Исследователи из Лондонского института медицинских наук (London Institute of Medical Sciences) и Кильского университета (Kiel University) в Германии продемонстрировали, что рацион питания может изменить эффективность лекарственного средства против диабета 2-го типа посредством его действия на кишечные бактерии. Исследование опубликовано в журнале Cell.
Актуальность проблемы
Бактерии, которые находятся в желудочно-кишечном тракте, производят многочисленные молекулы, способные влиять на здоровье и болезни. Известно, что функция кишечного микробиома регулируется как питанием, так и лекарственными средствами, такими как препарат метформин, который используется для лечения диабета 2 типа. Однако понимание сложных, разнонаправленных взаимосвязей между питанием, лекарственными перпаратами и кишечным микробиомом представляет значительную проблему.
«Распутывание этой сети взаимодействий имеет первостепенное значение, поскольку конкретный механизм действия метформина до сих пор неясен», — сообщает автор исследования Филипе Кабрейро (Filipe Cabreiro).
Материалы и методы исследования
Чтобы лучше понять, как рацион питания, лекарственные препараты и кишечный микробиом взаимодействуют, влияя на физиологию хозяина, исследователи разработали инновационную четырехстороннюю высокопроизводительную методику скрининга. Ученые использовали нематодного червя Caenorhabditis elegans, колонизированного кишечными бактериями человека Escherichia coli, в качестве упрощенной модели микробиома хозяина и подвергли его воздействию метформина в присутствии сотен различных пищевых соединений.
Результаты научного исследования
В ходе исследования ученые обнаружили, что лечение метформином изменяет метаболизм и продолжительность жизни червя C. elegans и что эти эффекты могут быть либо усилены, либо подавлены конкретными питательными веществами. Важно отметить, что кишечные бактерии играли ключевую роль в опосредовании этого явления.
Дальнейший анализ показал, что бактерии обладают сложным механизмом, который позволяет организму координировать пищевые и метформиновые сигналы и соответственно перестраивать свой собственный метаболизм. В результате этой адаптации бактерии накапливают метаболит, называемый агматином, который, как было показано в предыдущих исследования, необходим для положительного воздействия.
Чтобы выяснить, можно ли подтвердить полученные данные в более сложной микробиоте человека, исследователи проанализировали данные, связанные с микробиомом, питанием и приемом лекарств большой когорты пациентов с диабетом 2 типа и здоровых людей.
«Интересно, что мы обнаружили, что лечение метформином тесно связано с повышенной способностью к производству бактериального агматина», — сообщает соавтор исследования Кристофа Калета (Christoph Kaleta).
«Благодаря нашему подходу к скринингу у нас появился инструмент, который позволяет нам справиться с этой сложной сетью взаимодействий между питанием, микробиомом хозяином и влиять на эффективность лекарственных препаратов», — заключил Кабрейро.
Полученные результаты могут помочь в разработке рекомендаций по питанию и разработке генно-инженерных бактерий, которые могут быть использованы для усиления благотворного воздействия метформина.
Авторы другого исследования установили, что вегетарианская диета может предотвратить диабет 2 типа.
