Lo studio rileva l'accumulo di comuni farmaci terapeutici da parte dei batteri intestinali

I farmaci comuni possono accumularsi nei batteri intestinali, un nuovo studio ha trovato, alterando la funzione batterica e potenzialmente riducendo l'efficacia del farmaco. Queste interazioni - osservate per una varietà di farmaci, come la depressione, diabete, e farmaci per l'asma - potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere meglio le differenze individuali nell'efficacia dei farmaci e negli effetti collaterali, secondo lo studio pubblicato su Natura .

È noto che i batteri possono modificare chimicamente alcuni farmaci, un processo noto come biotrasformazione. Questo studio, guidato da ricercatori dell'Unità di tossicologia del Consiglio di ricerca medica (MRC) dell'Università di Cambridge e del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) in Germania, è il primo a dimostrare che alcune specie di batteri intestinali accumulano farmaci umani, alterando i tipi di batteri e la loro attività.

Questo potrebbe cambiare l'efficacia del farmaco sia direttamente, poiché l'accumulo potrebbe ridurre la disponibilità del farmaco per l'organismo, e indirettamente, poiché l'alterazione della funzione e della composizione batterica potrebbe essere collegata a effetti collaterali.

L'intestino umano contiene naturalmente comunità di centinaia di specie diverse di batteri, importanti per la salute e la malattia, chiamato microbioma intestinale. La composizione delle specie batteriche varia in modo significativo tra le persone e in precedenza è stato dimostrato che è associata a un'ampia gamma di condizioni tra cui l'obesità, risposta immunitaria, e salute mentale.

In questo studio, i ricercatori hanno coltivato 25 batteri intestinali comuni e hanno studiato come hanno interagito con 15 farmaci assunti per via orale. I farmaci sono stati scelti per rappresentare una gamma di diversi tipi di farmaci comuni, compresi i farmaci antidepressivi, che sono noti per influenzare le persone in modo diverso e causare effetti collaterali come problemi intestinali e aumento di peso.

I ricercatori hanno testato come ciascuno dei 15 farmaci ha interagito con i ceppi batterici selezionati, per un totale di 375 test antidroga batterici.

Hanno trovato 70 interazioni tra i batteri e i farmaci studiati, di cui 29 non erano stati precedentemente segnalati.

Mentre ricerche precedenti hanno dimostrato che i batteri possono modificare chimicamente i farmaci, quando gli scienziati hanno studiato ulteriormente queste interazioni, hanno scoperto che per 17 delle 29 nuove interazioni, il farmaco si è accumulato all'interno dei batteri senza essere modificato.

Dottor Kiran Patil, dalla MRC Toxicology Unit presso l'Università di Cambridge, che ha co-condotto lo studio, ha dichiarato:"È stato sorprendente che la maggior parte delle nuove interazioni che abbiamo visto tra batteri e farmaci fossero i farmaci che si accumulavano nei batteri, perché fino ad ora si pensava che la biotrasformazione fosse il modo principale in cui i batteri influenzano la disponibilità dei farmaci".

"Queste saranno probabilmente differenze molto personali tra gli individui, a seconda della composizione del loro microbiota intestinale. Abbiamo visto differenze anche tra diversi ceppi della stessa specie di batteri».

Esempi di farmaci accumulati nei batteri includono l'antidepressivo duloxetina e l'antidiabetico rosiglitazone. Per alcuni farmaci, come montelukast (un farmaco per l'asma) e roflumilast (per la malattia polmonare ostruttiva cronica), entrambi i cambiamenti sono avvenuti in diversi batteri:sono stati accumulati da alcune specie di batteri e modificati da altri.

Hanno anche scoperto che il bioaccumulo di farmaci altera il metabolismo dei batteri che si accumulano. Per esempio, il farmaco antidepressivo duloxetina si è legato a diversi enzimi metabolici all'interno dei batteri e ha alterato i loro metaboliti secreti.

I ricercatori hanno coltivato insieme una piccola comunità di diverse specie batteriche e hanno scoperto che l'antidepressivo duloxetina alterava drasticamente l'equilibrio delle specie batteriche. Il farmaco ha alterato le molecole prodotte dai batteri accumulatori di farmaco, di cui si nutrono altri batteri, quindi i batteri consumatori sono cresciuti molto di più e hanno sbilanciato la composizione della comunità.

I ricercatori hanno testato ulteriormente gli effetti utilizzando C. elegans , un verme nematode comunemente usato per studiare i batteri intestinali. Hanno studiato duloxetina, che aveva dimostrato di accumularsi in alcuni batteri ma non in altri. Nei vermi cresciuti con le specie di batteri che avevano dimostrato di accumulare il farmaco, il comportamento dei vermi è stato alterato dopo essere stati esposti a duloxetina, rispetto ai vermi cresciuti con batteri che non hanno accumulato duloxetina.

Dottor Athanasios Typas, dall'EMBL, che ha co-condotto lo studio, ha dichiarato:"Solo ora le persone stanno riconoscendo che i farmaci e il nostro microbioma si influenzano a vicenda con conseguenze critiche per la nostra salute".

Dottor Peer Bork, dell'EMBL e co-responsabile dello studio, ha dichiarato:"Questo ci impone di iniziare a trattare il microbioma come uno dei nostri organi".

I prossimi passi per noi saranno portare avanti questa ricerca molecolare di base e indagare su come i batteri intestinali di un individuo si legano alle diverse risposte individuali a farmaci come gli antidepressivi - differenze nel fatto che tu risponda, la dose di farmaco necessaria, ed effetti collaterali come aumento di peso. Se possiamo caratterizzare il modo in cui le persone rispondono in base alla composizione del loro microbioma, allora i trattamenti farmacologici potrebbero essere individualizzati."

Dottor Kiran Patil, Unità di Tossicologia MRC, Università di Cambridge

I ricercatori avvertono che i risultati dello studio riguardano solo i batteri cresciuti in laboratorio e sono necessarie ulteriori ricerche per capire come si manifesta il bioaccumulo di farmaci da parte dei batteri intestinali all'interno del corpo umano.

Lo studio è iniziato come un progetto collaborativo presso l'EMBL Heidelberg ed è stato concluso nel gruppo di Kiran Patil dopo il suo trasferimento a Cambridge. Ha coinvolto ricercatori di Typas dell'EMBL, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz, e Beck gruppi e Savitski team, così come la Genomica, proteomica, e le strutture principali della metabolomica presso EMBL Heidelberg.

Questo studio è stato finanziato dalla Commissione Europea Horizon 2020, MRC e EMBL.

Dottor Megan Dowie, Responsabile della Medicina Molecolare e Cellulare presso il MRC, ha dichiarato:"Questo studio evidenzia l'importanza del microbioma nella somministrazione dei farmaci, efficacia e sicurezza. C'è ancora molto che non è ben compreso sul microbioma ed è chiaro che è necessario fare ulteriore lavoro per comprendere gli importanti aspetti molecolari coinvolti qui, che potrebbe portare a un impatto positivo sulla risposta di un individuo a una serie di farmaci comunemente usati".

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