Department Book Marzo 2015

 

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Department Book Direttore: Prof. Filippo Drago Dipartimento di Scienze Biomediche e Biotecnologiche Marzo 2015 Le ultime dal dipartimento Reminiscenze... estratto da “Una Stanza in Ateneo” di F. Drago Bollettino d’Ateneo del 1998 Tackling antibiotic resistance: the environmental framework Thomas U. Berendonk, Célia M. Manaia, Christophe Merlin, Despo Fatta-Kassinos, Eddie Cytryn, Fiona Walsh, Helmut Bürgmann, Henning Sørum, Madelaine Norström, Marie-Noëlle Pons, Norbert Kreuzinger, Pentti Huovinen, Stefania Stefani, Thomas Schwartz, Veljo Kisand, Fernando Baquero and José Luis Martinez Nemo profeta in patria Un quotidiano a diffusione nazionale pubblica un articolo sui più importanti progressi che la medicina ha compiuto negli ultimi anni. Si tratta in generale di risultati ottenuti nel campo della biologia molecolare, diversi ad opera di ricercatori italiani (dalla scoperta del meccanismo che controlla la formazione delle metastasi tumorali, a quella dei geni responsabili della distrofia muscolare). Un’annotazione conclusiva dello stesso articolo fa riferimento al loro stipendio, in alcuni casi paragonabile a quello di una collaboratrice domestica. E’ proprio vero: la pubblica amministrazione non sa quanto può valere il lavoro di un ricercatore. Non solo per i risvolti di tipo applicativo che esso comporta, ma anche solo per il prestigio che grazie alla nostra ricerca l’Italia riesce a mantenere in ambito internazionale. A bstract | Antibiotic resistance is a threat to human and animal health worldwide, and key measures are required to reduce the risks posed by antibiotic resistance genes that occur in the environment. These measures include the identification of critical points of control, the development of reliable surveillance and risk assessment procedures, and the implementation of technological solutions that can prevent environmental contamination with antibiotic resistant bacteria and genes. In this Opinion article, we discuss the main knowledge gaps, the future research needs and the policy and management options that should be prioritized to tackle antibiotic resistance in the environment. Progetto Erasmus Nell’ambito degli accordi bileterali Erasmus, il prof Dariusz Kawecki della Medical University of Warsaw visiterà il nostro Dipartimento dal 2 al 9 Maggio 2015 ANTIBIOTICO-RESISTENZA: UN PROBLEMA GLOBALE di Stefania Stefani Il grido d’allarme lanciato da alcuni governi, soprattutto quello inglese, riguardante il problema della resistenza agli antibiotici, ha voluto focalizzare l’attenzione su uno dei problemi crescenti ed irrisolti a livello globale. Ragionevolmente entro l’estate del 2016, il governo Inglese ritiene importante definire e condividere con tutti i paesi (emergenti e non) un pacchetto di azioni comprendente: 1) studi sull’impatto economico del problema; 2) cambiamento sulle modalità di uso degli antibiotici per ridurre le resistenze, includendo anche competenze quali quelle della genetica, genomica e bioinformatica; 3) incremento dello sviluppo di nuove molecole antibiotiche; 4) sviluppo di strategie alternative; 5) necessità di azioni internazionali che comprendano oltre l’ambito umano, anche quello animale e ambientale. La resistenza agli antibiotici è essa stessa causa di morte in 700.000 casi l’anno (dato questo probabilmente sottostimato); e la proiezione fatta dal WHO prevede che, nel 2050, circa 10 milioni di persone possano morire a causa di microrganismi “intrattabili” per mancanza di molecole antimicrobiche attive, con differenze anche notevoli legate alle diverse eziologie, alla politica d’uso degli antibiotici e alla diversa situazione geografica dei paesi. L’era antibiotica inizia nel 1928, quando una piccola muffa contaminante una piastra di Petri posta su un bancone di un laboratorio Inglese, divenne famosa per la propria abilità di produrre la penicillina, primo antibiotico ad azione battericida. La rivoluzione di Fleming e degli altri ricercatori del team, ha dato inizio ad un’era di scoperte di nuove molecole

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in grado di debellare temutissime malattie ad elevata mortalità, dalla polmonite alla tubercolosi. L’era miracolosa delle scoperte di nuovi antimicrobici (the golden age) ha portato all’introduzione nella pratica clinica di diverse nuove entità sempre più efficaci, corredate in modo crescente da studi farmacologici - per migliorare i dosaggi e le somministrazioni- nonché da studi per acquisire nuove competenze, anche a livello molecolare, riguardanti le eziologie e la fisiopatologia delle infezioni stesse. Il problema “resistenze” è però sorto quasi contemporaneamente allo sviluppo degli antibiotici: pochi anni dopo l’introduzione della penicillina G, è stata scoperta la prima penicillinasi, enzima degradante l’anello beta-lattamico della molecola stessa. Da quel momento, accanto ai numerosissimi meccanismi di resistenza, enzimatici e non, i microrganismi hanno cominciato ad evolvere strategie di sopravvivenza per resistere alle molecola usate per combatterli. La resistenza è diventata un problema crescente, fondamentalmente per due motivi: una richiesta molto elevata dell’uso degli antibiotici (spesso in contesti inappropriati) e un processo di “drug-discovery” praticamente azzerato. In generale, l’introduzione di un antibiotico è compromesso dal potenziale sviluppo di meccanismi di tolleranza e di resistenza: quest’ultima, sia che avvenga per mutazioni su geni cromosomiali, sia che sia frutto di trasferimenti orizzontali di geni, è certamente selezionata dal vantaggio competitivo che questi ceppi hanno in ambienti dove gli antibiotici siano ampiamente utilizzati. Inoltre dosi sub-ottimali di antibiotici aiutano ad aumentare la resistenza in un processo di selezione “stepwise”. L’enorme problema sorto con lo sviluppo di resistenze multiple, che portano ai fenotipi definiti multi-drug resistant (MDR) o pan-drug resistant (PDR), generalmente presenti in cloni altamente trasmissibili, epidemici e/o pandemici, ha reso “bui” i tempi della terapia antibiotica. Alcuni ceppi di Klebsiella pneumoniae, ma non solo, risultano resistenti a tutte le molecole introdotte in clinica, rendendo impossibile un trattamento terapeutico efficace. Ciò che emerge dai numerosi studi sulle resistenze è che questo problema non è confinato solo nell’uomo nella pratica clinica o in comunità (residenze assistite, pazienti fragili e anziani), ma è un problema generale che coinvolge tutti gli ambiti inclusi quello veterinario e ambientale. Il nostro laboratorio, da anni si occupa di resistenze in ambito biomedico lavorando con network europei di grande rilevanza scientifica in questo settore. Il recente lavoro svolto dal gruppo di ricerca del progetto DARE, nell’ambito del 7°FP-EU ( COST TD0803 - Detecting evolutionary hot spots of antibiotic resistances in Europe ) è partito dalla constatazione che i microrganismi resistenti clinicamente significativi, ma ancora di più i geni responsabili delle resistenze vengono rilasciati nell’ambiente, assieme all’uso eccessivo di antibiotici in clinica, nella comunità, nella veterinaria e nell’ambiente, facendo diventare il problema “resistenze” un pericolo ambientale emergente. Questi “hotspots” di resistenze, oltre agli ambiti clinici, includono comparti come gli impianti di trattamento reflui, gli ambiti zootecnici massivi e le fattorie, laddove cioè si usino antibiotici che vengono poi scaricati nei reflui, alimentando con microrganismi MDR l’ambiente stesso. E questo e’ ciò che il nostro lavoro pubblicato su Nature Rev Microbiology (April 2015) ha voluto mettere in evidenza, invocando le basi per approcci di studio nuovi e sempre più coordinati. La riduzione dell’efficacia degli antibiotici e la comparsa di ceppi intrattabili MDR ci ha portato verso un’era post-antibiotica piuttosto pericolosa, ma, come ben messo in evidenza da numerosa letteratura e dalla comunicazione, tutta da disegnare per dare una svolta alla ricerca in ambiti multidisciplinari , al fine di trovare nuove soluzioni. Letteratura citata: 1) WHO- AMR report 2014; 2) Lancet Inf Dis 2013; 13: 1057; 3) CMI 2013; 18: 268; 4) Nature Rev Microbiol 2015; 13: 310. Vascular Endothelial Growth Factor: a target for innovative therapeutic intervention Di Renato Bernardini La caratterizzazione dei processi e delle molecole che governano la formazione di vasi sanguigni a partire da vasi preesistenti (neoangiogenesi), ha determinato una svolta innovativa nella comprensione dei processi biologici alla base dell’angiogenesi, ma, soprattutto, una nuova visione della clinica di varie patologie. Infatti, le ricadute pratiche di tale nuova visione sono sotto gli occhi di tutti gli operatori sanitari per quanto riguarda il trattamento farmacologico delle neoplasie e di gravi malattie di pertinenza oftalmologica, con varie possibilità di applicazione a malattie dell’apparato cardiovascolare, del sistema nervoso, nonché malattie rare quali la sindrome di Fabbri e l’angioedema. E’ infatti da più di una decade che i farmaci anti-angiogenici vengono utilizzati con successo in Oncologia ed in Oftalmologia, in alcuni casi con effetti decisamente disease modifying. La scoperta di tali modalità terapeutiche è dovuta in massima parte a Ricercatori di fama mondiale, tra cui, di rilevanza sostanziale, il prof. Napoleone Ferrara, figura di eccellenza cui sono state attribuite le maggiori onoreficenze scientifiche e sociali. La scoperta da parte di Ferrara del Vascular Endothelial Growth factor (VEGF) e della sua biologia, ha determinato la comprensione del suo ruolo nella patogenesi di diverse malattie a carattere cronico-degenerativo e infiammatorio, ed ha portato alla successiva sintesi, produzione e commercializzazione di bevacizumab e ranibizumab, due anticorpi monoclonali anti-VEGF oggi vastamente utilizzati in tutto il mondo con varie indicazioni nell’ambito oncologico ed oftalmologico. Tali specialità medicinali sono quasi fisiologicamente entrate nello standard of care del carcinoma del colon e di altre forme tumorali, della maculopatia degenerativa, della retinopatia diabetica e, prospetticamente, di tali molecole e di altre si possono prevedere ulteriori utilizzi. Obiettivo del convegno è quello di creare una base scientifica e culturale per l’apprendimento di tematiche relative all’angiogenesi ed alla terapia antiangiogenica non solo per quanto riguarda gli esempi rappresentati, ma piuttosto per tutta una serie di potenzialità che in futuro potrebbero portare nuove importanti svolte in vari settori della Medicina. VASCULAR ENDOTHELIAL GROWTH FACTOR: A TARGET FOR INNOVATIVE THERAPEUTIC INTERVENTION Joan Mirò; Paesaggio catalano (Il Cacciatore) - 1924-25 Aula Magna, Rettorato, Piazza Università - Catania April 28-29, 2015 The Meeting will begin at 2.30 pm April 28, 2015 APRIL 29, 2015 - 11:15 a. m. LECTIO MAGISTRALIS Anti-Angiogenic Therapy: from Bench to Clinic NAPOLEONE FERRARA DISTINGUISHED PROFESSOR OF PATHOLOGY Distinguished Adjunct Professor of Opthalmology Senior Deputy Director for Basic Sciences, Moore Cancer Center University of California San Diego Chairperson: Renato Bernardini Organizing Secretariat Centro Organizzazione Congressi Via Miss Mabel Hill, 9 - 98039 Taormina (Me) Tel 0942.24293 Fax 0942.24251 info@centrocongressi.biz Scientific Secretariat Giuseppina Cantarella (Catania) gcantare@unict.it Patrocini richiesti Ministero della Salute Regione Siciliana Regione Siciliana Assessorato Regionale della Salute Comune di Catania

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Le ultime dall’ateneo Scienza botanica in Sicilia nel passaggio al XX secolo 30 marzo 2009 di Mario Alberghina L'occasione celebrativa del 150° anniversario della fondazione dell'Orto botanico dell'Università di Catania (1858-2008), mi ha permesso di fare alcune considerazioni sulle vicende ottocentesche della botanica siciliana. Tre sono stati gli spunti di riflessione: a) l'identificazione dei botanici europei viaggiatori, epigoni del "Grand Tour", che hanno potenzialmente influenzato gli studi botanici nell'isola; b) l'esame degli orti botanici privati esistenti nel territorio e il loro significato; c) la decifrazione dei botanici positivisti in Sicilia. I botanici europei viaggiatori che hanno soggiornato in Sicilia tra il 1786 (John Sibthorp) e il 1859 (Hugh Falconer) sono stati appena una quindicina, alcuni dei quali protagonisti di percorsi avventurosi o talvolta fatali (vedi l'assassinio di August Schweigger nel bosco della Quisquina, in provincia di Agrigento, ad opera della sua guida nel 1821). Un esempio paradigmatico fu John Hogg, ventiseienne poliedrico naturalista e letterato educatosi a Cambridge. Era venuto nell'isola, da lui considerata un paradiso botanico, nel 1826. Durante il suo viaggio aveva formato un catalogo di piante indigene e naturalizzate con l'intenzione di pubblicare una Flora sicula, non sapendo che Karel Presl e Giovanni Gussone, stavano già per dare alle stampe la medesima opera. Hogg proveniva da un mondo accademico dominato da severi teologi anglicani, dove Dio, ordine, legalità, scienza e dogma cristiano andavano a braccetto. Nella sua mente albergava l'armonia della natura nel suo insieme e roteavano le letture delle opere di Teofrasto, Dioscoride, Plinio, Teocrito e di lord Byron.Uscendo dal paradigma, mi sono domandato quale sia stato il ruolo di questi viaggiatori per la diffusione della cultura scientifica europea e per lo scambio di saperi con i naturalisti locali. L'analisi dei loro scritti, opere colte e talvolta diari, mi suggerisce un loro distacco a confronto di una scienza siciliana marginale ed emarginata, priva di un segno evolutivo proprio. Sembra quasi che i voyageurs si servissero dei collezionisti e studiosi locali come di semplici guide di cui poter ammirare al massimo il collezionismo e l'erudizione, pronti a sottovalutarne la dottrina. Dal Cinquecento fino alla metà dell'Ottocento gli orti botanici italiani nacquero con fini esclusivamente scientifico-didattici e non certamente commerciali. I mezzi fondamentali per il riconoscimento e lo studio pratico delle piante medicinali erano a quel tempo il "codice erbario"(contenente raccolte di piante secche) e "l'orto dei semplici", cioè delle piante officinali ad uso dei medici e dei cerusici (tipica struttura della medicina conventuale). Le preparazioni farmaceutiche si basavano su trattati di tecnica antidotaria sei-settecenteschi, su farmacopee italiane, ispaniche, austriache, repertori di collegi medici di varie città, ricettari privati; nell'Ottocento in Italia, anche sugli articoli che apparivano sul «Giornale di farmacia-chimica e scienze accessorie», pubblicato a Milano fin dal 1824, poi divenuto «Annali di chimica applicata alla farmacia ed alla medicina». Per restare in tema siciliano, citiamo il Catanense dispensatorium di Nicolò Catanuto del 1666, l'Amussis Medicamentaria di Andrea Vetrano, scritto per i farmacisti di Palermo (1655), e, ancora, l'Antidotarium Panormitanum Pharmacochymicum (1670), di Nicolò Gervasi. In Sicilia l'evoluzione degli studi botanici ha un robusto e straordinario colpo d'ala ad opera della triade Castelli-Boccone-Cupani nell'arco del '600. Pietro Castelli fu assunto dal Senato messinese per l'insegnamento della medicina, anatomia e botanica nell'università peloritana, provenendo dalla cattedra dei "semplici" e dalla direzione dell'Orto vaticano. Il suo Hortus è la "brochure" ragionata dell'orto fondato due anni prima fuori città. Paolo Boccone, la figura più imponente e internazionale della triade, botanico e fitografo, fu discepolo siciliano di Castelli e Malpighi, erborizzò dapprima in Sicilia e a Malta, divenendo botanico di corte dei Granduchi di Toscana e contribuendo allo sviluppo del giardino dei "semplici" di Firenze. Nel 1671, a Parigi, pubblicò le Recherches et observations naturelles, e nel 1674 ad Oxford le Icones et Descriptiones Rariorum Plantarum Siciliae, Melitae, Galliae, Italiae. Francesco Cupani, terziario francescano, dopo gli studi umanistici e medici, fu attratto nell'orbita del mecenatismo di Giovanni del Bosco, principe della Cattolica, il quale, avendo deciso di istituire un orto presso Misilmeri, a lui offrì la direzione (1690-2). In quella funzione, Cupani entrò in contatto (scambiava anche semi) con i migliori botanici d'Italia ed Europa. Nel 1693, a trentasei anni, pubblica a Palermo la sua prima opera: Catalogus sicularum plantarum noviter adiventarum. Successivamente, nel 1694 sempre a Palermo, pubblica il libretto Syllabus plantarum Siciliae nuper detectarum, per poi approdare alla pubblicazione a Napoli dell'Hortus Catholicus nel 1696. Grazie a quest'opera, Cupani verrà conosciuto da quasi tutti gli studiosi botanici più noti d'Italia e d'Europa. Gli ultimi anni della vita furono dedicati alla stesura dell'ambizioso Panphyton Siculum, fino alla morte improvvisa (1710) che impedì l'ultimazione dell'opera. Se da un lato possediamo un quadro chiaro della presenza e funzione degli orti botanici moderni privi di uno scopo industriale, vivaistico-fitoterapico, e della nascita delle prime industrie del farmaco, dall'altro sfugge ancora, per l'Ottocento, una mappa o un censimento degli operatori del commercio all'ingrosso di prodotti botanici per uso farmaceutico. F. J. Merck fondò a Darmstadt, nel 1668, la sua farmacia-laboratorio. Un suo successore, H. Emanuel Merck, cui si deve l'isolamento degli alcaloidi, vantava un listino di ben 800 prodotti già nel XIX secolo. Allo stesso tempo la ditta vendeva gli alcaloidi allora noti ad altri farmacisti, chimici e medici, impiantando così una fabbrica chimico-farmaceutica che produceva, in aggiunta al materiale grezzo per preparazioni farmaceutiche, una moltitudine di altre sostanze chimiche su larga scala; dal 1890 iniziò la produzione di medicine. A Torino nel 1824 nacque l'industria di Giovanni Battista Schiapparelli, e nel 1853 il farmacista Carlo Erba creò l'azienda omonima che nel secondo Ottocento forniva i medicamenti a molti ospedali periferici in tutt'Italia. Nella prima metà dell'Ottocento ricordiamo i vivai Burdin a Torino, oltre al Real Giardino inglese di Caserta, del 1844, dove si vendevano piante medicinali in catalogo. All'estero possiamo citarePhilip Miller, che nel 1730 presentava un Catalogue plantarum di novanta pagine di alberi, piante, fiori, sia esotici che domestici, erbe medicinali propagati nei giardini vicino a Londra dalla "Society of Gardeners" per essere venduti. Un parziale carattere commerciale, su scala ridotta, hanno avuto invece gli orti botanici privati. Ad esempio, nel territorio etneo, numerosi sono stati gli orti privati a carattere familiare e i giardini pensili (definiti dal Tornabene "orticelli"), dove erano coltivate piante ed erbe officinali; in città e nei paesi erano diffusi ovunque, sia all'interno dei palazzi come attorno alle chiese, dentro i recinti dei conventi. Erano giardini ornamentali, di diletto e dimostrativi, "hortus conclusus", cioè uno spazio chiuso in cui erano coltivate piante medicinali utili, orticole e alberi da frutto.

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Le ultime dal mondo Pubblicazioni Alzheimer, trovata causa della malattia. Speranze per una nuova cura di Valeria Pini Estratto da “La Repubblica del 16 Aprile 2015 Dipartimento (da Pubmed, Marzo 2015) Dagli Stati Uniti arriva la notizia della scoperta della possibile causa principale dell'Alzheimer. I test, per ora solo su animali da laboratorio, potrebbero contribuire allo sviluppo di una nuova cura, aprendo così speranze per i pazienti. Nelle sperimentazioni si è visto che un tipo di cellule del sistema immunitario del cervello, le microglia, quando iniziano a consumare dosi abnormi di un nutriente, un aminoacido che si chiama arginina, iniziano a dividersi e cambiare. In quel momento incomincia ad apparire l'Alzheimer. Lo studio. I ricercatori statunitensi della Duke University hanno scoperto che bloccando questo processo con la somministrazione nei topi di un noto 'inibitore enzimatico', una molecola in grado di diminuire l'attività di un enzima), la 'difluorometilornitina' (Dfmo), si riduce il consumo di arginina, da parte delle microglia e si riduce sia il numero di queste cellule che delle cosiddette 'placche amiloidi'. Sono queste ultime, insieme al malfunzionamento delle proteine Tau, che, depositandosi tra i neuroni, ne alterano, rallentandolo, il funzionamento causando la demenza tipica dell'Alzheimer. I test sui topi. Per la sperimentazione i ricercatori hanno utilizzato topi da laboratorio modificati geneticamente diversi anni fa in modo tale che il loro sistema immunitario potesse essere simile a quello umano. "Se sarà accertato anche negli uomini che il consumo di arginina gioca un ruolo così importante nel processo degenerativo, forse potremmo bloccarlo ed invertire il corso della malattia", ha spiegato Carol Colton, professore di Neurologia alla Duke University School of Medicine, uno degli autori dello studio pubblicato sul Journal of Neuroscience. Secondo Colton lo studio "apre le porte ad un modo completamente diverso di pensare l'Alzheimer, in grado di farci superare il punto morto in cui ci trovavamo nella lotta contro" la malattia. Le cure. La 'difluorometilornitina' (Dfmo), la sostanza che è stata utilizzata per bloccare l'effetto dell'arginina, è già utilizzata in una serie di sperimentazioni contro alcuni tipi di tumore e potrebbe diventare un'arma per trovare una cura contro l'Alzheimer. Oggi non esistono farmaci in grado di fermare e far regredire l'Alzheimer e i trattamenti disponibili puntano semplicemente a contenere i sintomi. Per alcuni pazienti, in cui la malattia è in uno stadio lieve, farmaci come tacrina, donepezil, rivastigmina e galantamina possono aiutare a limitare l’aggravarsi dei sintomi per alcuni mesi. In genere questa malattia incomincia in modo subdolo e non è facile da identificare. La persona incomincia a dimenticare alcune cose, per arrivare al punto in cui non riescono più a riconoscere nemmeno i familiari e hanno bisogno di aiuto anche per le attività quotidiane più semplici. Mezzo milione di malati in Italia. La demenza di Alzheimer oggi colpisce circa il 5% delle persone con più di 60 anni e in Italia le stime ufficiali parlano di circa 500mila ammalati. È la forma più comune di demenza senile, uno stato provocato da una alterazione delle funzioni cerebrali che implica serie difficoltà per il paziente nel condurre le normali attività quotidiane. Entro il 2050 il numero di persone che nel mondo soffriranno di demenza salirà a circa 135 milioni di persone. Puzzo D, Bizzoca A, Loreto C, Guida CA, Gulisano W, Frasca G, Bellomo M, Castorina S, Gennarini G, Palmeri A. Role of F3/contactin expression profile in synaptic plasticity and memory in aged mice. Neurobiol Aging. 2015 Apr;36(4):1702-15. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2015.01.004. Teich AF, Nicholls RE, Puzzo D, Fiorito J, Purgatorio R, Fa' M, Arancio O. Synaptic therapy in Alzheimer's disease: a CREB-centric approach. Neurotherapeutics. 2015 Jan;12(1):29-41. doi: 10.1007/s13311014-0327-5. Costa L, Sardone LM, Lacivita E, Leopoldo M, Ciranna L Novel agonists for serotonin 5-HT7 receptors reverse metabotropic glutamate receptor-mediated long-term depression in the hippocampus of wild-type and Fmr1 KO mice, a model of Fragile X Syndrome. Front Behav Neurosci. 2015 Mar 12;9:65. doi: 10.3389/fnbeh.2015.00065 Attività Congressuali Lo scorso 17 Marzo, la Prof.ssa Daniela Puzzo, membro della Sezione di Fisiologia, ha aperto la Brain Week presso l’Università di Ancona tenendo una lecture dal titolo: Dr Jekill e Mr Hyde, lo strano caso della proteina beta-amiloide tra sinapsi, invecchiamento e malattia di Alzheimer.

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