Het is bekend dat bacteriën sommige medicijnen chemisch kunnen wijzigen, een proces dat bekend staat als biotransformatie. Deze studie, geleid door onderzoekers van de Medical Research Council (MRC) Toxicology Unit aan de Universiteit van Cambridge en het European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Duitsland, is de eerste die aantoont dat bepaalde soorten darmbacteriën menselijke medicijnen accumuleren, het veranderen van de soorten bacteriën en hun activiteit.
Dit kan de effectiviteit van het medicijn zowel direct, omdat de accumulatie de beschikbaarheid van het geneesmiddel voor het lichaam zou kunnen verminderen, en indirect, omdat veranderde bacteriële functie en samenstelling in verband kunnen worden gebracht met bijwerkingen.
De menselijke darm bevat van nature gemeenschappen van honderden verschillende soorten bacteriën, die belangrijk zijn bij gezondheid en ziekte, het darmmicrobioom genoemd. De samenstelling van bacteriesoorten varieert aanzienlijk tussen mensen en er is eerder aangetoond dat het verband houdt met een breed scala aan aandoeningen, waaronder obesitas, immuunrespons, en geestelijke gezondheid.
In dit onderzoek, de onderzoekers kweekten 25 gewone darmbacteriën en bestudeerden hoe ze interageren met 15 medicijnen die oraal worden ingenomen. De medicijnen zijn gekozen om een reeks verschillende soorten veelvoorkomende medicijnen te vertegenwoordigen, waaronder antidepressiva, waarvan bekend is dat ze individuen op ongelijke wijze beïnvloeden en bijwerkingen veroorzaken zoals darmproblemen en gewichtstoename.
De onderzoekers testten hoe elk van de 15 geneesmiddelen een interactie aanging met de geselecteerde bacteriestammen - in totaal 375 bacterie-geneesmiddeltests.
Ze vonden 70 interacties tussen de bacteriën en de onderzochte medicijnen - waarvan 29 niet eerder waren gemeld.
Hoewel eerder onderzoek heeft aangetoond dat bacteriën medicijnen chemisch kunnen wijzigen, toen de wetenschappers deze interacties verder bestudeerden, ze ontdekten dat voor 17 van de 29 nieuwe interacties, het medicijn hoopte zich op in de bacteriën zonder te worden gewijzigd.
Dr Kiran Patil, van de MRC Toxicology Unit aan de Universiteit van Cambridge, die mede leiding gaf aan de studie, zei:"Het was verrassend dat de meerderheid van de nieuwe interacties die we tussen bacteriën en medicijnen zagen, de medicijnen waren die zich ophoopten in de bacteriën, omdat tot nu toe werd gedacht dat biotransformatie de belangrijkste manier was waarop bacteriën de beschikbaarheid van medicijnen beïnvloeden."
"Dit zullen waarschijnlijk zeer persoonlijke verschillen tussen individuen zijn, afhankelijk van de samenstelling van hun darmflora. We zagen zelfs verschillen tussen verschillende stammen van dezelfde bacteriesoort."
Voorbeelden van geneesmiddelen die zich in bacteriën hebben opgehoopt, zijn antidepressiva duloxetine en antidiabetica rosiglitazon. Voor sommige medicijnen zoals montelukast (een middel tegen astma) en roflumilast (voor chronische obstructieve longziekte), beide veranderingen vonden plaats in verschillende bacteriën - ze werden verzameld door sommige soorten bacteriën en gemodificeerd door andere.
Ze ontdekten ook dat de bioaccumulatie van medicijnen het metabolisme van de accumulerende bacteriën verandert. Bijvoorbeeld, het antidepressivum duloxetine bond zich aan verschillende metabole enzymen in de bacteriën en veranderde hun uitgescheiden metabolieten.
De onderzoekers kweekten een kleine gemeenschap van verschillende bacteriesoorten samen en ontdekten dat het antidepressivum duloxetine de balans van bacteriesoorten dramatisch veranderde. Het medicijn veranderde de moleculen geproduceerd door de medicijnaccumulerende bacteriën, waar andere bacteriën zich mee voeden, dus de consumerende bacteriën groeiden veel meer en brachten de gemeenschapssamenstelling uit balans.
De onderzoekers testten de effecten verder met behulp van C. elegans , een nematodenworm die gewoonlijk wordt gebruikt om darmbacteriën te bestuderen. Ze bestudeerden duloxetine, waarvan is aangetoond dat het zich ophoopt in bepaalde bacteriën, maar niet in andere. Bij wormen die zijn gekweekt met de bacteriesoort waarvan is aangetoond dat ze het geneesmiddel ophopen, het gedrag van de wormen veranderde na blootstelling aan duloxetine, vergeleken met wormen die werden gekweekt met bacteriën die geen duloxetine accumuleerden.
Dr. Athanasios Typas, van EMBL, die mede leiding gaf aan de studie, zei:"Pas nu erkennen mensen dat medicijnen en ons microbioom elkaar beïnvloeden met een kritisch gevolg voor onze gezondheid."
Dokter Peer Bork, van EMBL en een co-leider van de studie, zei:"Dit vereist dat we het microbioom gaan behandelen als een van onze organen."
De volgende stappen voor ons zullen zijn om dit fundamentele moleculaire onderzoek voort te zetten en te onderzoeken hoe de darmbacteriën van een individu verband houden met de verschillende individuele reacties op medicijnen zoals antidepressiva - verschillen in of je reageert, de benodigde medicijndosis, en bijwerkingen zoals gewichtstoename. Als we kunnen karakteriseren hoe mensen reageren afhankelijk van de samenstelling van hun microbioom, dan kunnen medicamenteuze behandelingen worden geïndividualiseerd."
Dr Kiran Patil, MRC Toxicologie Eenheid, Universiteit van Cambridge
De onderzoekers waarschuwen dat de onderzoeksresultaten alleen betrekking hebben op bacteriën die in het laboratorium zijn gekweekt en dat er meer onderzoek nodig is om te begrijpen hoe de bioaccumulatie van medicijnen door darmbacteriën zich in het menselijk lichaam manifesteert.
De studie begon als een samenwerkingsproject bij EMBL Heidelberg en werd afgesloten in de groep van Kiran Patil na zijn verhuizing naar Cambridge. Het betrof onderzoekers van EMBL's Typas, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz, en Beck-groepen en het Savitski-team, evenals de Genomics, Proteomica, en Metabolomics kernfaciliteiten bij EMBL Heidelberg.
Deze studie werd gefinancierd door de Europese Commissie Horizon 2020, MRC en EMBL.
Dokter Megan Dowie, Hoofd Moleculaire en Cellulaire Geneeskunde bij het MRC, zei:"Deze studie benadrukt het belang van het microbioom bij de toediening van medicijnen, effectiviteit en veiligheid. Er is nog steeds veel niet goed begrepen over het microbioom en het is duidelijk dat er nog meer werk moet worden verzet om de belangrijke moleculaire aspecten die hierbij betrokken zijn, te begrijpen, wat zou kunnen leiden tot een positief effect op de reactie van een persoon op een reeks veelgebruikte medicijnen."
Onderzoekers hopen dat een bloedtest die fibromyalgie nauwkeurig diagnosticeert, binnen vijf jaar beschikbaar kan zijn
Kankerstof van gewone darmmicrobe
Overdracht van SARS-CoV-2 van moeder op baby tijdens de zwangerschap mogelijk, maar zeldzaam
Patiënten met PDS kunnen baat hebben bij vitamine D-supplementen,
Waarom heb ik een colonoscopie nodig?
PENTAX Medical haalt $ 125 op,
Type 1 diabetes gekoppeld aan darmmicrobioom en genetische factoren
Een nieuwe studie van de Lingköping University in Zweden en de University of Florida heeft aangetoond dat het darmmicrobioom van kinderen met een hoog genetisch risico op het ontwikkelen van diabetes
Migratie beïnvloedt de darmflora, wat op zijn beurt de gezondheid beïnvloedt, vinden onderzoekers
De menselijke darm bevat biljoenen nuttige en vriendelijke bacteriën die het microbioom vormen. Deze microben blijken een grote invloed te hebben op de menselijke omstandigheden, waaronder de algemene
Ontdekking van 100 nieuwe genen kan helpen bij onderzoek naar pigmentatieziekten
Een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van Kings College London en Erasmus MC Universitair Medisch Centrum Rotterdam heeft 124 genen blootgelegd die een sleutelrol spelen bij het bepalen van