Новое исследование показало, что обычные лекарства могут накапливаться в кишечных бактериях, изменяя функцию бактерий и потенциально снижая эффективность препарата. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, эти взаимодействия, наблюдаемые для различных лекарств, таких как лекарства от депрессии, диабета и астмы, могут помочь исследователям лучше понять индивидуальные различия в эффективности лекарств и побочных эффектах.
Известно, что бактерии могут химически модифицировать некоторые лекарства. Этот процесс известен как биотрансформация. Это исследование, проведенное учеными из отдела токсикологии Совета медицинских исследований (MRC) Кембриджского университета и Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Германии, впервые показало, что определенные виды кишечных бактерий накапливают человеческие лекарства, изменяя виды бактерий и их активность.
Это может изменить эффективность препарата как напрямую, поскольку накопление может снизить доступность препарата для организма, так и косвенно, поскольку изменение функции и состава бактерий может быть связано с побочными эффектами.
Кишечник человека естественным образом содержит сообщества сотен различных видов бактерий, которые важны для здоровья и болезней, называемых кишечным микробиомом. Состав видов бактерий значительно различается у разных людей, и ранее было показано, что он связан с широким спектром состояний, включая ожирение, иммунный ответ и психическое здоровье.
В этом исследовании исследователи вырастили 25 распространенных кишечных бактерий и изучили, как они взаимодействуют с 15 лекарствами, принимаемыми перорально. Лекарства были выбраны, чтобы представлять ряд различных типов распространенных лекарств, включая антидепрессанты, которые, как известно, по-разному влияют на людей и вызывают побочные эффекты, такие как проблемы с кишечником и увеличение веса..
Исследователи проверили, как каждое из 15 лекарств взаимодействовало с выбранными бактериальными штаммами - в общей сложности было проведено 375 тестов на бактерии и наркотики.
Они обнаружили 70 взаимодействий между бактериями и изучаемыми препаратами, о 29 из которых ранее не сообщалось.
В то время как более ранние исследования показали, что бактерии могут химически модифицировать лекарства, когда ученые продолжили изучение этих взаимодействий, они обнаружили, что в 17 из 29 новых взаимодействий лекарство накапливалось внутри бактерий без модификации.
Д-р Киран Патил из отдела токсикологии MRC Кембриджского университета, который был одним из руководителей исследования, сказал: «Было удивительно, что большинство новых взаимодействий, которые мы наблюдали между бактериями и лекарствами, были связаны с накоплением наркотиков. в бактериях, потому что до сих пор считалось, что биотрансформация является основным способом, с помощью которого бактерии влияют на доступность лекарств."
"Вероятно, это будут очень личные различия между людьми, в зависимости от состава их кишечной микробиоты. Мы видели различия даже между разными штаммами одного и того же вида бактерий."
Примеры препаратов, которые накапливаются в бактериях, включают антидепрессант дулоксетин и противодиабетический розиглитазон. Для некоторых препаратов, таких как монтелукаст (лекарство от астмы) и рофлумиласт (лекарство от хронической обструктивной болезни легких), оба изменения происходили в разных бактериях - они накапливались одними видами бактерий и модифицировались другими.
Они также обнаружили, что биоаккумуляция лекарств изменяет метаболизм накапливающихся бактерий. Например, антидепрессант дулоксетин связывается с несколькими метаболическими ферментами бактерий и изменяет их секретируемые метаболиты.
Исследователи вырастили вместе небольшое сообщество из нескольких видов бактерий и обнаружили, что антидепрессант дулоксетин резко изменил баланс видов бактерий. Лекарство изменило молекулы, произведенные бактериями, накапливающими лекарство, которыми питаются другие бактерии, поэтому бактерии-потребители размножились намного больше и разбалансировали состав сообщества.
Исследователи дополнительно проверили эффекты, используя C. elegans, нематодного червя, обычно используемого для изучения кишечных бактерий. Они изучали дулоксетин, который, как было показано, накапливается в одних бактериях, но не в других. У червей, выращенных с видами бактерий, которые, как было показано, накапливают лекарство, поведение червей изменилось после воздействия дулоксетина по сравнению с червями, выращенными с бактериями, которые не накапливали дулоксетин.
Доктор Афанасиос Типас из EMBL, один из руководителей исследования, сказал: «Только сейчас люди осознают, что наркотики и наш микробиом влияют друг на друга с критическими последствиями для нашего здоровья».
Доктор Пир Борк из EMBL и один из руководителей исследования сказал: «Это требует от нас начать относиться к микробиому как к одному из наших органов».
Д-р Патил сказал: «Следующими шагами для нас будет продвижение этого фундаментального молекулярного исследования и изучение того, как кишечные бактерии человека связаны с различными индивидуальными реакциями на лекарства, такие как антидепрессанты - различия в том, реагируешь ли ты на лекарство. необходимая доза и побочные эффекты, такие как увеличение веса. Если мы сможем охарактеризовать реакцию людей в зависимости от состава их микробиома, то медикаментозное лечение можно будет индивидуализировать».
Исследователи предупреждают, что результаты исследования относятся только к бактериям, выращенным в лаборатории, и необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как биоаккумуляция лекарств кишечными бактериями проявляется внутри человеческого тела.
Исследование началось как совместный проект в EMBL Heidelberg и было завершено в группе Кирана Патила после его переезда в Кембридж. В нем приняли участие исследователи из групп EMBL Typas, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz и Beck и команда Савицки, а также основные центры геномики, протеомики и метаболомики в EMBL Heidelberg.
Это исследование финансировалось Европейской комиссией Horizon 2020, MRC и EMBL.
Д-р Меган Доуи, глава отдела молекулярной и клеточной медицины в MRC, сказала: «Это исследование подчеркивает важность микробиома в доставке, эффективности и безопасности лекарств. микробиома, и ясно, что необходимо проделать дальнейшую работу, чтобы понять важные молекулярные аспекты, вовлеченные в это, что может привести к положительному влиянию на реакцию человека на ряд широко используемых лекарств».