Studie zeigt Akkumulation gängiger therapeutischer Medikamente durch Darmbakterien

Gängige Medikamente können sich in Darmbakterien anreichern, Eine neue Studie hat ergeben, die bakterielle Funktion zu verändern und möglicherweise die Wirksamkeit des Arzneimittels zu verringern. Diese Wechselwirkungen – beobachtet bei einer Vielzahl von Medikamenten, wie Depressionen, Diabetes, und Asthma-Medikamente – könnten Forschern helfen, individuelle Unterschiede in der Wirksamkeit und Nebenwirkungen von Medikamenten besser zu verstehen, laut der in . veröffentlichten Studie Natur .

Es ist bekannt, dass Bakterien einige Medikamente chemisch verändern können. ein Prozess, der als Biotransformation bekannt ist. Diese Studie, geleitet von Forschern der Toxicology Unit des Medical Research Council (MRC) der University of Cambridge und des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Deutschland, ist der erste, der zeigt, dass bestimmte Arten von Darmbakterien menschliche Medikamente anreichern, die Bakterienarten und ihre Aktivität verändern.

Dies könnte die Wirksamkeit des Arzneimittels sowohl direkt als auch da die Akkumulation die Verfügbarkeit des Arzneimittels für den Körper verringern könnte, und indirekt, da eine veränderte bakterielle Funktion und Zusammensetzung mit Nebenwirkungen verbunden sein könnte.

Der menschliche Darm enthält von Natur aus Gemeinschaften von Hunderten verschiedener Bakterienarten, die für Gesundheit und Krankheit wichtig sind, Darmmikrobiom genannt. Die Zusammensetzung der Bakterienarten variiert zwischen Menschen erheblich und es wurde bereits gezeigt, dass sie mit einer Vielzahl von Erkrankungen in Verbindung gebracht werden, darunter Fettleibigkeit, Immunreaktion, und psychische Gesundheit.

In dieser Studie, Die Forscher züchteten 25 gewöhnliche Darmbakterien und untersuchten, wie sie mit 15 oral eingenommenen Medikamenten interagierten. Die Medikamente wurden ausgewählt, um eine Reihe verschiedener Arten gängiger Medikamente zu repräsentieren. einschließlich Antidepressiva, von denen bekannt ist, dass sie Personen unterschiedlich betreffen und Nebenwirkungen wie Darmprobleme und Gewichtszunahme verursachen.

Die Forscher testeten, wie jedes der 15 Medikamente mit den ausgewählten Bakterienstämmen interagierte – insgesamt 375 Bakterien-Medikamenten-Tests.

Sie fanden 70 Wechselwirkungen zwischen den Bakterien und den untersuchten Medikamenten – von denen 29 bisher nicht gemeldet wurden.

Während frühere Forschungen gezeigt haben, dass Bakterien Medikamente chemisch verändern können, als die Wissenschaftler diese Wechselwirkungen weiter untersuchten, Sie fanden heraus, dass bei 17 der 29 neuen Interaktionen das Medikament reicherte sich in den Bakterien an, ohne modifiziert zu werden.

Dr. Kiran Patil, von der MRC Toxicology Unit der University of Cambridge, die die Studie gemeinsam geleitet haben, sagte:"Es war überraschend, dass die Mehrheit der neuen Wechselwirkungen, die wir zwischen Bakterien und Medikamenten sahen, die Medikamente waren, die sich in den Bakterien anreicherten. weil man bisher angenommen hat, dass die Biotransformation der wichtigste Weg ist, mit dem Bakterien die Verfügbarkeit von Medikamenten beeinflussen."

"Dies werden wahrscheinlich sehr persönliche Unterschiede zwischen Individuen sein, abhängig von der Zusammensetzung ihrer Darmmikrobiota. Wir haben sogar Unterschiede zwischen verschiedenen Stämmen derselben Bakterienart gesehen."

Beispiele für Medikamente, die sich in Bakterien angereichert haben, sind das Antidepressivum Duloxetin und das antidiabetische Rosiglitazon. Bei einigen Medikamenten, wie Montelukast (ein Asthma-Medikament) und Roflumilast (gegen chronisch obstruktive Lungenerkrankung), beide Veränderungen traten bei verschiedenen Bakterien auf – sie wurden von einigen Bakterienarten angesammelt und von anderen modifiziert.

Sie fanden auch heraus, dass die Bioakkumulation von Medikamenten den Stoffwechsel der sich ansammelnden Bakterien verändert. Zum Beispiel, das Antidepressivum Duloxetin band an mehrere Stoffwechselenzyme innerhalb der Bakterien und veränderte deren sezernierte Metaboliten.

Die Forscher bauten eine kleine Gemeinschaft mehrerer Bakterienarten zusammen und fanden heraus, dass das Antidepressivum Duloxetin das Gleichgewicht der Bakterienarten dramatisch verändert. Das Medikament veränderte die Moleküle, die von den drogenakkumulierenden Bakterien produziert wurden, von denen sich andere Bakterien ernähren, so wuchsen die verzehrenden Bakterien viel mehr und brachten die Zusammensetzung der Gemeinschaft aus dem Gleichgewicht.

Die Forscher testeten die Effekte weiter mit C. elegans , ein Fadenwurm, der häufig verwendet wird, um Darmbakterien zu untersuchen. Sie studierten Duloxetin, von denen gezeigt wurde, dass sie sich in bestimmten Bakterien anreichern, in anderen jedoch nicht. Bei Würmern, die mit Bakterienarten gezüchtet wurden, die das Medikament nachweislich anreichern, das Verhalten der Würmer nach Duloxetin-Exposition verändert war, verglichen mit Würmern, die mit Bakterien gezüchtet wurden, die kein Duloxetin akkumulierten.

Dr. Athanasios Typas, von EMBL, die die Studie gemeinsam geleitet haben, sagte:"Erst jetzt erkennen die Menschen, dass Medikamente und unser Mikrobiom sich gegenseitig mit kritischen Folgen für unsere Gesundheit beeinflussen."

Dr. Peer Bork, vom EMBL und einem Co-Leiter der Studie, sagte:"Dies erfordert, dass wir damit beginnen, das Mikrobiom als eines unserer Organe zu behandeln."

Die nächsten Schritte für uns werden darin bestehen, diese molekulare Grundlagenforschung voranzutreiben und zu untersuchen, wie die Darmbakterien eines Individuums mit den unterschiedlichen individuellen Reaktionen auf Medikamente wie Antidepressiva zusammenhängen – Unterschiede in der Reaktion, die benötigte Medikamentendosis, und Nebenwirkungen wie Gewichtszunahme. Wenn wir charakterisieren können, wie Menschen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung ihres Mikrobioms reagieren, dann könnten medikamentöse Behandlungen individualisiert werden."

Dr. Kiran Patil, MRC Toxikologie-Einheit, Universität von Cambridge

Die Forscher weisen darauf hin, dass sich die Studienergebnisse nur auf Bakterien beziehen, die im Labor gezüchtet wurden, und es bedarf weiterer Forschung, um zu verstehen, wie sich die Bioakkumulation von Medikamenten durch Darmbakterien im menschlichen Körper manifestiert.

Die Studie begann als Kooperationsprojekt am EMBL Heidelberg und wurde in der Gruppe von Kiran Patil nach seinem Umzug nach Cambridge abgeschlossen. Beteiligt waren Forscher von EMBLs Typas, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz, und Beck-Gruppen und das Savitski-Team, auch die Genomik, Proteomik, und Metabolomics Core Facilities am EMBL Heidelberg.

Diese Studie wurde von der Europäischen Kommission Horizon 2020 finanziert, MRC und EMBL.

Dr. Megan Dowie, Leiter Molekulare und Zelluläre Medizin am MRC, sagte:"Diese Studie unterstreicht die Bedeutung des Mikrobioms bei der Wirkstoffabgabe, Wirksamkeit und Sicherheit. Es gibt noch vieles, was über das Mikrobiom noch nicht gut verstanden ist und es ist klar, dass weitere Arbeit geleistet werden muss, um die wichtigen molekularen Aspekte zu verstehen, die hier involviert sind. was sich positiv auf die Reaktion einer Person auf eine Reihe häufig verwendeter Medikamente auswirken könnte."

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