La prevalenza di Staphyloccocus aureus resistente alla meticillina (MRSA) come agente patogeno negli ospedali e in altri contesti comunitari sottolinea l’importanza di sradicare l’infezione.1 Poiché MRSA non è suscettibile agli antibiotici comunemente usati, si cercano agenti antimicrobici alternativi per la sua eliminazione. Un’area di interesse coinvolge l’uso dell’olio dell’albero del tè, che gli studi hanno dimostrato di trattare efficacemente le infezioni di batteri resistenti ai farmaci, tra cui MRSA.2
Introduzione
Staphyloccocus aureus, più comunemente noto come batterio stafilococco o MRSA, è un batterio anaerobico Gram-positivo a forma di coccus raffigurato nella Figura 1.1 MRSA è un tipo di batterio stafilococco resistente agli antibiotici beta-lattamici, come penicillina, amoxicillina, oxacillina e meticillina. MRSA sta diventando resistente anche alla mupirocina, l’attuale antibiotico standard usato nel trattamento dell’infezione da MRSA.3. MRSA spesso colonizza la pelle o le narici di individui sani, ed è relativamente innocuo in questi siti.1 Se S. aureus entra nel corpo (ad esempio, ferite, tagli), può causare infezioni. In tali casi, l’infezione da MRSA può variare da lieve (ad esempio, brufoli) a pericolosa per la vita (ad esempio, infezione del flusso sanguigno, delle articolazioni o delle ossa).1 MRSA si diffonde attraverso il contatto e più comunemente viene contratto in ambienti pubblici, in particolare negli ospedali.
L’olio dell’albero del tè (TTO) è l’olio essenziale derivato per distillazione a vapore dalla pianta australiana Melaleuca alternifolia. L’olio dell’albero del tè è stato usato per secoli come antisettico topico. Si ritiene che il TTO abbia proprietà antibatteriche, antimicotiche, antivirali e antinfiammatorie se usato topicamente.4 Il TTO può essere trovato come additivo in prodotti di bellezza e di salute, tra cui shampoo, sapone e spray nasale. Sebbene gli aneddoti storici sostengano le proprietà medicinali del TTO, sono stati condotti pochi studi clinici a sostegno di tali affermazioni. Gli studi clinici, per quanto pochi, indicano che l’olio dell’albero del tè può trattare l’infezione della pelle causata da MRSA.4 Le proprietà antimicrobiche dell’olio dell’albero del tè sono attribuite all’appartenenza a una classe di sostanze chimiche note come terpeni, in particolare il terpinen-4-olo.4 Gli effetti battericidi dell’olio dell’albero del tè rendono questo estratto vegetale una plausibile aggiunta o integrazione a un piano di trattamento di MRSA.
Composizione e chimica dell’olio dell’albero del tè
Il TTO disponibile in commercio è una composizione di quasi 100 composti chimici determinati mediante gascromatografia-spettrometria di massa.5 Il TTO è composto principalmente da una classe di sostanze chimiche chiamate monoterpeni. Tipicamente, i monoterpeni sono idrocarburi aromatici volatili che sono lipofili, cioè possono dissolversi nei grassi o nei lipidi.4
Terpinen-4-olo, illustrato nella Figura 2, è il composto monoterpenico specifico ritenuto il principale responsabile dell’attività antimicrobica della TTO. Questo composto idrocarburico ha un gruppo alcolico attaccato al quarto carbonio. Come tutti i monoterpeni, la struttura prevalentemente idrocarburica del terpinen-4-olo conferisce alla molecola proprietà lipofile.4 I ricercatori sostengono che la natura lipofila dei monoterpeni contribuisce alla sua attività antimicrobica, anche se i dettagli esatti del meccanismo antimicrobico non sono attualmente noti.4 Altri composti monoterpenici nel TTO includono 1,8-cineolo, terpinolene e α-terpineolo, le cui proprietà medicinali sono anch’esse oggetto di studio.4
La composizione TTO è disponibile in commercio in vari chemiotipi. Il chemiotipo più comune è il chemiotipo terpinen-4-olo, dove il terpinen-4-olo comprende dal 30 al 40% del TTO disponibile in commercio.4 Una composizione relativamente alta di terpinen-4-olo è più comune nella produzione commerciale a causa del suo dimostrato ampio spettro di attività biologiche. 4,5
Attività antimicrobica: Danno alla membrana citoplasmatica
Il bersaglio dell’attività antimicrobica della TTO, e la ragione principale della sua efficacia in laboratorio e clinica, sarebbe la membrana citoplasmatica di MRSA. La membrana cellulare batterica separa fisicamente l’ambiente interno della cellula dall’ambiente esterno. È selettivamente permeabile alle molecole organiche e agli ioni. Come tale, regola il movimento dell’acqua e di altre sostanze dentro e fuori la cellula.6 Se la permeabilità della membrana fosse compromessa, la barriera tra l’ambiente interno ed esterno sarebbe indebolita. Di conseguenza, il materiale estraneo potrebbe entrare più facilmente nella cellula mentre il materiale citoplasmatico potrebbe lasciarla più facilmente (come mostrato nella Figura 3).7,2
Sulla base della lipofilia della molecola di terpinen-4-olo e di altri componenti del TTO, i ricercatori hanno proposto che il TTO possa inserirsi e danneggiare le membrane biologiche ricche di lipidi.4 Gli studi che esaminano l’integrità della membrana dopo il trattamento con il TTO indicano che l’olio essenziale disturba la funzione vitale della membrana biologica 7,2
Uno studio in vitro (cioè in laboratorio) di Cox et al. ha trovato che il trattamento con il TTO disturbava la permeabilità della membrana di MRSA, che permetteva allo ioduro di propidio, una sostanza estranea, di entrare nella cellula e agli ioni di potassio, parte del materiale citoplasmatico, di lasciarla.7 Un altro studio in vitro ha dimostrato che l’MRSA trattato con TTO aveva una maggiore suscettibilità al cloruro di sodio (NaCl), una tossina cellulare.2 Da queste prove, i ricercatori credevano che la TTO alterasse la membrana cellulare.
La perdita di materiale intracellulare e l’incapacità di mantenere la regolazione osmotica è coerente con un meccanismo d’azione che coinvolge la perdita di integrità della membrana. Nonostante l’evidenza del danno alla membrana citoplasmatica, il meccanismo molecolare di questa compromissione è ancora sconosciuto e richiede ulteriori ricerche.4
Trattamento ed efficacia
Gli sforzi per convalidare le proprietà terapeutiche del tea tree oil (TTO) hanno prodotto studi in vitro e clinici che mostrano che il trattamento con TTO eradica e riduce l’infezione da MRSA, rispettivamente. Mentre la TTO mostra efficienza in vitro e clinica, la TTO non ha dimostrato di prevenire la colonizzazione iniziale di MRSA. Diversi studi descritti di seguito e illustrati dalla Figura 4, supportano le affermazioni sostenute dai guaritori tradizionali che la TTO è un agente antimicrobico efficace.
Efficacia in vitro
L’efficacia del tea tree oil (TTO) contro MRSA è stata dimostrata in studi di laboratorio utilizzando campioni coltivati di S. aureus. Uno studio in vitro di May et al. ha mostrato che il 99,9% dell’isolato MRSA è stato ucciso dal TTO entro 4 ore e che tutto è stato sradicato dopo 6 ore di esposizione continua al 5% di TTO.8 Questi risultati suggeriscono che le proprietà antimicrobiche del TTO lo rendono un buon agente per controllare MRSA e ridurre la sua trasmissione tra gli esseri umani.
Efficacia clinica
L’efficienza del TTO nello sradicare le colture di MRSA in vitro ha portato a test clinici con pazienti umani usando prodotti arricchiti con TTO. Il TTO può essere aggiunto a prodotti commerciali, come il lavaggio del corpo, la crema per la pelle e la pomata nasale grazie alle sue proprietà antimicrobiche. L’efficacia clinica del lavaggio del corpo e delle creme con TTO come agente di decolonizzazione per MRSA è stata sostenuta da Caelli et al. e Dryden et al..9, 3 Entrambi i ricercatori hanno trovato che il trattamento con TTO è efficace quanto il regime di trattamento standard, indicando che il trattamento con TTO può migliorare un regime di eradicazione di MRSA.
Caelli et al. hanno determinato clinicamente che il trattamento TTO era efficace quanto il trattamento medico standard per l’MRSA.9 Caelli ha confrontato l’efficacia del trattamento TTO con quella dei trattamenti standard contro l’MRSA, come misurato dalle concentrazioni di MRSA post-trattamento sulla pelle e nel naso dei pazienti umani.9 Rispetto al trattamento standard, il regime topico con olio dell’albero del tè ha ridotto o eliminato l’infezione da MRSA in più soggetti. Nonostante questo risultato ottimistico, la piccola dimensione del campione ha impedito che questo risultato fosse statisticamente significativo. Di conseguenza, Caelli concluse che il trattamento con TTO aveva un effetto simile al trattamento medico standard nell’eradicazione di MRSA 5
In uno studio simile, Dryden et al. trovarono che TTO eliminava le infezioni della pelle legate a MRSA meglio del trattamento medico standard.3 Lo studio clinico di Dryden ha scoperto che l’applicazione quotidiana di un lavaggio per il corpo al 5% di TTO e di una crema al 10% di TTO era più efficace del trattamento standard nel cancellare le lesioni cutanee associate all’infezione da MRSA.3 Sebbene la ricerca suggerisca l’efficacia della TTO contro l’MRSA, dovrebbero essere condotti più studi clinici per valutare in modo completo gli effetti della TTO sui pazienti con MRSA. Da questi esperimenti, la TTO è stata ritenuta sufficientemente efficace, sicura e ben tollerata per essere considerata parte di un regime di eradicazione dell’MRSA.3
Tossicità cutanea
Nonostante la caratterizzazione delle proprietà antimicrobiche della TTO, i ricercatori non hanno fatto molto lavoro sulla sicurezza e la tossicità dell’uso topico della TTO. La logica per continuare l’uso topico della TTO si basa principalmente sull’evidenza aneddotica del suo uso sicuro a basse concentrazioni.4 Non sono stati riportati decessi umani dovuti all’esposizione alla TTO.4 Anche se ci sono pochi studi scientifici sostanziali riguardanti la sicurezza della TTO, la TTO può causare reazioni irritanti o allergiche quando viene applicata alla pelle.4 Sarebbero necessarie prove più concrete della tossicità della TTO per determinare la sua concentrazione ottimale per un uso sicuro.
Suscettibilità alla resistenza agli antibiotici dopo l’esposizione alla TTO
Le forme disponibili di TTO vanno dall’olio puro ai prodotti al dettaglio per la cura della salute personale, la cura della casa e degli animali domestici.10 I preparati commerciali di TTO, che possono variare nelle concentrazioni dei suoi componenti, forniscono agli utenti maggiori opportunità di applicare la TTO a concentrazioni inefficaci. L’uso crescente di TTO implica anche che una diversità di microbi sta entrando in contatto con concentrazioni sub-letali di TTO.10 Si teme che l’esposizione di MRSA a concentrazioni sub-letali di TTO possa portare a una diminuzione della suscettibilità agli antibiotici (cioè a un aumento della resistenza agli antibiotici). 11
La resistenza agli antibiotici indotta dal TTO è improbabile
Se l’esposizione alla TTO diminuisce la suscettibilità agli antibiotici in MRSA rimane un argomento di indagine. Prove sono state presentate per entrambi i lati di questo dibattito da McMahon et al e Thomsen et al.12,13 Entrambi i ricercatori hanno usato un disegno sperimentale simile: hanno esaminato i cambiamenti nelle concentrazioni minime inibitorie (MIC) di vari antibiotici prima e dopo che MRSA è stato inoculato con olio dell’albero del tè per 72 ore. 12,13 Lo studio chiave di McMahon ha riportato che l’assuefazione degli isolati di MRSA a una concentrazione sub-letale di TTO ha aumentato la resistenza di MRSA agli antibiotici.12 Durante un tentativo di replicare i risultati di McMahon, Thomsen ha invece scoperto che l’assuefazione degli isolati di MRSA a una concentrazione sub-letale di TTO non ha aumentato la resistenza agli antibiotici di MRSA.13 Anche se i risultati di McMahon non hanno potuto essere confermati, il loro studio chiave ha stimolato una serie di ulteriori studi sulla possibilità di resistenza agli antibiotici indotta da MRSA.
Ulteriori indagini riportano che è improbabile che la TTO induca la resistenza agli antibiotici. Uno studio di Hammer et al. ha confermato l’idea di Thomsen che l’esposizione a livelli sub-letali di olio dell’albero del tè non era legata allo sviluppo di resistenza agli antibiotici.14 Hammer ha anche affermato che poiché i monoterpeni hanno come bersaglio “la struttura, la funzione e l’integrità delle membrane microbiche, sembra improbabile che sorga una vera resistenza” dall’uso di TTO.14
Implicazioni della resistenza agli antibiotici indotta dal TTO
Data l’inesplorata importanza clinica della resistenza agli antibiotici indotta dal TTO, la discussione sulla resistenza agli antibiotici indotta dal TTO rimane rilevante.12 Se si scopre che ha un impatto sulla suscettibilità agli antibiotici, le concentrazioni di TTO nei prodotti al dettaglio possono essere aumentate in modo che ci sia meno esposizione a concentrazioni sub-letali di TTO.12 Questo può essere ottenuto attraverso la legislazione o la regolamentazione della formulazione di TTO.
Conclusione
Scoprire una terapia alternativa per il trattamento di MRSA è molto importante dato che la resistenza agli antibiotici diventa più prevalente. La crescente resistenza dell’MRSA alla mupirocina, l’antibiotico principale nei trattamenti standard di eradicazione dell’MRSA, è stata notata da Dryden.3 Poiché la TTO mostra pochi segni di indurre la suscettibilità agli antibiotici nell’MRSA dopo il trattamento, un trattamento alternativo è l’uso dell’olio dell’albero del tè come agente antimicrobico.13
L’applicazione di un regime di TTO è comparabile al trattamento standard dell’MRSA nell’eradicazione dell’MRSA.9,3 Il meccanismo riportato per gli effetti battericidi della TTO è il danno alla membrana citoplasmatica, rendendo così la membrana più permeabile alle sostanze, come l’acqua.2 Un’alterata osmoregolazione può portare alla lisi cellulare.2
La ricerca attuale si concentra sul meccanismo d’azione della TTO, sulla sicurezza e sugli effetti sulla suscettibilità agli antibiotici. Sebbene il danno alla membrana citoplasmatica sia ritenuto il principale effetto battericida, il meccanismo è ancora largamente inesplorato. Altre ricerche esaminano gli effetti citotossici del tea tree oil commerciale se applicato topicamente alla pelle umana.15 Tali indagini determinerebbero la sicurezza dell’applicazione del TTO su base regolare e, auspicabilmente, la forza ottimale del TTO per la formulazione farmaceutica.
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[A cura di Karen Leung, una studentessa di Nora Sullivan in BIOL187S (Microbial Life) in The Keck Science Department of the Claremont Colleges Spring 2013.