Sabe-se que as bactérias podem modificar quimicamente alguns medicamentos, um processo conhecido como biotransformação. Este estudo, liderado por pesquisadores da Unidade de Toxicologia do Medical Research Council (MRC) da University of Cambridge e do European Molecular Biology Laboratory (EMBL) na Alemanha, é o primeiro a mostrar que certas espécies de bactérias intestinais acumulam drogas humanas, alterando os tipos de bactérias e sua atividade.
Isso pode alterar a eficácia do medicamento diretamente, como o acúmulo pode reduzir a disponibilidade da droga para o corpo, e indiretamente, já que a função e a composição bacteriana alteradas podem estar relacionadas a efeitos colaterais.
O intestino humano contém naturalmente comunidades de centenas de espécies diferentes de bactérias, que são importantes na saúde e na doença, chamado de microbioma intestinal. A composição das espécies bacterianas varia significativamente entre as pessoas e já foi demonstrado que está associada a uma ampla gama de condições, incluindo obesidade, resposta imune, e saúde mental.
Neste estudo, os pesquisadores cultivaram 25 bactérias intestinais comuns e estudaram como elas interagiam com 15 medicamentos tomados por via oral. Os medicamentos foram escolhidos para representar uma gama de diferentes tipos de medicamentos comuns, incluindo medicamentos antidepressivos, que são conhecidos por afetar indivíduos de forma diferente e causar efeitos colaterais, como problemas intestinais e ganho de peso.
Os pesquisadores testaram como cada uma das 15 drogas interagiu com as cepas bacterianas selecionadas - um total de 375 testes de drogas-bactérias.
Eles encontraram 70 interações entre a bactéria e as drogas estudadas - das quais 29 não haviam sido relatadas anteriormente.
Embora pesquisas anteriores tenham mostrado que as bactérias podem modificar quimicamente as drogas, quando os cientistas estudaram mais essas interações, eles descobriram que para 17 das 29 novas interações, a droga se acumulou dentro da bactéria sem ser modificada.
Dr. Kiran Patil, da Unidade de Toxicologia MRC da Universidade de Cambridge, que co-liderou o estudo, disse:"Foi surpreendente que a maioria das novas interações que vimos entre as bactérias e os medicamentos eram os medicamentos que se acumulavam nas bactérias, porque até agora a biotransformação era considerada a principal forma pela qual as bactérias afetavam a disponibilidade de medicamentos. "
"Essas provavelmente serão diferenças muito pessoais entre os indivíduos, dependendo da composição de sua microbiota intestinal. Vimos diferenças até mesmo entre diferentes cepas da mesma espécie de bactéria. "
Exemplos de medicamentos que se acumulam nas bactérias incluem o antidepressivo duloxetina e a rosiglitazona antidiabética. Para algumas drogas, como montelucaste (um medicamento para asma) e roflumilaste (para doença pulmonar obstrutiva crônica), ambas as mudanças aconteceram em bactérias diferentes - elas foram acumuladas por algumas espécies de bactérias e modificadas por outras.
Eles também descobriram que a bioacumulação de drogas altera o metabolismo das bactérias que se acumulam. Por exemplo, o antidepressivo duloxetina ligou-se a várias enzimas metabólicas dentro da bactéria e alterou seus metabólitos secretados.
Os pesquisadores criaram uma pequena comunidade de várias espécies bacterianas juntas e descobriram que o antidepressivo duloxetina alterou dramaticamente o equilíbrio das espécies bacterianas. A droga alterou as moléculas produzidas pela bactéria que acumula drogas, da qual outras bactérias se alimentam, assim, as bactérias consumidoras cresceram muito mais e desequilibraram a composição da comunidade.
Os pesquisadores testaram os efeitos ainda mais usando C. elegans , um verme nematóide comumente usado para estudar bactérias intestinais. Eles estudaram a duloxetina, que se demonstrou acumular em certas bactérias, mas não em outras. Em vermes cultivados com as espécies de bactérias que demonstraram acumular a droga, o comportamento dos vermes foi alterado após serem expostos à duloxetina, em comparação com vermes que cresceram com bactérias que não acumularam duloxetina.
Dr. Athanasios Typas, do EMBL, que co-liderou o estudo, disse:"Só agora as pessoas estão reconhecendo que as drogas e nosso microbioma afetam uns aos outros com uma consequência crítica para nossa saúde."
Dr. Peer Bork, do EMBL e um co-líder do estudo, disse:"Isso exige que comecemos a tratar o microbioma como um de nossos órgãos."
Os próximos passos para nós serão levar adiante esta pesquisa molecular básica e investigar como as bactérias intestinais de um indivíduo se relacionam com as diferentes respostas individuais a medicamentos como os antidepressivos - diferenças em sua resposta, a dose de droga necessária, e efeitos colaterais como ganho de peso. Se pudermos caracterizar como as pessoas respondem, dependendo da composição de seu microbioma, então os tratamentos com medicamentos poderiam ser individualizados. "
Dr. Kiran Patil, Unidade de Toxicologia MRC, Universidade de Cambridge
Os pesquisadores alertam que os resultados do estudo são apenas em bactérias cultivadas em laboratório e mais pesquisas são necessárias para entender como a bioacumulação de medicamentos por bactérias intestinais se manifesta dentro do corpo humano.
O estudo começou como um projeto colaborativo na EMBL Heidelberg e foi concluído no grupo de Kiran Patil após sua mudança para Cambridge. Envolveu pesquisadores de Typas do EMBL, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz, e grupos de Beck e equipe Savitski, bem como o Genomics, Proteômica, e Metabolomics Core Facilities na EMBL Heidelberg.
Este estudo foi financiado pela Comissão Europeia Horizon 2020, MRC e EMBL.
Dra. Megan Dowie, Chefe de Medicina Molecular e Celular no MRC, disse:"Este estudo destaca a importância do microbioma na entrega de drogas, eficácia e segurança. Ainda há muito que não é bem compreendido sobre o microbioma e está claro que mais trabalho precisa ser feito para entender os importantes aspectos moleculares envolvidos aqui, o que pode levar a um impacto positivo na resposta de um indivíduo a uma variedade de drogas comumente usadas. "
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