Нове розуміння того, як дієта та ліки впливають на вплив кишкових бактерій на наше здоров’я

Дослідження, опубліковане в Cell 29 серпня групами Філіпе Кабрейро з Лондонського інституту медичних наук MRC та Імперського коледжу та Крістофа Калети з Університету Кіль в Німеччині, продемонстрували, що дієта може змінити ефективність препарату від діабету типу 2 завдяки своїй дії на кишкові бактерії.

Бактерії, що мешкають у нашому шлунково-кишковому тракті, називаються мікробіомом кишечника, виробляють численні молекули, здатні впливати на здоров’я та хвороби. Відомо, що функція мікробіома кишечника регулюється як дієтою, так і лікарськими препаратами, такими як препарат метформін, який використовується для лікування діабету 2 типу і, як було показано, продовжує тривалість життя кількох організмів. Однак розуміння складних різноспрямованих взаємозв’язків між дієтою, наркотиками та мікробіомом кишечника представляє значну проблему. "Розплутування цієї мережі взаємодій є надзвичайно важливим, оскільки конкретний механізм дії метформіну досі незрозумілий", - говорить Філіпе Кабрейро.

Нова техніка скринінгу

Кабрейро та його команда розробили інноваційну чотиристоронній високопродуктивний метод скринінгу, щоб краще зрозуміти, як дієта, ліки та мікробіом кишечника впливають на фізіологію господаря. Вони використовували нематодний хробак C. elegans, колонізований кишковими бактеріями E. coli, як спрощену модель хазяїна-мікробіома і піддавали його дії метформіну у присутності сотень різних харчових сполук.

Вони виявили, що лікування метформіном змінювало метаболізм та тривалість життя господаря C. elegans, і що ці ефекти можуть або посилюватися, або придушуватися за допомогою певних поживних речовин. Найважливішим було виявлення того, що кишкові бактерії зіграли ключову роль в опосередкуванні цього явища.

Важливість дієти та бактерій в кишечнику пояснює, чому раніше було показано, що метформін не впливає на тривалість життя іншого часто вивченого організму - плодової мухи. Хелена Кошеме, яка співпрацювала над цим дослідженням, каже: "Як виявилося, типова лабораторна їжа плодових мух багата цукром. Після вилучення цукру ми також побачили позитивний ефект метформіну у плодових мух, колонізованих з кишковою паличкою".

Сигналізація поживних речовин бактерій є центральним модулятором взаємодії мікроб-господар-лікар

Подальший аналіз показав, що бактерії мають складний механізм, який дозволяє їм координувати харчові та метформінові сигнали та відповідно переробляти власний метаболізм. В результаті цієї адаптації бактерії накопичують метаболіт, який називається агматин, який, як було доведено, необхідний для позитивного впливу метформіну на здоров'я господаря.

А як щодо людей?

Кабрейро співпрацював з Крістофом Калетою з Кільського університету, щоб дослідити, чи можна спостерігати результати, виявлені у C. elegans, і в складніших мікробіотах людини. Вони проаналізували дані, що стосуються мікробіому, харчування та статусу ліків великої когорти хворих на цукровий діабет 2 типу та здорового контролю. "Що цікаво, ми виявили, що лікування метформіном було сильно пов'язане зі збільшенням здатності до бактеріального виробництва агматину", - говорить Калета. Що важливо, вони могли б відтворити свої висновки у кількох незалежних когортах хворих на цукровий діабет 2 типу по всій Європі. Більше того, бактеріальними видами, які виявились основними продуцентами агматину, були ті, що, як відомо, були збільшені в мікробіомі кишечника у хворих на цукровий діабет типу 2, які отримували метформін.

Наслідки для лікування метформіном

"Наші результати проливають світло на те, як складна мережа взаємодій між дієтою, мікробіотою та господарем впливає на ефективність ліків", - говорить Кабрейро. "Завдяки нашому високопродуктивному підходу до скринінгу ми нарешті отримали під рукою інструмент, який дозволяє нам вирішити цю складність". Результати цього дослідження можуть допомогти поінформувати про дієтичні рекомендації або розвиток генно-інженерних бактерій, які можуть бути використані для посилення сприятливого впливу метформіну. Вони також можуть надати цінну інформацію про докази того, що пацієнти з діабетом 2-го типу, які лікуються метформіном, здоровіші і живуть довше, ніж особи, які не страждають на діабет.