Se sabe que las bacterias pueden modificar químicamente algunos medicamentos, un proceso conocido como biotransformación. Este estudio, dirigido por investigadores de la Unidad de Toxicología del Consejo de Investigación Médica (MRC) de la Universidad de Cambridge y el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Alemania, es el primero en demostrar que ciertas especies de bacterias intestinales acumulan drogas humanas, alterando los tipos de bacterias y su actividad.
Esto podría cambiar la eficacia del fármaco tanto directamente como ya que la acumulación podría reducir la disponibilidad del fármaco en el organismo, e indirectamente, ya que la función y la composición bacterianas alteradas podrían estar relacionadas con efectos secundarios.
El intestino humano contiene de forma natural comunidades de cientos de especies diferentes de bacterias, que son importantes para la salud y la enfermedad, llamado microbioma intestinal. La composición de las especies bacterianas varía significativamente entre las personas y anteriormente se ha demostrado que está asociada con una amplia gama de afecciones, incluida la obesidad, respuesta inmune, y salud mental.
En este estudio, los investigadores cultivaron 25 bacterias intestinales comunes y estudiaron cómo interactuaban con 15 medicamentos que se toman por vía oral. Los medicamentos se eligieron para representar una variedad de diferentes tipos de medicamentos comunes, incluidos los medicamentos antidepresivos, que se sabe que afectan a las personas de manera diferente y causan efectos secundarios como problemas intestinales y aumento de peso.
Los investigadores probaron cómo cada uno de los 15 medicamentos interactuaba con las cepas bacterianas seleccionadas:un total de 375 pruebas de bacterias y drogas.
Encontraron 70 interacciones entre las bacterias y los medicamentos estudiados, de los cuales 29 no se habían informado previamente.
Si bien investigaciones anteriores han demostrado que las bacterias pueden modificar químicamente los medicamentos, cuando los científicos estudiaron más estas interacciones, encontraron que para 17 de las 29 nuevas interacciones, el fármaco se acumuló dentro de la bacteria sin ser modificado.
Dr. Kiran Patil, de la Unidad de Toxicología del MRC de la Universidad de Cambridge, quién codirigió el estudio, dijo:"Fue sorprendente que la mayoría de las nuevas interacciones que vimos entre las bacterias y los medicamentos fueran los medicamentos que se acumulan en las bacterias, porque hasta ahora se pensaba que la biotransformación era la principal forma en que las bacterias afectan la disponibilidad de medicamentos ".
"Probablemente se trate de diferencias muy personales entre las personas, dependiendo de la composición de su microbiota intestinal. Vimos diferencias incluso entre diferentes cepas de la misma especie de bacterias ".
Ejemplos de fármacos que se acumulan en bacterias incluyen el antidepresivo duloxetina y el antidiabético rosiglitazona. Para algunas drogas, como montelukast (un medicamento para el asma) y roflumilast (para la enfermedad pulmonar obstructiva crónica), Ambos cambios ocurrieron en diferentes bacterias:fueron acumulados por algunas especies de bacterias y modificados por otras.
También encontraron que la bioacumulación de fármacos altera el metabolismo de las bacterias acumuladas. Por ejemplo, el fármaco antidepresivo duloxetina se unió a varias enzimas metabólicas dentro de las bacterias y alteró sus metabolitos secretados.
Los investigadores hicieron crecer una pequeña comunidad de varias especies bacterianas juntas y encontraron que el antidepresivo duloxetina alteró dramáticamente el equilibrio de las especies bacterianas. El fármaco alteró las moléculas producidas por las bacterias acumuladoras de fármaco, de las que se alimentan otras bacterias, por lo que las bacterias consumidoras crecieron mucho más y desequilibraron la composición de la comunidad.
Los investigadores probaron los efectos utilizando más C. elegans , un gusano nematodo comúnmente utilizado para estudiar las bacterias intestinales. Estudiaron duloxetina, que se ha demostrado que se acumula en ciertas bacterias pero no en otras. En gusanos cultivados con las especies de bacterias que se ha demostrado que acumulan el fármaco, el comportamiento de los gusanos se alteró después de haber estado expuestos a duloxetina, en comparación con los gusanos que se cultivaron con bacterias que no acumularon duloxetina.
Dr. Athanasios Typas, de EMBL, quién codirigió el estudio, dijo:"Sólo ahora la gente está reconociendo que las drogas y nuestro microbioma se impactan mutuamente con una consecuencia crítica para nuestra salud".
Dr. Peer Bork, del EMBL y codirector del estudio, dijo:"Esto requiere que comencemos a tratar el microbioma como uno de nuestros órganos".
Los próximos pasos para nosotros serán llevar adelante esta investigación molecular básica e investigar cómo las bacterias intestinales de un individuo se relacionan con las diferentes respuestas individuales a medicamentos como los antidepresivos:diferencias en si usted responde, la dosis de fármaco necesaria, y efectos secundarios como aumento de peso. Si podemos caracterizar cómo responden las personas en función de la composición de su microbioma, entonces, los tratamientos farmacológicos podrían individualizarse ".
Dr. Kiran Patil, Unidad de Toxicología del MRC, Universidad de Cambridge
Los investigadores advierten que los hallazgos del estudio son solo sobre bacterias cultivadas en el laboratorio y se necesita más investigación para comprender cómo se manifiesta la bioacumulación de medicamentos por las bacterias intestinales dentro del cuerpo humano.
El estudio comenzó como un proyecto colaborativo en EMBL Heidelberg y concluyó en el grupo de Kiran Patil tras su traslado a Cambridge. Involucró a investigadores de Typas de EMBL, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz, y los grupos de Beck y el equipo de Savitski, así como la Genómica, Proteómica e instalaciones centrales de metabolómica en EMBL Heidelberg.
Este estudio fue financiado por la Comisión Europea Horizonte 2020, MRC y EMBL.
Dra. Megan Dowie, Jefe de Medicina Molecular y Celular del MRC, dijo:"Este estudio destaca la importancia del microbioma en la administración de fármacos, eficacia y seguridad. Todavía hay muchas cosas que no se comprenden bien sobre el microbioma y está claro que es necesario seguir trabajando para comprender los importantes aspectos moleculares involucrados aquí. lo que podría tener un impacto positivo en la respuesta de un individuo a una variedad de medicamentos de uso común ".
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