Bacteriën die zich in ons maagdarmkanaal bevinden, het darmmicrobioom genoemd, produceren talrijke moleculen die gezondheid en ziekte kunnen beïnvloeden. Het is bekend dat de functie van het darmmicrobioom wordt gereguleerd door zowel voeding als medicijnen zoals het medicijn metformine, dat wordt gebruikt om diabetes type 2 te behandelen en waarvan is aangetoond dat het de levensduur van verschillende organismen verlengt. Echter, het begrijpen van de ingewikkelde, multidirectionele relaties tussen voeding, geneesmiddelen en het darmmicrobioom vormt een grote uitdaging. "Het ontwarren van dit netwerk van interacties is van het grootste belang omdat het specifieke werkingsmechanisme van metformine nog steeds onduidelijk is, ", zegt Filipe Cabreiro.
Cabreiro en zijn team ontwikkelden een innovatieve vierweg-screeningtechniek met hoge doorvoer om beter te begrijpen hoe voeding, geneesmiddelen en het darmmicrobioom werken samen om de fysiologie van de gastheer te beïnvloeden. Ze gebruikten de nematode worm C. elegans gekoloniseerd met de menselijke darmbacteriën E. coli als een vereenvoudigd gastheer-microbioommodel en blootgesteld aan metformine in de aanwezigheid van honderden verschillende voedingsverbindingen.
Ze ontdekten dat de behandeling met metformine het metabolisme en de levensduur van de C. elegans gastheer en dat deze effecten kunnen worden versterkt of onderdrukt door specifieke voedingsstoffen. Cruciaal, er werd onthuld dat de darmbacteriën een sleutelrol speelden bij het mediëren van dit fenomeen.
Het belang van de voeding en darmbacteriën verklaren waarom eerder is aangetoond dat metformine geen effect heeft op de levensduur van een ander veel bestudeerd organisme, de fruitvlieg. Helena Cochem, die aan deze studie heeft meegewerkt, zegt:"Het bleek dat het typische laboratoriumvoer van fruitvliegjes is rijk aan suikers. Na het weghalen van de suiker zagen we ook positieve effecten van metformine in fruitvliegjes gekoloniseerd met E. coli."
Verdere analyse onthulde dat bacteriën een geavanceerd mechanisme bezitten dat hen in staat stelt om voedings- en metforminesignalen te coördineren en hun eigen metabolisme dienovereenkomstig opnieuw te bedraden. Als gevolg van deze aanpassing, de bacteriën accumuleren een metaboliet genaamd agmatine waarvan is aangetoond dat het nodig is voor de positieve effecten van metformine op de gezondheid van de gastheer.
Cabreiro werkte samen met Christoph Kaleta van de Universiteit van Kiel om te onderzoeken of de gevonden resultaten in C. elegans kan ook worden waargenomen in de meer complexe microbiota van de mens. Ze analyseerden gegevens met betrekking tot het microbioom, voedings- en medicatiestatus van een groot cohort van type-2 diabetespatiënten en gezonde controles. "Intrigerend, we vonden dat behandeling met metformine sterk geassocieerd was met een verhoogde capaciteit voor bacteriële agmatineproductie, " zegt Kaleta. Belangrijk is, ze konden hun bevindingen reproduceren in verschillende onafhankelijke cohorten van type-2 diabetespatiënten in heel Europa. Bovendien, de bacteriesoorten waarvan werd vastgesteld dat ze de belangrijkste producenten van agmatine waren, waren die waarvan bekend is dat ze verhoogd zijn in het darmmicrobioom van metformine-behandelde type 2-diabetespatiënten.
Onze resultaten werpen licht op hoe het complexe netwerk van interacties tussen voeding, microbiota en gastheer hebben invloed op de werkzaamheid van geneesmiddelen. Met onze high-throughput screening-aanpak hebben we nu eindelijk een tool bij de hand waarmee we deze complexiteit kunnen aanpakken".
Filipe Cabreiro van MRC London Institute of Medical Sciences
De bevindingen van deze studie kunnen helpen bij het informeren van voedingsrichtlijnen of de ontwikkeling van genetisch gemanipuleerde bacteriën die kunnen worden gebruikt om de gunstige effecten van metformine te versterken. Ze kunnen ook een waardevol inzicht verschaffen in het bewijs dat suggereert dat metformine-behandelde type-2 diabetespatiënten gezonder zijn en langer leven dan niet-diabetici.
Onderzoek toont aan dat probiotica angst en depressie kunnen helpen bestrijden
Eerder onderzoek heeft psychische problemen en ontwikkelingsstoornissen gekoppeld aan de darmgezondheid. Nutsvoorzieningen, een team van Britse wetenschappers heeft aangetoond dat voedingsmiddelen die
Een veganistisch dieet kan darmmicroben stimuleren die helpen bij het afvallen
Door over te schakelen op een veganistisch dieet kunnen mensen elke week bijna een pond afvallen en hun risico op diabetes aanzienlijk verminderen, volgens een studie die onlangs werd gepresenteerd op
Maatregelen om overdracht van SARS-CoV-2 via afvalwater in arme regio's te voorkomen
Wetenschappers over de hele wereld streven ernaar om te begrijpen hoe de coronavirusziekte 2019 (COVID-19) en de nieuwe ziekteverwekker die deze veroorzaakt – ernstig acuut respiratoir syndroom corona
