Inattivazione tramite plasma atmosferico non termico di Paenibacillus larvae, l’agente responsabile della peste americana delle api (Apis mellifera)

Perché la salute delle api ci riguarda tutti

Le api da miele fanno molto più che produrre miele: impollinano molte delle frutta, noci e verdure che finiscono sulle nostre tavole. Una delle malattie più devastanti che minacciano queste api è la peste americana, che uccide le larve in sviluppo e può spazzare via intere colonie. Poiché il batterio responsabile di questa malattia forma spore estremamente resistenti, gli apicoltori spesso devono bruciare gli alveari infetti per arrestarne la diffusione. Questo studio esplora un nuovo strumento privo di sostanze chimiche — il plasma atmosferico non termico, chiamato talvolta “plasma freddo” — per valutare se possa indebolire questo batterio e contribuire a proteggere le colonie di api.

Una malattia ostinata dell’alveare

La peste americana è causata da un batterio chiamato Paenibacillus larvae. Le giovani larve d’api si infettano quando ingeriscono spore miscelate nel loro alimento. Una volta nello stomaco, le spore si attivano, si moltiplicano e infine invadono il corpo della larva, uccidendola. La larva morta si disidrata formando una scala dura e filamentosa piena di milioni di nuove spore che possono rimanere infettive sulle attrezzature dell’alveare per decenni. I metodi di controllo attuali includono antibiotici e, in molti luoghi, la distruzione di intere colonie. Gli antibiotici non uccidono le spore, possono lasciare residui nel miele e possono favorire ceppi resistenti ai farmaci, perciò c’è una forte spinta a trovare alternative più sicure e sostenibili.

Cosa offre il plasma freddo

Il plasma è talvolta definito il quarto stato della materia — un gas in cui alcune particelle sono cariche. In questo lavoro i ricercatori hanno utilizzato un piccolo getto che genera plasma a partire dall’aria o dall’argon a temperatura ambiente, sufficientemente delicato per materiali sensibili al calore. Questo tipo di plasma è ricco di forme altamente reattive di ossigeno e azoto, insieme a particelle cariche e a una certa quantità di luce ultravioletta. Questi componenti, insieme, possono attaccare la superficie esterna dei microrganismi, danneggiare le loro proteine e il materiale genetico e infine indurne la morte. Il team ha prima confermato che i loro plasma ad aria e ad argon producevano molte di queste specie reattive, quindi ha testato quanto bene potessero fermare la crescita di P. larvae in condizioni di laboratorio controllate.

Sottoporre i batteri al plasma

Quando P. larvae è stato coltivato su piastre di agar ed esposto direttamente al getto di plasma, sia i trattamenti con aria sia con argon hanno creato zone chiare prive di batteri, dimostrando una forte soppressione della crescita. Il plasma d’aria ha generato gli spazi più estesi, in particolare con tempi di esposizione maggiori. Nelle sospensioni liquide di batteri, entrambi i gas hanno nuovamente ridotto il numero di cellule vitali, con effetti maggiori all’aumentare del tempo di esposizione; in questo caso il plasma di argon ha determinato la maggiore diminuzione delle cellule vitali dopo dieci minuti. Microscopia e test biochimici hanno rivelato cosa accadeva alle cellule: i batteri trattati con plasma hanno perduto DNA e proteine, sono risultati “morti” nella colorazione live/dead e hanno mostrato superfici ruvide, ammaccate e collassate al microscopio elettronico. Questi cambiamenti indicano danni severi all’inviluppo batterico e agli elementi interni.

Testare l’approccio su vere larve d’api

Per verificare se questi effetti di laboratorio avessero rilevanza in un ospite vivo, gli scienziati hanno alimentato larve di ape allevate in laboratorio con cibo contenente batteri non trattati oppure batteri precedentemente esposti a plasma d’aria o d’argon. Le larve alimentate con P. larvae non trattato hanno mostrato i carichi batterici più elevati, confermando l’infezione riuscita. Quelle alimentate con batteri trattati con plasma d’aria non presentavano P. larvae rilevabile, mentre le larve che avevano ricevuto batteri trattati con argon avevano meno batteri rispetto ai controlli completamente infettati. Nonostante questa chiara riduzione del carico batterico, le curve di sopravvivenza su sette giorni sono risultate simili tra tutti i gruppi, inclusi i controlli non infettati. In altre parole, nelle specifiche condizioni di questo esperimento, l’indebolimento dei batteri non si è ancora tradotto in un miglioramento evidente della sopravvivenza a breve termine delle larve.

Cosa significa per la protezione futura degli alveari

Complessivamente, lo studio mostra che il plasma freddo può danneggiare significativamente e ridurre la vitalità del batterio che causa la peste americana, sia nelle piastre petri sia nei batteri somministrati alle larve d’api. Il plasma d’aria è risultato particolarmente efficace su superfici solide, mentre il plasma di argon ha mostrato effetti marcati in soluzione liquida, sottolineando che il tipo di gas e l’assetto del trattamento sono importanti. Tuttavia, poiché la sopravvivenza delle larve non è migliorata nel breve termine, sono necessarie ulteriori perfezionamenti — in particolare metodi che inattivino in modo affidabile le spore resistenti e riducano i fattori di virulenza batterica. Se queste sfide verranno superate e saranno sviluppati dispositivi su scala di campo, il plasma non termico potrebbe diventare uno strumento di disinfezione rapido e privo di residui per le attrezzature degli alveari, offrendo agli apicoltori un modo per combattere una malattia notoria senza dipendere esclusivamente da antibiotici o dalla distruzione delle colonie.

Citazione: Boonmee, T., Sinpoo, C., Nakpla, S. et al. Non-thermal atmospheric pressure plasma inactivation of Paenibacillus larvae, the causative agent of American foulbrood in honeybees (Apis mellifera). Sci Rep 16, 11139 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40749-3

Parole chiave: malattia dell’ape, peste americana, plasma freddo, Paenibacillus larvae, salute delle api