Diet kan ändra effekten av typ 2-diabetesmedicin genom dess verkan på tarmbakterier,

studie visar Forskning publicerad i Cell den 29 augusti av grupperna Filipe Cabreiro från MRC London Institute of Medical Sciences och Imperial College och Christoph Kaleta från Kiel University i Tyskland har visat att kost kan förändra effektiviteten av ett typ 2-diabetesläkemedel via dess verkan mot tarmbakterier.

Bakterier som finns i vårt mag -tarmkanal, kallas tarmmikrobiomen, producerar många molekyler som kan påverka hälsa och sjukdom. Det är känt att tarmmikrobiomets funktion regleras av både kost och läkemedel som läkemedlet metformin, som används för att behandla typ 2-diabetes och har visat sig förlänga livslängden för flera organismer. Dock, förstå det komplicerade, mångriktade förhållanden mellan kost, läkemedel och tarmmikrobiomet utgör en stor utmaning. "Att koppla bort detta nätverk av interaktioner är av yttersta vikt eftersom metformins specifika verkningsmekanism fortfarande är oklar, säger Filipe Cabreiro.

En ny screeningteknik

Cabreiro och hans team utvecklade en innovativ fyrvägsscreeningsteknik med hög genomströmning för att bättre förstå hur kost, läkemedel och tarmmikrobiomet interagerar för att påverka värdfysiologin. De använde nematodmask C. elegans koloniserades med människans tarmbakterier E. coli som en förenklad värd-mikrobiom-modell och exponerade den för metformin i närvaro av hundratals olika näringsföreningar.

De fann att metforminbehandling förändrade ämnesomsättningen och livslängden C. elegans värd och att dessa effekter antingen kan förstärkas eller undertryckas av specifika näringsämnen. Avgörande, det avslöjades att tarmbakterierna spelade en nyckelroll i förmedlingen av detta fenomen.

Vikten av kosten och tarmbakterierna förklarar varför metformin tidigare visade sig inte ha någon effekt på livslängden för en annan vanligt studerad organism, fruktflugan. Helena Cochemé, som samarbetade i denna studie säger "Som det visade sig, den typiska laboratoriematen för fruktflugor är rik på sockerarter. Efter att ha tagit bort sockret såg vi också positiva effekter av metformin i fruktflugor koloniserade med E. coli. "

Bakteriell näringssignalering är en central modulator för mikrob-värd-läkemedelsinteraktioner

Ytterligare analys visade att bakterier har en sofistikerad mekanism som gör det möjligt för dem att samordna närings- och metforminsignaler och att koppla om sin egen metabolism därefter. Som en följd av denna anpassning, bakterierna ackumulerar en metabolit som kallas agmatin som visade sig vara nödvändig för metformins positiva effekter på värdens hälsa.

Hur är det med människor?

Cabreiro samarbetade med Christoph Kaleta från Kiel University för att undersöka om resultaten hittades i C. elegans kan också observeras i människans mer komplexa mikrobiota. De analyserade data relaterade till mikrobiomet, närings- och medicinstatus för en stor kohort av diabetespatienter av typ 2 och friska kontroller. "Spännande, fann vi att metforminbehandling var starkt förknippat med en ökad kapacitet för bakteriell agmatinproduktion, "säger Kaleta. Viktigare är att de kunde återge sina fynd i flera oberoende kohorter av diabetespatienter av typ 2 i hela Europa. Dessutom, de bakteriearter som visade sig vara stora producenter av agmatin var de som är kända för att öka i tarmmikrobiomet hos metforminbehandlade typ 2-diabetespatienter.

Konsekvenser för metforminbehandling

Våra resultat belyser hur det komplexa nätverket av interaktioner mellan kost, mikrobiota och värd påverkar läkemedlets effekt. Med vår metod för screening med hög genomströmning har vi nu äntligen ett verktyg till hands som gör att vi kan hantera denna komplexitet ".

Filipe Cabreiro från MRC London Institute of Medical Sciences

Resultaten av denna studie kan hjälpa till att informera kostriktlinjer eller utvecklingen av genetiskt modifierade bakterier som kan användas för att förbättra de positiva effekterna av metformin. De kan också ge en värdefull inblick i de bevis som tyder på att metforminbehandlade typ 2-diabetespatienter är friskare och lever längre än individer som inte är diabetiker.

• Mikrober kopplade till hjärtattacker finner studier
• Långlivets gåva för en cancer i bukspottskörteln