Новое исследование показало, что обычные лекарства могут накапливаться в кишечных бактериях, изменяя бактериальную функцию и потенциально снижая эффективность препарата. Согласно исследованию, опубликованному в Nature, эти взаимодействия, наблюдаемые для различных лекарств, таких как лекарства от депрессии, диабета и астмы, могут помочь исследователям лучше понять индивидуальные различия в эффективности и побочных эффектах лекарств .
Известно, что бактерии могут химически модифицировать некоторые лекарства, этот процесс известен как биотрансформация. Это исследование, проведенное учеными из отдела токсикологии Совета медицинских исследований (MRC) при Кембриджском университете и Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Германии, является первым, показывающим, 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 бактериальной функции и состава может быть связано с побочными эффектами .
Кишечник человека, естественно, 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 обычных кишечных бактерий и изучили, как они взаимодействуют с 15 лекарствами, которые принимаются перорально. Лекарства были выбраны, чтобы представить ряд различных типов обычных 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 каждый из 15 препаратов взаимодействует с выбранными штаммами бактерий - в общей сложности 375 тестов на бактерии и лекарства.
Они обнаружили 70 взаимодействий между бактериями и исследуемыми препаратами, о 29 из которых ранее не сообщалось.
В то время как более ранние исследования показали, что бактерии могут химически модифицировать лекарства, при дальнейшем изучении этих взаимодействий ученые обнаружили, что в 17 из 29 новых взаимодействий лекарство накапливается внутри бактерий, не подвергаясь модификации.
Доктор Киран Патил из отделения 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 лекарствами, накапливающимися в бактериях, потому что до сих пор биотрансформация считалась основным способом воздействия бактерий на доступность лекарств ».
«Скорее всего, 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 антидиабетический розиглитазон. Для некоторых лекарств, таких как монтелукаст (лекарство от астмы) и рофлумиласт (для лечения хронической обструктивной болезни легких), оба изменения произошли у разных бактерий - 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 внутри бактерий и изменяет их секретируемые метаболиты.
Исследователи вырастили небольшое сообщество из нескольких видов бактерий и обнаружили, что антидепрессант дулоксетин резко изменил баланс видов бактерий. Препарат изменил молекулы, продуцируемые бактериями, накапливающими лекарство, которыми питаются другие бактерии, поэтому бактерии-потребители выросли намного больше и нарушили баланс в составе 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 бактериями, накапливающими лекарство, поведение червей изменилось после воздействия дулоксетина по сравнению с червями, выращенными с бактериями, не накапливающими дулоксетин.
Доктор Афанасиос Типас из EMBL, который был одним из руководителей исследования, сказал: «Только теперь люди осознают, что лекарства и наш микробиом влияют друг на друга, что имеет критические последствия для нашего здоровья».
Доктор Пер Борк из EMBL и один из руководителей исследования сказал: «Это требует, чтобы мы начали рассматривать микробиом как один из наших органов».
Доктор 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 - различиями в том, отвечаете ли вы, необходимая доза лекарства и побочные эффекты, такие как увеличение веса. Если мы сможем охарактеризовать реакцию людей в зависимости от состава их микробиома, то лекарственное 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 в организме человека.
Исследование началось как совместный проект в EMBL Heidelberg и было завершено в группе Кирана Патила после его переезда в Кембридж. В нем участвовали исследователи из групп EMBL Typas, Bork, Zimmermann, Hennig, Schultz и Beck и группы Савицки, а также из основных подразделений Genomics, Proteomics и Metabolomics в EMBL Heidelberg.
Доктор Меган Дауи, руководитель отдела молекулярной и клеточной медицины MRC, сказала: «Это исследование подчеркивает важность микробиома в доставке, эффективности и безопасности лекарств. О микробиоме еще многое не известно, и это ясно. необходимо провести дополнительную работу, чтобы понять важные молекулярные аспекты, которые здесь задействованы, что может оказать положительное влияние на реакцию человека на ряд широко используемых лекарств ».