Die Ernährung kann die Wirksamkeit von Typ-2-Diabetes-Medikamenten über seine Wirkung auf Darmbakterien verändern.

Studie zeigt Forschung veröffentlicht in Zelle am 29. August von den Gruppen um Filipe Cabreiro vom MRC London Institute of Medical Sciences und Imperial College und Christoph Kaleta von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel gezeigt, dass die Ernährung die Wirksamkeit eines Typ-2-Diabetes-Medikaments über seine Wirkung auf Darmbakterien verändern kann.

Bakterien, die sich in unserem Magen-Darm-Trakt befinden, als Darmmikrobiom bezeichnet, produzieren zahlreiche Moleküle, die Gesundheit und Krankheit beeinflussen können. Es ist bekannt, dass die Funktion des Darmmikrobioms sowohl durch die Ernährung als auch durch Medikamente wie das Medikament Metformin, die zur Behandlung von Typ-2-Diabetes verwendet wird und nachweislich die Lebensdauer mehrerer Organismen verlängert. Jedoch, das Komplizierte verstehen, multidirektionale Beziehungen zwischen Ernährung, Medikamente und das Darmmikrobiom stellen eine große Herausforderung dar. „Dieses Interaktionsnetzwerk zu entwirren ist von größter Bedeutung, da der spezifische Wirkmechanismus von Metformin noch unklar ist. “, sagt Filipe Cabreiro.

Eine neue Screening-Technik

Cabreiro und sein Team entwickelten eine innovative Vier-Wege-Hochdurchsatz-Screening-Technik, um besser zu verstehen, wie Ernährung, Medikamente und das Darmmikrobiom interagieren, um die Physiologie des Wirts zu beeinflussen. Sie benutzten den Fadenwurm C. elegans mit dem menschlichen Darmbakterium E. coli als vereinfachtes Wirt-Mikrobiom-Modell kolonisiert und Metformin in Gegenwart von Hunderten verschiedener Nahrungsbestandteile ausgesetzt.

Sie fanden heraus, dass die Behandlung mit Metformin den Stoffwechsel und die Lebensdauer des C. elegans und dass diese Wirkungen durch bestimmte Nährstoffe entweder verstärkt oder unterdrückt werden könnten. Entscheidend, Es zeigte sich, dass die Darmbakterien eine Schlüsselrolle bei der Vermittlung dieses Phänomens spielten.

Die Bedeutung der Ernährung und der Darmbakterien erklären, warum Metformin zuvor gezeigt wurde, dass es keinen Einfluss auf die Lebensdauer eines anderen häufig untersuchten Organismus hat. die Fruchtfliege. Helena Cochemé, der an dieser Studie mitgearbeitet hat, sagt:"Wie sich herausstellte, die typische Labornahrung von Fruchtfliegen ist reich an Zucker. Nachdem wir den Zucker weggenommen hatten, sahen wir auch positive Effekte von Metformin bei mit E. coli besiedelten Fruchtfliegen."

Bakterielle Nährstoffsignale sind ein zentraler Modulator von Mikroben-Wirt-Wirtschafts-Wechselwirkungen

Weitere Analysen ergaben, dass Bakterien über einen ausgeklügelten Mechanismus verfügen, der es ihnen ermöglicht, Nahrungs- und Metforminsignale zu koordinieren und ihren eigenen Stoffwechsel entsprechend neu zu verdrahten. Als Ergebnis dieser Anpassung die Bakterien akkumulieren einen Metaboliten namens Agmatin, der nachweislich für die positiven Wirkungen von Metformin auf die Gesundheit des Wirts benötigt wird.

Was ist mit Menschen?

Cabreiro hat mit Christoph Kaleta von der Universität Kiel zusammengearbeitet, um zu untersuchen, ob die gefundenen Ergebnisse in C. elegans konnte auch in der komplexeren Mikrobiota des Menschen beobachtet werden. Sie analysierten Daten zum Mikrobiom, Ernährungs- und Medikationsstatus einer großen Kohorte von Typ-2-Diabetikern und gesunden Kontrollpersonen. „Faszinierend, Wir fanden heraus, dass die Behandlung mit Metformin stark mit einer erhöhten Kapazität für die Produktion von bakteriellem Agmatin verbunden war. " sagt Kaleta. Wichtig ist, sie konnten ihre Ergebnisse in mehreren unabhängigen Kohorten von Typ-2-Diabetikern in ganz Europa reproduzieren. Außerdem, Die Bakterienarten, die als Hauptproduzenten von Agmatin gefunden wurden, waren diejenigen, von denen bekannt ist, dass sie im Darmmikrobiom von mit Metformin behandelten Typ-2-Diabetikern erhöht sind.

Auswirkungen auf die Metformin-Behandlung

Unsere Ergebnisse beleuchten, wie das komplexe Netzwerk von Wechselwirkungen zwischen Ernährung, Mikrobiota und Wirt beeinflusst die Wirksamkeit von Medikamenten. Mit unserem High-Throughput-Screening-Ansatz haben wir nun endlich ein Werkzeug an der Hand, mit dem wir dieser Komplexität begegnen können.“

Filipe Cabreiro vom MRC London Institute of Medical Sciences

Die Ergebnisse dieser Studie können dazu beitragen, Ernährungsrichtlinien oder die Entwicklung gentechnisch veränderter Bakterien zu informieren, die verwendet werden könnten, um die vorteilhaften Wirkungen von Metformin zu verstärken. Sie können auch einen wertvollen Einblick in die Beweise liefern, die darauf hindeuten, dass mit Metformin behandelte Typ-2-Diabetiker gesünder sind und länger leben als Nicht-Diabetiker.

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