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Nature:重磅级发现!常见药物或能在人类机体肠道菌群中积累 或会降低药物的有效性且能改变肠道微生物组的功能!

2021-09-15 09:09:41生物谷
核心提示:来自欧洲分子生物学实验室等机构的科学家们通过研究发现,普通的药物或能在肠道菌群中积累,从而改变细菌的功能并潜在降低药物的有效性,这种相互作用或能帮助更好地理解药物有效性和副作用的个体差异特性。

肠道中的细菌能帮助调节治疗性药物的可用性及疗效,然而研究人员最近才开始对药物和细菌之间相互作用进行系统性的分析,近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“Bioaccumulation of therapeutic drugs by human gut bacteria”的研究报告中,来自欧洲分子生物学实验室等机构的科学家们通过研究发现,普通的药物或能在肠道菌群中积累,从而改变细菌的功能并潜在降低药物的有效性,这种相互作用或能帮助更好地理解药物有效性和副作用的个体差异特性。

众所周知,细菌能化学性地修饰某些药物,这一过程被成为生物转化(biotransformation),这篇研究报告中,研究人员首次揭示了,特定的肠道菌群或能积累人类药物并改变细菌的类型及其活性。这或许会直接改变药物的有效性,因为药物在肠道菌群中的积累会降低机体对其可利用性,而且细菌的功能和组成的改变也与药物所产生的副作用有关。

文章中,研究人员培养了25种常见的肠道细菌,并分析了其与15种口服药物之间是如何相互作用的,选择的药物能代表一系列不同类型的药物,包括抗抑郁药物等,众所周知,这些药物对个体的影响是不同的,其会产生一定的药物副作用,比如肠道问题和体重增加等。

研究人员检测了15种药物中每种药物是如何与选定的细菌相互作用的,总共进行了375次细菌-药物测试;结果发现细菌和药物之间存在70种相互作用,其中29种相互作用此前并未研究过。

尽管早期研究结果表明,细菌能化学性地修饰药物,但当科学家们进一步研究其相互作用时,他们发现,在29种新的相互作用的17种相互作用中,药物会在细菌中积累而不被修饰;让研究人员惊讶的时,目前他们所观察到的细菌和药物之间大部分相互作用是药物在细菌中的积累,因为截止到目前为止,生物转化被认为是细菌影响药物可用性的主要方式。这很有可能是个体之间的差异,其取决于个体机体肠道微生物的组成,研究人员甚至能在同一种类细菌的不同菌株之间观察到差异。

药物在细菌中积累的例子包括抗抑郁症药物度洛西汀(duloxetine)和抗糖尿病药物罗格列酮,对于一些药物而言(比如哮喘药孟鲁司特和慢阻肺药物罗氟司特),这两种变化都发生在不同的细菌中,其能被一些种类的细菌所积累,而被其它细菌所修饰。

研究者还发现,药物的生物积累会改变积累细菌的代谢,比如,抗抑郁症药物度洛西汀能与细菌中的多种代谢酶类结合并改变其所分泌的代谢产物。此外研究人员还将多种细菌培育在一起,结果发现,抗抑郁症药物度洛西汀会明显改变这些细菌群落之间的平衡,该药物还能改变积累药物的细菌所产生的分子,而其它细菌则以这些分子为食,因此消耗型细菌就会生长地更迅速并使得不同菌群的组成失衡。

随后研究人员利用秀丽隐杆线虫进一步检测了这种影响效应,他们分析了药物度洛西汀,该药物已经被证明能在特定细菌中积累,在与已经被证明能积累该药物的细菌种类一起生长的线虫中,当接触度洛西汀后,线虫的行为就会发生改变。如今科学家们才意识到,药物和机体微生物组之间会相互影响,从而对机体健康会产生至关重要的后果。

研究者Peer Bork博士表示,这就要求我们需要将机体的微生物组当做身体的一个器官来看待,下一步研究人员将会进行基础的分子生物学研究,来调查个体机体的肠道菌群与机体对药物的不同个体反应之间是否存在一定关系,比如机体是否会产生反应,需要的药物剂量以及体重增加所产生的副作用等方面的差异,如果研究人员能根据机体微生物组的组成来确定个体的反应,那么后期的药物治疗或许就能实现个体化了。

研究人员提醒道,本文研究仅仅是在实验室培育的细菌中进行的相关研究,后期他们还需要进一步深入研究来理解肠道菌群对药物的生物累积是否会在人体内部表现出来。本文研究还强调了微生物组在药物运输、有效性和安全性方面的重要性;当然了,关于微生物组还有很多不为人知的地方,后期科学家们还需要深入研究,从而个体机体是如何对一系列常用药物产生反应。

综上,本文研究结果表明,肠道菌群的生物积累或许是一种改变药物可用性和细菌代谢的共同机制,其对于微生物的组成、药代动力学、副作用和药物反应都有一定的影响,这或许是通过以不同个体的方式来实现的。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Klünemann, M., Andrejev, S., Blasche, S. et al.Bioaccumulation of therapeutic drugs by human gut bacteria. Nature (2021). doi:10.1038/s41586-021-03891-8

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