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Nuova speranza nel trattamento delle infezioni fungine

La ricerca mostra promettente nell'unire i trattamenti antifungini per una maggiore efficacia contro le infezioni.

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Le infezioni fungine che colpiscono la pelle, i capelli e le unghie delle persone sono comuni e sono conosciute come dermatofitosi. Queste infezioni sono principalmente causate da un gruppo di funghi strettamente correlati, con il Trichophyton che è il più prevalente. Si stima che tra il 20 e il 25% delle persone nel mondo sia infetto da questi funghi in un dato momento. Anche se la maggior parte dei casi è leggera, alcuni possono portare a infezioni più gravi che si diffondono più in profondità nel corpo. Negli Stati Uniti, si spendono circa 1,67 miliardi di dollari ogni anno per trattare queste infezioni della pelle, ma molte opzioni di trattamento non funzionano bene perché i funghi possono diventare resistenti ai farmaci antifungini.

Le infezioni fungine invasive rappresentano anche una grande minaccia per la salute. I casi gravi sono solitamente causati da funghi come l’Aspergillus e il Mucor, ma ci sono molti altri tipi che possono complicare la diagnosi e il trattamento. Molti farmaci antifungini non sono efficaci contro questi tipi di funghi o possono essere dannosi per i pazienti già malati. La mancanza di opzioni di trattamento efficaci per le infezioni cutanee e più profonde ha creato un bisogno urgente di nuove terapie antifungine.

Farmaci Antifungini

Gli antifungini azolici sono una parte fondamentale del trattamento delle infezioni fungine e sono generalmente sicuri da usare. Gli Azoli comuni includono fluconazolo, itraconazolo e ketoconazolo, che vengono usati sia per infezioni cutanee che più profonde. Tuttavia, la loro efficacia è limitata e sono stati segnalati casi di Resistenza agli azoli, soprattutto in Trichophyton e altri funghi simili. Uno dei modi per combattere questa resistenza è combinare i farmaci antifungini con altri farmaci o agenti che possono potenziare i loro effetti.

I Bisfosfonati, che di solito vengono usati per trattare disturbi della densità ossea come l'osteoporosi, hanno anche mostrato proprietà antifungine. Funzionano bloccando un processo nei funghi che è importante per la loro sopravvivenza. Questa azione interrompe la produzione di ergosterolo, un componente chiave delle membrane cellulari fungine, che è anche l'obiettivo dei farmaci azolici. Studi passati hanno dimostrato che combinare bisfosfonati con azoli può migliorare la loro efficacia contro alcuni lieviti.

Investigazione della Terapia Combinata

In questo studio, i ricercatori hanno esplorato gli effetti antifungini della combinazione di azoli e bisfosfonati specificamente per i funghi dermatofiti. Hanno scoperto che combinare il zoledronato, un tipo di bisfosfonato, con azoli produceva risultati molto buoni contro varie specie di dermatofiti. Questo suggerisce che questa terapia combinata potrebbe essere una nuova opzione per trattare le infezioni fungine cutanee.

I ricercatori hanno anche esaminato come queste combinazioni funzionassero contro alcuni patogeni fungini invasivi. Anche se l'efficacia era generalmente più bassa rispetto ai dermatofiti, c'è potenziale affinché queste combinazioni aiutino nel trattamento di infezioni gravi causate da muffe.

Test di Efficacia Contro i Funghi

Lo studio ha testato diversi farmaci antifungini, inclusi fluconazolo, itraconazolo, ketoconazolo e bisfosfonati (come risedronato, alendronato e zoledronato) contro diverse specie di dermatofiti. Il bisfosfonato più efficace è stato il zoledronato, che ha funzionato bene contro molti funghi. È stato particolarmente efficace anche in ceppi resistenti agli azoli.

I ricercatori hanno anche testato le combinazioni di azoli e zoledronato usando un metodo chiamato saggio a scacchiera. Questo metodo aiuta a determinare se i farmaci funzionano meglio insieme piuttosto che da soli. I risultati hanno mostrato che la combinazione di zoledronato con ketoconazolo era particolarmente efficace nella maggior parte dei ceppi di dermatofiti testati.

Inibizione dei Biofilm

I biofilm sono gruppi di funghi che possono formarsi su superfici, rendendo le infezioni più difficili da trattare. Lo studio ha indagato se i bisfosfonati e gli azoli potessero inibire i biofilm maturi. Hanno scoperto che, mentre il zoledronato aveva una capacità limitata di combattere i biofilm da solo, aumentava significativamente l'attività degli azoli contro i biofilm di T. rubrum e altri dermatofiti.

Prevenzione della Resistenza ai Farmaci

Una delle principali preoccupazioni nel trattare le infezioni fungine è lo sviluppo di resistenza ai farmaci. I ricercatori hanno esaminato se combinare ketoconazolo con zoledronato potesse limitare la capacità di T. rubrum di sviluppare resistenza. I risultati hanno indicato che la combinazione era meno probabile che portasse a resistenza rispetto all'uso di uno dei due farmaci da solo. Questo è importante per preservare l'efficacia dei farmaci esistenti.

Meccanismo di Azione

Per capire come i bisfosfonati funzionano contro T. rubrum, i ricercatori hanno effettuato test che hanno rivelato che questi farmaci inibiscono un processo cruciale per la crescita fungina. Hanno scoperto che aggiungere squalene, un composto importante per la sopravvivenza dei funghi, poteva salvare i funghi dagli effetti del zoledronato. Questo indica che i bisfosfonati funzionano principalmente interrompendo la produzione di squalene, essenziale per mantenere la struttura delle cellule fungine.

I ricercatori hanno anche valutato se i trattamenti farmacologici causassero danni alle cellule fungine. Questo è stato fatto cercando segni di danni alla membrana, che è un altro modo in cui gli antifungini uccidono i funghi. Hanno scoperto che sia gli azoli che i bisfosfonati potevano causare tale danno, in particolare quando combinati.

Induzione dello Stress Ossidativo

Lo stress ossidativo è un altro meccanismo attraverso il quale i farmaci antifungini possono danneggiare i funghi. Lo studio ha valutato se i trattamenti aumentassero i livelli di specie reattive dell'ossigeno (ROS) all'interno di T. rubrum. È stato scoperto che il ketoconazolo aumentava significativamente i livelli di ROS, e quando combinato con zoledronato, c'era un ulteriore aumento. Questo indica che la combinazione non solo interrompe la funzione delle cellule fungine, ma porta anche a un ulteriore stress metabolico sui funghi.

Implicazioni per il Trattamento

I risultati di questo studio suggeriscono che combinare bisfosfonati con azoli potrebbe rappresentare una nuova strategia di trattamento per le dermatofitosi. La terapia combinata sembra migliorare l'efficacia degli azoli e può anche prevenire lo sviluppo di resistenza.

La proposta immediata è di fare ulteriori ricerche su come queste combinazioni possano essere applicate clinicamente, in particolare nei trattamenti topici per le infezioni da dermatofiti. Dato che i trattamenti topici possono fornire concentrazioni più elevate di farmaci direttamente al sito di infezione, questo potrebbe aiutare a gestire alcune delle sfide poste dalla resistenza ai farmaci.

Inoltre, i bisfosfonati potrebbero anche avere un ruolo nel trattamento delle infezioni fungine sistemiche, sebbene la loro efficacia vari tra i diversi tipi di funghi. Serve un'indagine più approfondita per determinare i migliori modi per utilizzare questi farmaci nel trattamento sia delle infezioni superficiali che di quelle gravi.

Conclusione

Le infezioni fungine, in particolare le dermatofitosi e le micosi invasive, rimangono una sfida significativa nella sanità. Lo sviluppo di resistenza ai farmaci e le limitazioni delle attuali terapie antifungine evidenziano la necessità di nuove strategie. La combinazione di antifungini azolici e bisfosfonati, in particolare il zoledronato, mostra promettenti potenzialità come possibile nuovo trattamento per le infezioni fungine sia superficiali che profonde. Questa ricerca apre nuove strade per migliorare la cura dei pazienti e gestire infezioni sempre più difficili da trattare. Ulteriori studi saranno essenziali per convalidare questi risultati e sviluppare protocolli di trattamento efficaci basati su questa terapia combinata.

Fonte originale

Titolo: Bisphosphonates synergistically enhance the antifungal activity of azoles in dermatophytes and other pathogenic molds

Estratto: Superficial infections of the skin, hair and nails by fungal dermatophytes are the most prevalent of human mycoses, and many infections are refractory to treatment. As current treatment options are limited, recent research has explored drug synergy with azoles for dermatophytoses. Bisphosphonates, which are approved to treat osteoporosis, can synergistically enhance the activity of azoles in diverse yeast pathogens but their activity has not been explored in dermatophytes or other molds. Market bisphosphonates risedronate, alendronate and zoledronate (ZOL) were evaluated for antifungal efficacy and synergy with three azole antifungals: fluconazole (FLC), itraconazole (ITR), and ketoconazole (KET). ZOL was the most active bisphosphonate tested, displaying moderate activity against nine dermatophyte species (MIC range 64-256 {micro}g/mL), and was synergistic with KET in 88.9% of these species. ZOL was also able to synergistically improve the anti-biofilm activity of KET and combining KET and ZOL prevented the development of antifungal resistance. Rescue assays in Trichophyton rubrum revealed that the inhibitory effects of ZOL alone and in combination with KET were due to the inhibition of squalene synthesis. Fluorescence microscopy using membrane- and ROS-sensitive probes demonstrated that ZOL and KET:ZOL compromised membrane structure and induced oxidative stress. Antifungal activity and synergy between bisphosphonates and azoles were also observed in other clinically relevant molds, including species of Aspergillus and Mucor. These findings indicate that repurposing bisphosphonates as antifungals is a promising strategy for revitalising certain azoles as topical antifungals, and that this combination could be fast-tracked for investigation in clinical trials. ImportanceFungal infections of the skin hair and nails, generally grouped together as "tineas" are the most prevalent infectious disease globally. These infections, caused by fungal species known as dermatophytes, are generally superficial, but can in some cases become aggressive. They are also notoriously difficult to resolve, with few effective treatments and rising levels of drug resistance. Here we report a potential new treatment that combines azole antifungals with bisphosphonates. Bisphosphonates are approved for the treatment of low bone density diseases, and in fungi they inhibit the biosynthesis of the cell membrane, which is also the target of azoles. Combinations were synergistic across the dermatophyte species and prevented the development of resistance. We extended the study to molds that cause invasive disease, finding synergy in some problematic species. We suggest bisphosphonates could be repurposed as synergents for tinea treatment, and that this combination could be fast-tracked for use in clinical therapy.

Autori: Dee A Carter, A. J. Kane, J. G. Rothwell, A. Guttentag, S. Hainsworth

Ultimo aggiornamento: 2024-03-27 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586613

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586613.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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