqüència gènica que poden orientar-se a una àmplia gamma de vies en bacteris, són ràpids de dissenyar i són més adaptables a la resistència que els antibiòtics de molècules convencionals.237]. Els oligonucleòtids antisentit i els ARN interferents curts són una estratègia alternativa per dissenyar oligòmers específics de gens que poden dirigir-se específicament a qualsevol patogen únic. Aquest nou enfocament gairebé elimina o redueix significativament el temps necessari per al descobriment de nous antibacterians i amplia el ventall d'objectius potencialment disponibles a qualsevol gen amb una seqüència de bases coneguda en qualsevol bacteri.229].

7.3. Aplicacions en Medicina

Espectre estès -La producció de lactamasa és un dels principals mecanismes de resistènciaEnterobacteriàcies. Estudis recents han demostrat que la teràpia amb oligonucleòtids és un enfocament eficient per reduir la resistència dels bacteris als tractaments amb antibiòtics.238,239]. S'ha demostrat que els oligonucleòtids lipídics són una estratègia eficient tant per lliurar seqüències d'oligonucleòtids a cèl·lules procariotes com per disminuir la concentració inhibidora mínima de bacteris resistents a la cefalosporina de tercera generació, la ceftriaxona.5]. L'estratègia d'orientar els gens de resistència als antibiòtics té com a objectiu eliminar l'expressió de la resistència als antibiòtics, que restauraria la susceptibilitat a un antibiòtic aprovat que s'administraria conjuntament amb els oligòmers. Diversos estudis han revelat els beneficis dels antimicrobians antisentit sobre els bacteris MDR.230,240,241]. Les terapèutiques antisentit dirigides al gen NDM-1 van restaurar la susceptibilitat als carbapenems en espècies de patògens Gram negatius, com araEscherichia coli, Acinetobacter baumannii, iPseudomonas aeruginosa[230]. El mateix es va observar quan s'orientava a l'aac (60 )-Gen Ib, que confereix resistència als aminoglucòsids en molts aïllats clínics Gram negatius [229,237,242,243]. Actualment no hi ha medicaments oligonucleòtids homologats al mercat per al tractament d'infeccions bacterianes; tanmateix, hi ha algunes de les teràpies antisentit en assaigs clínics per al tractament d'infeccions víriques. El fomivirsen, un oligodesoxinucleòtid de fosforotioat, és l'únic terapèutic antisentit aprovat que s'adreça a la infecció viral.229,231,237,244]. Per abordar la necessitat urgent de desenvolupar noves estratègies per al descobriment de nous antimicrobians, encara calen estudis més experimentals amb assaigs clínics reals per tal d'utilitzar-los amb èxit en el tractament de malalties infeccioses humanes.

8. Trasplantament de Microbiota Fecal

Una microbiota, o "flora microbiana", és un grup de microorganismes (bacteris, virus, fongs o llevats) que viuen en un entorn específic. El cos humà és la llar de diferents microbiotes localitzades a la pell, la cavitat bucal, el tracte respiratori, el tracte genital o l'intestí. Un ésser humà conté més bacteris que cèl·lules humanes [245]. La microbiota intestinal es defineix com la microbiota més abundant del cos humà amb més de 100,000 mil milions de bacteris (entre 1 i 2 kg de bacteris). Ara es considera com un òrgan per dret propi, que proporciona diverses funcions fisiològiques essencials per a l'home. Sota la influència de diversos fenòmens, l'equilibri entre els bacteris "bons" i "dolents" de la microbiota es pot trencar; aquest desequilibri, conegut com a disbiosi, és la causa de diverses malalties de diversa gravetat. El trasplantament fecal (també anomenat trasplantament fecal o bacterioteràpia fecal) és llavors una possible solució terapèutica.245]. Els antibiòtics tenen un paper important en aquests fenòmens alterant la diversitat de les poblacions de la microbiota intestinal (i en particular l'efecte barrera que exerceixen) i augmentant les densitats intestinals de bacteris resistents. La microbiota intestinal és el nucli del fenomen de la resistència als antibiòtics, essent alhora el reservori d'enterobacteris resistents als antibiòtics i la "víctima col·lateral" de l'ús d'antibiòtics, que selecciona aquests bacteris.245]. El conjunt de gens de resistència presents a la microbiota intestinal s'anomena resistoma intestinal. Inclou el resistoma endògen o "resident" format pels bacteris de la microbiota resident de l'hoste, i el resistoma exògen o variable, compost per gens de resistència aportats pels bacteris en trànsit per la microbiota.246]. Clàssicament, el resistoma resident inclou gens de resistència cromosòmica no associats a estructures mòbils. Per contra, el resistoma variable s'associa sovint amb estructures mòbils (com plasmidis o transposons), que es poden intercanviar amb els bacteris residents de l'hoste.247]. Basat en la restauració d'una nova microbiota intestinal d'un donant sa [248]. El trasplantament de microbiota fecal (FMT) s'ha utilitzat des del segle IV en la medicina tradicional xinesa per al tractament de pacients que pateixen diarrea severa i per al tractament de la intoxicació alimentària. De fet, aquesta tècnica es va descriure per primera vegada fa 1.700 anys en el manual mèdic xinès "Handy Therapy of Emergency" del metge xinès Ge Hong.249]. Aleshores, al segle XVI, Li Shizhen va descriure diverses maneres de preparar la femta per a la preparació per al trasplantament fecal, com ara la solució fecal fermentada, les suspensions fecals fresques, així com les preparacions fecals seques de femta seca.249]. Més tard, al segle XVII, la FMT es va utilitzar amb el nom de "transformació" en la medicina veterinària administrada per via oral o rectal per al tractament de la diarrea, el tractament de l'acidosi del rumen i el tractament de la disenteria bacil·lar o shigel·losi en animals de granja, de bestiar.250]. L'any 1958, el cirurgià nord-americà Ben Eiseman va reconèixer l'eficàcia de la tècnica de FMT per via vaginal per al tractament de la colitis pseudomembranosa després d'un estudi reeixit sobre quatre pacients tractades amb femta del còlon (ènema) d'un donant sa.250]. El 1983, l'eficàcia del tractament de les recurrentsClostridium diificileinfeccions per FMT va ser informat per la doctora Anna Schwan a la revista "El Lancet" [251].

8.1. Aplicacions en Medicina

La descontaminació digestiva consisteix en l'administració oral i/o parenteral d'antibiòtics amb la finalitat d'eradicar bacteris patògens i/o multiresistents alhora que estalviem tant com sigui possible els bacteris comensals (en particular els bacteris anaeròbics).252]. La descontaminació digestiva s'ha utilitzat fins ara amb més freqüència per eliminar enterobacteris (resistents o no) en subjectes neutropènics o bacteris multiresistents responsables d'epidèmies a les unitats de cures intensives.247]. Infeccions bacterianes emergents altament resistents i, en particular, productores de carbapenemasesEnterobacteriàcies, són un problema creixent de salut pública. La seva gestió als hospitals, regulada per un informe de l'Alt Consell francès de Salut Pública, inclou mesures d'aïllament reforçat, cohorts i cribratge de contactes, que són excessivament feixugues, costoses i difícils d'aplicar.247]. El maneig antibiòtic d'aquestes colonitzacions no només és perjudicial sinó totalment innecessari. Dos casos clínics, un als Països Baixos i el segon a França, han demostrat, en canvi, l'eficàciade FMT en casos de colonització perEscherichia colii productors de carbapenemasesKlebsiella pneumoniae[253]. S'estan duent a terme molts estudis per explorar aquesta opció de tractament [247,254]. Stripling et al. va informar, en un informe de cas, l'aplicació de FMT a un pacient amb trasplantament de cor i ronyó que pateix colonització enterocòccica resistent a la vancomicina, concomitant amb recurrents.Clostridium dificileColitis [255]. El trasplantament va donar lloc a una cura clínica de laClostridium difficileinfecció i una disminució de la proporció d'enterococs aïllats resistents a la vancomicina.256]. La infusió de preparació fecal d'un donant sa al tracte gastrointestinal d'un pacient s'ha proposat com un nou enfocament terapèutic per modular malalties associades a desequilibris patològics dins de la microbiota resident, anomenada disbiosi.257]. S'ha utilitzat per tractar malalties intestinals com la IBD iClostridium diificileinfecció, però encara no hi ha informes disponibles sobre el seu paper en el tractament de l'enteritis MRSA. Aquí, vam informar de cinc casos d'enterocolitis MSRA curats per FMT combinat amb vancomicina.258]. Per primera vegada, informem dels canvis en la microbiota de la femta durant el procés terapèutic [257]. 

8.2. Limitacions

Efectes secundaris associats amb el trasplantament fecal: resultats d'una metaanàlisi de FMT sobre la infusió de femta d'un donant sa a l'intestí d'una persona malalta per restaurar l'equilibri de la seva flora intestinal.259]. Aquest procediment s'ha avaluat principalment per tractar recurrentsClostridium difficileinfeccions. La literatura científica està dominada per petits estudis de casos amb una estandardització insuficient dels criteris d'avaluació. Una revisió de la literatura va incloure 109 publicacions que descriuen aquest procediment realitzat en 1555 pacients. Per a 1190 d'ells, la indicació va ser una recurrència deClostridium difícilinfecció [257]. Per als altres, el trasplantament fecal es va realitzar principalment per tractar la malaltia inflamatòria intestinal crònica (MII). La tècnica també s'ha investigat en la síndrome de l'intestí irritable, la síndrome metabòlica i el restrenyiment. A partir d'octubre de 2014, es podrien comptar tres assaigs controlats aleatoris: un en síndrome metabòlica, un en colitis ulcerosa i un per aClostridium difícilinfecció. Es van especificar els mètodes d'administració per a 946 pacients. La majoria (més de 500) van ser trasplantats per colonoscòpia. Es va realitzar per ènema a més de 156 pacients i per sonda nasogàstrica a 133. Aquesta subanàlisi se centra en els 1.190 pacients que van rebre un trasplantament fecal per recurrent.Infecció per Clostridium diificile. Es va produir un cas de perforació fecal durant el trasplantament fecal, que va requerir colectomia.257,260]. Es van informar dos casos de contaminació per norovirus, així com quatre casos de bacterièmia gramnegativa, dos dels quals van provocar la mort. Entre els pacients que també pateixen d'IMiC, en sis casos es va realitzar el trasplantament fecal per tractar laClostridium difficileLa infecció va ser seguida d'una exacerbació de la malaltia inflamatòria. En aquesta indicació s'han reportat uns deu episodis febrils i uns cent efectes secundaris gastrointestinals lleus (nàusees, dolor abdominal, restrenyiment, etc.). A més de les morts que es van produir després de la bacterièmia, es van registrar altres tres. Per a un dels pacients, els investigadors van considerar que la relació entre el xoc sèptic que va provocar la mort i el trasplantament fecal "no estava clara". Per a un altre pacient, la culpa va ser la sedació lliurada per fer la colonoscòpia. Un tercer pacient va morir per xoc sèptic. Sota anestèsia general, va regurgitar la matèria fecal introduïda per endoscòpia i després va ser víctima d'una pneumònia per inhalació. S'han informat altres morts que s'han produït a llarg termini sense que s'estableixi un enllaç amb el trasplantament. Per als 226 pacients tractats per IMiC, l'efecte secundari més freqüent va ser un episodi febril (14 casos). Els dos autors van observar sis agreujaments de la malaltia inflamatòria i 28 efectes secundaris gastrointestinals: flatulència, vòmits i dolor abdominal.257]. En general, els autors consideren que la literatura sobre trasplantaments fecals és "de mala qualitat" i les recomanacions actuals "insuficients" per permetre que els professionals estiguin degudament informats. A partir de l'anàlisi de la literatura, consideren que el procediment és "generalment segur", alhora que assenyalen la notificació de diversos casos d'esdeveniments adversos greus. No obstant això, sense un comparador, no és possible determinar quant d'aquests efectes secundaris estan relacionats amb l'estat de salut inicial [257].

9. Inhibidors de detecció de quòrum

El quòrum sensing (QS) és un sistema de comunicació basat en cèl·lules que controla l'expressió gènica sota el control de la densitat de població cel·lular.261]. Controla l'expressió de diverses proteïnes a densitats cel·lulars particulars. Les cèl·lules bacterianes produeixen petites molècules semblants a les hormones conegudes com a molècules d'acil-homoserina lactona (AHL) i juguen un paper en el sistema de senyalització, per la qual cosa es coneixen com a molècules de senyalització.262]. Aquestes molècules són rebudes per altres bacteris com a part del seu sistema de senyalització, conegut com a QS. Les cèl·lules bacterianes contenen moltes proteïnes diferents, una d'elles AHL sintasa, que produeix molècules AHL que s'excreten fora de la cèl·lula a concentracions particulars i s'uneixen amb els receptors QS.262]. Aquests receptors inicien la transcripció de diversos gens. QS controla diverses característiques importants dels bacteris: virulència, motilitat, creixement, biofilm, proteases i elastasa, entre d'altres, fent-lo un pilar en la majoria de les característiques bacterianes.263]. Aquesta molècula de senyalització es compon de dos components principals: un anell de lactona homoserina i una cadena lateral d'àcids grassos, també coneguda com a cadena acil.264]. Els fàrmacs contra la virulència es poden utilitzar sols o en combinació amb antibiòtics i el seu objectiu, a diferència dels antibiòtics, no és matar els bacteris sinó prevenir o inhibir la seva capacitat de provocar una infecció.265]. La seva alta especificitat cap al patogen explica menys reaccions adverses a la microbiota hoste i una pressió selectiva més feble per a la resistència als medicaments.266]. 

9.2. Limitacions

S'ha demostrat que la resistència a les teràpies QS podria sorgir de la mutació dels gens que codifiquen les bombes d'eflux. Els models in silico podrien ser una solució potencial a aquesta resistència en desenvolupament [271]. S'ha demostrat que la teràpia QS afecta la salut humana, els efectes secundaris inclouen la modulació de l'activitat metabòlica de la microbiota.272], però també actua com a quimioatractiu per als neutròfils. A més, es va demostrar que indueix respostes proinflamatòries i pro-apoptòtiques a les cèl·lules eucariotes.273]. Això podria provocar una exacerbació de les reaccions proinflamatòries després de l'ús d'inhibidors de QS. A més, els resultats finals de la teràpia QS semblen dependre d'una sèrie de causes, com ara l'estat immunològic del pacient infectat, el potencial patogènic de la soca del bacteri i el medi ambient.condicions que predominen durant la infecció [274]. L'objectiu de les teràpies antivirulència ja és conegut i caracteritzat. El cribratge de biblioteques comercials de fàrmacs permet accelerar la troballa de molècules amb bones propietats farmacològiques que ajudaran a resoldre el problema creixent dels bacteris resistents a múltiples fàrmacs.

Avui comença una nova era amb la recerca creixent tant esperada denovel·la anti-enfocaments infecciososcontra els bacteris MDR. Aquests enfocaments terapèutics són sens dubte apotent opció no antibiòtica per reduir l'enorme augmentbacteris resistents als antibiòticsaixòens trobem avui en dia. No es pot negar que els mecanismes d'acció d'aquestes teràpiessón complicats d'elaborar i aixòassaigs clínicsno són prou complets per oferir-losinformació vàlida i concisa. No obstant això, tots els esforços realitzats per fer aquests tractaments com aLa rutina clínica s'ha de fer amb precaucióconsidera l'eficiènciai seguretat decada teràpia. Al final, estem convençuts que el coneixement i el domini de la resistènciaels patrons i els mecanismes d'acció permetran als metgesimpulsen cada vegada més els antimicrobianstractamentcap a un individualitzat ienfocament mèdic precís. 

Contribucions de l'autor:Conceptualització, MK-H.; tots els autors van participar en l'escriptura: originalpreparació de l'esborrany; redacció: revisió i edició, HAM, RB (Rachid Benmessaoud), HY, LS, HGA, MH, RB (Rihabe Boussettine), NF-A., FAL, ID, MME i MK-H.; supervisió,MK-H. i MME Tots els autors han llegit i acceptat la versió publicada del manuscrit.

Finançament:Aquesta investigació no va rebre cap finançament extern. L'article Càrrec de processament (APC) es paga perUniversitat Mohammed VI de Ciències de la Salut (UM6SS).

Conflictes d'interès:Els autors declaren no conflicte d'interessos. Els finançadors no van tenir cap paper en el dissenyde l'estudi; en la recollida, anàlisi o interpretació de dades; en la redacció del manuscrit, oen la decisió de publicar els resultats.

Referències

1. Chawla, M.; Verma, J.; Gupta, R.; Das, B. Potenciadors antibiòtics contra bacteris resistents a múltiples fàrmacs: descobriment, desenvolupament i rellevància clínica.Davant. Microbiol.2022, 13, 887251. [CrossRef] [PubMed] 

2. Li, X.; Ell, Y.; Wang, Z.; Wei, J.; Hu, T.; Si, J.; Tao, G.; Zhang, L.; Xie, L.; Abdalla, AE; et al. Una teràpia combinada de fags i antibiòtics: dos és millor que un.Int. J. Biol. Ciència.2021, 17, 3573–3582. [CrossRef] [PubMed] 

3. Lin, J.; Du, F.; Llarg, M.; Li, P. Limitations of Phage Therapy and Corresponding Optimization Strategies: A Review.Molècules2022, 27, 1857. [CrossRef] [PubMed] 

4. Coates, A.; Hu, Y.; Holt, J.; Yeh, P. Teràpia combinada d'antibiòtics contra infeccions bacterianes resistents: sinèrgia, rejoveniment i reducció de la resistència.Expert Rev. Antiinfecció Ther.2020, 18, 5–15. [CrossRef] [PubMed] 

5. O'Neill, J.Abordar les infeccions resistents als medicaments a nivell mundial: informe final i recomanacions; Govern del Regne Unit: Londres, Regne Unit, 2016.

6. Zyman, A.; Górski, A.; Mi ˛edzybrodzki, R. Fagoteràpia de les infeccions associades a ferides.Folia Microbiol.2022, 67, 193–201. [CrossRef]

7. Jernigan, JA; Hatfifield, KM; Wolford, H.; Nelson, RE; Olbajo, B.; Reddy, SC; McCarthy, N.; Pau, P.; McDonald, LC; Kallen, A.; et al. Infeccions bacterianes resistents a múltiples fàrmacs en pacients hospitalitzats als EUA, 2012-2017.Nou anglès. J. Med.2020, 382, 1309–1319. [CrossRef] 

8. Adebisi, YA; Alaran, AJ; Okereke, M.; D'acord, GI; Amos, OA; Olaoye, OC; Oladunjoye, I.; Olanrewaju, AY; Ukor, NA; Lucero-Prisno, DE COVID-19 i resistència als antimicrobians: una revisió.Infectar. Dis. Res. Tracta.2021, 14, 11786337211033870. [CrossRef] 

9. Hsu, J. Com la covid-19 està accelerant l'amenaça de la resistència als antimicrobians.BMJ2020, 369, m1983. [CrossRef]