Studier finner opphopning av vanlige terapeutiske legemidler av tarmbakterier

Vanlige medisiner kan samle seg i tarmbakterier, en ny studie har funnet, endre bakteriefunksjon og potensielt redusere effekten av stoffet. Disse interaksjonene - sett for en rekke medisiner, som depresjon, diabetes, og astmamedisiner-kan hjelpe forskere til å bedre forstå individuelle forskjeller i medikamenteffektivitet og bivirkninger, ifølge studien publisert i Natur .

Det er kjent at bakterier kan modifisere noen medisiner kjemisk, en prosess kjent som biotransformasjon. Denne studien, ledet av forskere fra Medical Research Council (MRC) Toxicology Unit ved University of Cambridge og European Molecular Biology Laboratory (EMBL) i Tyskland, er den første som viser at visse arter av tarmbakterier akkumulerer menneskelige legemidler, endre bakterietypene og deres aktivitet.

Dette kan endre effekten av stoffet både direkte, ettersom akkumuleringen kan redusere tilgjengeligheten av stoffet til kroppen, og indirekte, som endret bakteriefunksjon og sammensetning kan knyttes til bivirkninger.

Den menneskelige tarmen inneholder naturlig samfunn av hundrevis av forskjellige bakteriearter, som er viktige for helse og sykdom, kalt tarmmikrobiomet. Sammensetningen av bakteriearter varierer betydelig mellom mennesker og har tidligere vist seg å være assosiert med en lang rekke forhold, inkludert fedme, immun respons, og psykisk helse.

I denne studien, forskerne vokste 25 vanlige tarmbakterier og studerte hvordan de interagerte med 15 legemidler som tas oralt. Legemidlene ble valgt for å representere en rekke forskjellige typer vanlige legemidler, inkludert antidepressiva, som er kjent for å påvirke individer ulikt og forårsake bivirkninger som tarmproblemer og vektøkning.

Forskerne testet hvordan hvert av de 15 legemidlene samhandlet med de utvalgte bakteriestammene-totalt 375 bakterie-stofftester.

De fant 70 interaksjoner mellom bakteriene og stoffene som ble undersøkt - hvorav 29 ikke tidligere var rapportert.

Selv om tidligere forskning har vist at bakterier kan modifisere medisiner kjemisk, da forskerne studerte disse interaksjonene videre, de fant at for 17 av de 29 nye interaksjonene, stoffet akkumuleres i bakteriene uten å bli modifisert.

Kiran Patil, fra MRC Toxicology Unit ved University of Cambridge, som ledet studien, sa:"Det var overraskende at flertallet av de nye interaksjonene vi så mellom bakterier og legemidler var stoffene som akkumuleres i bakteriene, fordi biotransformasjon fram til nå ble antatt å være den viktigste måten bakterier påvirker tilgjengeligheten av medisiner på. "

"Dette vil sannsynligvis være veldig personlige forskjeller mellom enkeltpersoner, avhengig av sammensetningen av tarmmikrobiota. Vi så forskjeller selv mellom forskjellige stammer av den samme bakteriearten. "

Eksempler på legemidler som akkumuleres i bakterier inkluderer antidepressivt duloksetin og antidiabetisk rosiglitazon. For noen medisiner, som montelukast (et astmamedisin) og roflumilast (for kronisk obstruktiv lungesykdom), begge endringene skjedde i forskjellige bakterier - de ble akkumulert av noen bakteriearter og modifisert av andre.

De fant også at bioakkumulering av legemidler endrer metabolismen av de akkumulerende bakteriene. For eksempel, antidepressiva narkotika duloksetin bundet til flere metabolske enzymer i bakteriene og endret deres utskillede metabolitter.

Forskerne vokste et lite samfunn av flere bakteriearter sammen og fant at antidepressiva duloksetin dramatisk endret balansen mellom bakteriearter. Legemidlet endret molekylene produsert av de stoffakkumulerende bakteriene, som andre bakterier lever av, så de forbrukende bakteriene vokste mye mer og balanserte samfunnets sammensetning.

Forskerne testet effektene ytterligere ved å bruke C. elegans , en nematodeorm som vanligvis brukes for å studere tarmbakterier. De studerte duloksetin, som hadde vist seg å samle seg i visse bakterier, men ikke andre. I ormer vokst med bakteriearter som hadde vist seg å akkumulere stoffet, ormenes oppførsel ble endret etter å ha blitt utsatt for duloksetin, sammenlignet med ormer som ble dyrket med bakterier som ikke akkumulerte duloksetin.

Dr Athanasios Typas, fra EMBL, som ledet studien, sa:"Først nå innser folk at medisiner og mikrobiomet vårt påvirker hverandre med en kritisk konsekvens for helsen vår."

Dr Peer Bork, fra EMBL og en av lederne av studien, sa:"Dette krever at vi begynner å behandle mikrobiomet som et av våre organer."

Neste trinn for oss vil være å ta videre denne grunnleggende molekylære forskningen og undersøke hvordan individets tarmbakterier henger sammen med de forskjellige individuelle responsene på legemidler som antidepressiva - forskjeller i om du reagerer, nødvendig medisindose, og bivirkninger som vektøkning. Hvis vi kan karakterisere hvordan mennesker reagerer avhengig av sammensetningen av mikrobiomet, da kan medikamentelle behandlinger individualiseres. "

Kiran Patil, MRC Toxicology Unit, University of Cambridge

Forskerne advarer om at funnene bare er på bakterier som vokser i laboratoriet, og mer forskning er nødvendig for å forstå hvordan bioakkumulering av medisiner fra tarmbakterier manifesterer seg i menneskekroppen.

Studien startet som et samarbeidsprosjekt ved EMBL Heidelberg og ble avsluttet i Kiran Patils gruppe etter flyttet til Cambridge. Det involverte forskere fra EMBL's Typas, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz, og Beck -grupper og Savitski -teamet, i tillegg til Genomics, Proteomikk, og Metabolomics Core Facilities på EMBL Heidelberg.

Denne studien ble finansiert av Europakommisjonen Horizon 2020, MRC og EMBL.

Dr Megan Dowie, Leder for molekylær og cellulær medisin ved MRC, sa:"Denne studien fremhever viktigheten av mikrobiomet i legemiddellevering, effektivitet og sikkerhet. Det er fortsatt mye som ikke er godt forstått om mikrobiomet, og det er klart at ytterligere arbeid må gjøres for å forstå de viktige molekylære aspektene som er involvert her, som kan føre til en positiv innvirkning på individets respons på en rekke vanlige medisiner. "

• Gjenopprette fordelaktige tarmmikrober for å øke effekten av kreftimmunterapi
• Koloskopi retrofleksjon ofte dårlig preformet i praksis,