La vera storia di Balto: come un cane da slitta salvò una città dalla difterite

“Non è cane, non è lupo. Sa soltanto quello che non è”. I nostalgici degli anni ‘90 e fan della Disney sanno sicuramente da dove è tratta questa citazione e di chi stiamo parlando. Per tutti gli altri: l’articolo di oggi ha come protagonisti la difterite, i cani da slitta (tra cui Balto, ovviamente), l’Alaska, e la “Corsa del Siero” (o Great Race of Mercy) degli anni ‘20.

Una corsa di oltre mille chilometri per salvare Nome

All'inizio del 1900 la maggior parte delle remote città dell'Alaska erano praticamente inaccessibili durante l'inverno. I binari del treno collegavano le città più grandi, ma il modo più affidabile per viaggiare, soprattutto quando scendeva molta neve, rimaneva la slitta trainata dai cani. Guidate dai cosiddetti "musher" - così si chiamano i conducenti di tali slitte - e trainate da una muta di husky siberiani, queste slitte venivano utilizzate per il trasporto di persone, merci e posta durante i lunghi inverni quando il maltempo metteva fuori uso altri mezzi. Furono proprio quelle slitte e quei cani che salvarono la piccola cittadina di Nome: era l’inverno tra il 1924 e il 1925 infatti quando Curtis Welch, l'unico medico a Nome stava trattando un focolaio di casi di mal di gola e tosse nei bambini della città, che inizialmente diagnosticò come tonsillite. Quando però due dei suoi pazienti morirono, si rese conto di trovarsi di fronte a qualcosa di molto più grave: la difterite, una malattia infettiva acuta estremamente contagiosa causata dal batterio Corynebacterium diphtheriae.

La difterite

Il batterio Corynebacterium diphtheriae (di cui ne esistono quattro biotipi diversi) si diffonde per contatto diretto con un paziente infetto, attraverso particelle di muco espulse tramite tosse o starnuti. Una volta entrato nel nostro organismo, il batterio rilascia una tossina in grado di danneggiare (o addirittura distruggere) tessuti e organi. A seconda del tipo di batterio, le zone colpite possono essere gola, naso o tonsille, ma anche, più raramente, cute, vagina e congiuntiva. Nei casi di difterite faringea e laringea, quando le cellule morte e morenti si staccano dal naso e dalla gola della vittima e si mescolano con le colonie batteriche in crescita, formano dei rivestimenti grigi spessi e coriacei chiamati pseudomembrane che, aderendo alle mucose, ostruiscono il passaggio di aria, soprattutto in inspirazione. Senza trattamento, la malattia uccide più della metà delle sue vittime. Fortunatamente, esiste una cura dagli anni ‘20 del secolo scorso: uno studio di fine ‘800 aveva dimostrato che, grazie al trattamento con l'antitossina difterica, il bilancio delle vittime della difterite scendeva a uno su dieci. L’antitossina veniva recuperata dagli anticorpi dei cavalli, meno suscettibili alla malattia, ai quali veniva appunto iniettata la tossina difterica per poter sfruttare la loro risposta immunitaria. Dalla fine degli anni 30 è disponibile il vaccino per prevenire la malattia, vaccino raccomandato a tutti i bambini dal 12esimo mese.

La Corsa del Siero

Sfortunatamente per i residenti di Nome, la fornitura di antitossina della città era scaduta.

Per evitare che l'epidemia peggiorasse ulteriormente, Welch mise l'intera città in quarantena per ridurre la diffusione tra le famiglie e impedire che la malattia raggiungesse il resto della regione. Senza l'antitossina, però, migliaia di persone erano a rischio di infezione e morte.

L’unica speranza: 300.000 unità di antitossina spedite in treno da parte di un ospedale di Anchorage. La spedizione arrivò fino a Nenana, città ancora molto distante da Nome (più di mille chilometri!). Gli aerei dell'epoca erano a cabina di pilotaggio aperta e, a quelle condizioni metereologiche, nel mezzo dell'inverno, non erano un'opzione. Così il governatore dell'Alaska si rivolse a 20 delle migliori mute di cani da slitta per organizzare una staffetta, con la speranza che potessero portare il prezioso siero da Nenana a Nome.

In cinque giorni, 20 musher e 150 cani trasportarono un pacco da 9 chilogrammi di antitossina, in condizioni di bufera di neve e temperature di -45 gradi Celsius, lungo un percorso che normalmente avrebbe richiesto dalle tre alle quattro settimane per essere completato. Una sfida contro il tempo che fece le sue vittime: quattro degli animali morirono nel tragitto. L'ultima squadra, condotta dal musher Gunnar Kaasen e dal suo cane guida Balto, viaggiò fino a Nome in condizioni estremamente impegnative: la bufera di neve era talmente forte che Kaasen, avendo la visibilità drasticamente ridotta, dovette affidarsi al senso dell'olfatto di Balto per dirigere la slitta. Il pacco arrivò a destinazione la mattina presto del 2 febbraio e, grazie alla rapida somministrazione dell'antitossina, solo cinque dei 1.400 residenti di Nome morirono durante l'epidemia. Balto, essendo il cane che completò la corsa, divenne un eroe, tanto che nel 1927 fu eretta una statua in suo onore a Central Park a New York City, tuttora presente.

La terribile situazione di Nome alimentò una campagna da parte dei funzionari sanitari per vaccinare ampiamente contro la difterite negli Stati Uniti, che continua ancora ai giorni nostri con il vaccino DTaP, negli USA e nel mondo. In Italia la vaccinazione contro la difterite è diventata obbligatoria dal 1939, portando alla diminuzione del numero dei casi negli anni fino a diventare, oggigiorno, una malattia sporadica. Se negli anni '20 c'erano centinaia di migliaia di casi e decine di migliaia di morti per difterite ogni anno, nel periodo tra 2000 e 2018 l’Italia ha registrato solo 5 casi di difterite, sia di natura respiratoria che cutanea.

Per celebrare la magnifica impresa di Balto e dei suoi compagni di muta, ancora oggi, ogni anno dal 1973, diverse squadre corrono l’Iditarod, una gara di corsa di cani da slitta sullo stesso percorso di circa 1500 chilometri che i venti mushers percorsero in condizioni estreme per salvare Nome.

Debra Barki

Quanto è pulita l'acqua in piscina?

L’estate è cominciata e il clima si fa sempre più caldo. Cosa c'è di meglio di un rinfrescante tuffo in piscina? Ma ecco balenare nella mente un dubbio che fa prendere alla nostra giornata una piega diversa: qualcuno avrà fatto pipì in piscina? E se sì, quanta urina c'è nell’acqua?

Il protagonista del nostro articolo è la ricerca della dottoranda Lindsay Blackstock, che ha provato a dare risposta a questo suo dubbio, calcolando la quantità di urina presente nelle piscine.

Studentessa di dottorato in tossicologia analitica e ambientale presso l'Università di Alberta, Lindsay Blackstock ha raccolto campioni di acqua da piscine pubbliche e private al fine di misurare la quantità di urina al loro interno. Invece che indagare la presenza di urea, che potrebbe avere altre sorgenti oltre all’urina, la Blackstock ha misurato la concentrazione di acesulfame K, dolcificante artificiale generalmente presente negli alimenti trasformati e bevande gassate, presente nelle urine perché non viene digerito dal nostro corpo. Nella ricerca sono state campionate 20 piscine e 10 vasche idromassaggio pubbliche, nelle quali la concentrazione media di acesulfame K è risultata di 470 ng/L per le piscine, e di 2247 ng/L per le vasche idromassaggio.

In media, quindi, la Blackstock ha rilevato 75 litri di urina per piscina; ma se volessimo generalizzare? Qual potrebbe essere la quantità di urina in qualsiasi piscina? A rispondere a questa domanda è il blogger e ingegnere statunitense Mark Rober, che basandosi sui dati raccolti dalla stessa Blackstock, ha ricavato una semplice equazione per capire quanti litri di urina corrispondessero a una specifica concentrazione di acesulfame K. L'equazione, secondo Rober, dipenderebbe unicamente dal numero di persone presenti in piscina, e quindi generalizzerebbe il calcolo per ogni situazione. Più specificatamente, per ottenere i litri di urina presenti in piscina (in media) bisognerebbe moltiplicare il numero di nuotatori per 4.6.

La Blackstock ha sicuramente confermato una paura comune: la gente fa pipì in piscina. E se da una parte siamo però rassicurati dal fatto che l’urea sia di fatto diluita all’interno della piscina, quanto possiamo stare tranquilli che i sistemi di purificazione dell’acqua funzionino a dovere su quella che, nostro malgrado, è presente?

La risposta è il cloro

Parliamo soprattutto di cloro, la sostanza più comunemente utilizzata nel trattamento dell'acqua delle piscine; il cloro non solo elimina batteri e alghe mediante un'azione disinfettante, ma ossida anche altri componenti come la semplice sporcizia.

Il cloro può essere utilizzato in varie formulazioni. A causa dei rischi associati al suo stoccaggio e utilizzo, sotto forma di gas di cloro (Cl2) è ormai usato raramente. Ultimamente tendono a essere usati sali di ipoclorito (NaClO) e cloruro di calcio (Ca(ClO)2) che impediscono la dissoluzione del solfato di calcio, componente leggermente solubile presente nelle stuccature delle piastrelle delle piscine.

Quando il cloro (in qualsiasi forma) viene aggiunto all'acqua, si produce un acido debole chiamato acido ipocloroso (HClO). È questo acido, non il cloro in sé, che attribuisce all'acqua la capacità di ossidare agenti inquinanti e permette che si disinfetti. Una corretta clorazione e filtrazione conferisce all'acqua della piscina il suo aspetto limpido e scintillante.

In acqua, l’acido ipocloroso esiste in equilibrio con l'ossidante più debole, lo ione ipoclorito. La concentrazione combinata di queste due sostanze chimiche nell'acqua della piscina viene definita "cloro libero disponibile" (Free avaiable chlorine - FAC). Gli ioni ipoclorito vengono rapidamente disgregati dai raggi UV causando il 90% della perdita di FAC nelle piscine all'aperto. Ciò significa che le piscine all'aperto richiedono una clorazione più frequente o l'aggiunta di altri prodotti chimici per stabilizzare i livelli di FAC rispetto, per esempio, ad una piscina al chiuso, meno esposta ai raggi solari.

In realtà, c’è un’altra ragionevole motivazione che dovrebbe allontanarci dall’urinare in piscina, oltre a questioni igieniche e di convivenza civile; si tratta delle indesiderabili reazioni chimiche che possono essere generate. L'ammoniaca e i composti simili all'ammoniaca come l’acido urico presenti nel sudore e nelle urine umane reagiscono con l'acido ipocloroso, producendo clorammine, le vere responsabili dell'odore caratteristico delle piscine. Oltre a conferire il caratteristico odore (erroneamente chiamato “odore di cloro”) le clorammine, soprattutto le tricloroammine, causano anche l’arrossamento degli occhi. Non solo, la tricloroammina è causa anche di asma, che infatti è più probabile che si verifichi tra i nuotatori professionisti rispetto a qualsiasi altro atleta di alto livello.

Sebbene considerato giustamente un tabù, il 19% degli adulti ha ammesso di aver urinato in piscina almeno una volta, persino Michael Phelps!

Debra Barki

Marine Drug Discovery: un approccio marino alla medicina

Il mare. La più grande fonte pulsante di biodiversità del pianeta, purtroppo spesso guardata con poca consapevolezza della sua importanza e, al tempo stesso, fragilità. Oggi ci soffermeremo piuttosto su come, da questo ricettacolo evolutivo della vita, la ricerca medica-farmacologica abbia trovato un vero e proprio punto di riferimento. No, non ci sono ricercatori palombari che testano i pesci ago per fare iniezioni, oppure primari che mettono alla prova i pesci chirurgo per renderli validi assistenti di sala operatoria; ma non si sa mai, potrebbero essere delle buone idee per il futuro!

Un concetto che sembra un po’ un cliché che riassume a grandi linee l’evoluzione è, parafrasando, “adattati o schiatti!”. Nonostante ci sarebbe da trattare per ore questo argomento, effettivamente un buon fondo di verità c’è. Per colonizzare stabilmente e sopravvivere in un ambiente ricco di organismi viventi, nel corso dell’evoluzione le varie specie sono state necessariamente selezionate grazie a caratteristiche uniche e che le hanno favorite rispetto ad altre. Tra queste unicità c’è lo sviluppo di metaboliti secondari, ovvero molecole non essenziali ma necessarie per svolgere le funzioni più disparate, dalla competizione fra specie alla prevenzione di infezioni e/o patologie. Ed è qui che si sofferma volentieri l’attenzione dei ricercatori. Nel momento in cui la molecola può avere delle proprietà di interesse medico-farmacologico, si definisce più propriamente come “natural compound” (o più semplicemente, per non fare troppo gli anglofoni, “sostanze naturali”). Un primo esempio molto promettente è l’amfidinolo-2 (AM2), un metabolita isolato dal dinoflagellato Amphidinium carterae (una microalga facente parte della comunità planctonica).

Diversi studi hanno osservato come questa molecola sia in grado di esercitare una efficace e selettiva attività citotossica nei confronti di linee cellulari di cancro e carcinoma del colon umano, così come anche per cellule di carcinoma mammario. Ciò avviene attraverso un riconoscimento preferenziale di membrane cellulari a un basso contenuto di steroli, cioè una particolare categoria di lipidi (come ad esempio il colesterolo). Ma come riesce l’AM2 a riconoscerle? Semplice: sfrutta come bersaglio alcune regioni della membrana in cui si concentrano questi lipidi (chiamate per l’appunto “zattere lipidiche”). A questo punto può indurre in modo specifico l’apoptosi delle sole cellule neoplastiche.

“Ok, tutto bellissimo, ma cosa spingerebbe ad investire in queste minuscole alghe per creare nuove terapie?” potreste domandarvi. Beh, i costi ridicoli nella coltivazione dell’organismo (e quindi anche nel produrre la molecola stessa) sarebbero già un aspetto da non trascurare, ma anche la possibilità di aggirare la farmaco-resistenza delle cellule tumorali a molti chemioterapici attualmente utilizzati è di certo altrettanto importante. Non ve lo aspettavate da questo piccoletto, eh?

Morfologia delle cellule di Amphidinium carterae

Passiamo invece al gruppo di organismi considerato come la miniera d’oro dei natural compounds marini (alcuni dei quali attualmente commercializzati, dopo alcune modifiche molecolari), i Poriferi, ovvero le spugne. Nonostante siano organismi estremamente primitivi, la loro sopravvivenza fino ad oggi la devono proprio alla biosintesi di metaboliti ad azione terapeutica, ritagliandosi così un piccolo posticino nel grande “disegno” dell’evoluzione.

L’halicondrina B ne è un esempio: questo macrolide, isolato a partire dalla spugna giapponese di profondità Halichondria okadai, è in grado di inibire la polimerizzazione della tubulina durante il processo mitotico nelle cellule tumorali. Ad oggi l’analogo prodotto di sintesi chimica, ovvero l’eribulina (sotto il nome commerciale di Halaven), viene usato in terapie per le metastasi al seno.

Altrettanto sorprendente è l’azione della spongouridina, un nucleoside con una particolare propensione a ritorcersi contro i virus. Ma andiamo con ordine: cos’è un nucleoside? Semplicemente è l’insieme di zucchero e base azotata contenuti all’interno di un nucleotide, che invece rappresenta uno dei tantissimi “mattoncini” che formano il DNA e/o RNA. Dal momento che la spongouridina ha una struttura molto simile al nucleoside uridina, le particelle virali inizialmente la inseriscono nelle catene nascenti di DNA o RNA da usare come stampo per replicarsi. Questo potrebbe far pensare quindi che il nostro composto di origine spongina possa essere un valido elemento nel “malvagio” piano di conquista dell’organismo da parte del virus. Al contrario! Infatti interpreta, come in ogni thriller poliziesco che si rispetti, il classico ruolo dell’agente sotto copertura. La spongouridina è in grado di inibire la replicazione virale perché, pur essendo molto simile, non è completamente identica all’uridina: di conseguenza non potrà essere letta correttamente dalle polimerasi sfruttate dal virus, interrompendo la creazione di nuove progenie. Dopo essere stata scoperta nella spugna caraibica Tethya crypta, con opportune modifiche la molecola viene commercializzata come Aciclovir® (comunissimo antivirale impiegato nel trattamento dei fastidiosi herpes).

Sponge Guide (Universidad Nacional de Colombia) – Tethya crypta

Affacciamoci ora invece alla cronaca attuale

Sin dall’inizio della pandemia da SARS-CoV-2, si è vista una sempre più pressante dipendenza dei pazienti dalle apparecchiature in terapia intensiva. Il motivo? Si è evidenziato, grazie ad alcuni studi, che i pazienti gravemente colpiti dalla COVID-19 soffrano di una significativa diminuzione delle concentrazioni di emoglobina (Hb), andando a compromettere l’efficienza di ventilazione dei tessuti da parte dei globuli rossi (i quali trasportano al proprio interno, attraverso la circolazione, l’Hb). Ciò sta spingendo la ricerca a sviluppare delle soluzioni, tra cui alcuni studi sul verme marino Arenicola marina! Sì, avete letto bene, proprio un verme!

L’A. marina possiede una particolare emoglobina, detta anche Hemarina M101, che presenta a sua volta alcune proprietà uniche rispetto a quella dei vertebrati (come l’uomo): oltre a poter trasportare una quantità molto maggiore di ossigeno, l’M101 può svolgere anche una funzione antiossidante grazie al gruppo metallico rame-zinco presente al suo interno. Ciò permette di proteggere i tessuti dai danni cellulari, a livello di membrana e DNA, da parte di specie radicaliche. Ad aumentare l’efficienza di ventilazione da parte dell’emoglobina del nostro vermetto, vi è da considerare che si tratta di un trasportatore respiratorio extracellulare. Beh, e come migliorerebbe la situazione?” potreste chiedervi. Essendo molto più piccola dei globuli rossi in cui è contenuta l’Hb umana, la M101 può diffondere facilmente anche nella microcircolazione. Inoltre, la capacità di operare a temperature molto variabili, la renderebbe anche un valido trasportatore respiratorio da usare durante le perfusioni di organi trapiantabili, mantenendo quindi integre le funzioni di quest’ultimi. Che dire, se questo studio andasse a buon fine, sarebbe letteralmente rivoluzionario per la medicina!

WoRMS (World Register of Marine Species) – Arenicola marina

La natura marina perciò non è solamente una potente ma fragile fonte di biodiversità, che ammiriamo per il suo fascino e che siamo chiamati a salvaguardare. È allo stesso tempo anche una fonte illimitata di possibilità e alternative che, spesso e volentieri, funzionano meglio di ciò che abbiamo scoperto o ideato in secoli e secoli di innovazione. Quindi la ricerca sempre più crescente di risposte nella natura, anche per problemi apparentemente impensabili, può diventare un tassello molto importante per la medicina e non solo. Basta solo sapere dove cercare e avere un pizzico di fortuna, che non guasta mai!

Marco de “La Rotta dello Zefiro”