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I batteri intestinali possono accumulare farmaci, che potrebbero modificarne l’efficacia

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primo piano delle mani di una persona che estrae la droga da una scatola
Una nuova ricerca esamina la risposta dei batteri intestinali ai farmaci comuni. Willie B. Thomas/Getty Images
  • Uno studio di laboratorio che appare in Natura hanno scoperto che i batteri intestinali possono accumulare farmaci comuni, che possono alterare la funzione e l’attività batterica e diminuire l’efficacia dei farmaci.
  • Il significato clinico di questi risultati è sconosciuto.
  • I ricercatori devono condurre studi sull’uomo per valutare e classificare le risposte ai farmaci in base alla composizione del microbioma intestinale per individuare e ottimizzare potenzialmente la terapia farmacologica.

Il microbioma umano è costituito da 100 trilioni di batteri, virus e funghi che risiedono prevalentemente nell’intestino umano. Il microbioma svolge un ruolo fondamentale nel:

  • sviluppo dell’immunità
  • protezione da microrganismi nocivi
  • produzione di acidi grassi a catena corta, fonte di energia
  • sintesi vitaminica

  • deposito di grasso
  • regolazione del sistema nervoso centrale

I batteri intestinali producono circa il 95% della serotonina nel corpo. La serotonina è un neurotrasmettitore nel cervello che regola sia l’umore che il funzionamento gastrointestinale (GI).

I fattori ambientali possono indurre cambiamenti nel microbioma in risposta a dieta, antibiotici o malattie. I farmaci non antibiotici possono anche alterare la composizione e la funzione del microbioma intestinale.

Inoltre, il microbioma intestinale può influenzare la risposta di una persona a un farmaco. I batteri intestinali possono modificare l’attività del farmaco nel corpo, la tossicità o la biodisponibilità, che è l’entità e la velocità con cui il farmaco entra nel flusso sanguigno.

Ricerche preliminari sui topi suggeriscono che alcuni antidepressivi, come la duloxetina, che trattano la depressione e l’ansia aumentando i livelli di serotonina e norepinefrina nell’uomo, può anche alterare il microbioma intestinale. Gli scienziati non hanno ancora compreso l’effetto che la duloxetina ha sul microbioma umano.

Ciò ha ispirato uno studio, condotto da ricercatori dell’Unità di tossicologia del Medical Research Council (MRC) dell’Università di Cambridge nel Regno Unito e del Laboratorio europeo di biologia molecolare in Germania, per esaminare il meccanismo alla base delle interazioni tra batteri intestinali e farmaci.

Gli scienziati hanno coltivato 25 ceppi di batteri intestinali comuni con un totale di 15 farmaci, servendo tre farmaci come gruppo di controllo e hanno studiato le loro interazioni in 375 diversi gruppi accoppiati batteri-farmaci. I ricercatori hanno identificato 29 interazioni precedentemente sconosciute che coinvolgono 18 specie di batteri e sette farmaci.

Nuovo meccanismo scoperto

Delle 29 nuove interazioni batteri-farmaci, 17 sono derivate dalla conservazione del farmaco da parte dei batteri, che gli scienziati chiamano bioaccumulo, e 12 dalla modificazione del farmaco da parte dei batteri, o biotrasformazione.

I ricercatori hanno ulteriormente confermato il bioaccumulo di duloxetina in quattro ceppi di batteri intestinali, utilizzando la risonanza magnetica nucleare e la cromatografia liquida con spettrometria di massa.

Il Dr. Kiran Patil, autore collaboratore e ricercatore presso l’Unità di Tossicologia MRC, ha elaborato in un’intervista con Notizie mediche oggi: “L’importanza di [the] la relazione tra farmaci e batteri intestinali è stata riconosciuta in precedenza, ma i meccanismi molecolari non erano completamente noti. Gran parte dell’attenzione si è concentrata sul fatto che la molecola del farmaco sia modificata chimicamente, un processo chiamato biotrasformazione”.

Il dottor Patil ha aggiunto:

“Abbiamo scoperto che alcuni dei farmaci comunemente usati, tra cui [the] antidepressivo duloxetina, sono bioaccumulati dai batteri intestinali senza modificazione chimica. La scelta della duloxetina è stata dovuta al suo uso estensivo, ai collegamenti precedentemente noti agli effetti collaterali correlati al tratto gastrointestinale, come l’aumento di peso, e alla variabilità nella risposta tra gli individui.

Gli autori dello studio hanno scoperto che la duloxetina si lega agli enzimi metabolici nei batteri, alterando i loro metaboliti. I ricercatori hanno coltivato cinque specie di batteri intestinali con duloxetina per valutare se questi cambiamenti metabolici associati al bioaccumulo potrebbero causare cambiamenti nella composizione dei batteri intestinali della comunità.

Hanno osservato che la duloxetina ha cambiato drasticamente la composizione della comunità batterica attraverso i metaboliti prodotti dai batteri che hanno accumulato duloxetina. Altri batteri si sono nutriti di questi metaboliti, causando ulteriori cambiamenti nella comunità dei batteri intestinali.

I ricercatori hanno quindi esaminato l’effetto dei batteri che hanno accumulato duloxetina rispetto a quelli che non si sono attivati Caenorhabditis elegans, un verme nematode utilizzato per studiare i batteri intestinali. Hanno scoperto che i batteri che hanno accumulato duloxetina hanno cambiato il comportamento dei vermi, rispetto ai batteri non accumulanti.

Il Dr. Patil ha commentato le interazioni inaspettate tra batteri e farmaci che si accumulano nei batteri, “Questo non solo ha ridotto la disponibilità di farmaci, ma anche il farmaco accumulato [changed] metabolismo batterico e le molecole che [secreted].”

Il Dr. Patil ha aggiunto: “Questo ha un effetto a catena su altri batteri nella comunità. Il nostro studio rivela quindi una nuova dimensione nelle interazioni microbioma-farmaco”.

Necessità di studi sull’uomo

Alla domanda sui punti di forza e sui limiti dello studio, il dott. Patil ha spiegato: “Il più grande punto di forza sono le profonde intuizioni molecolari che potremmo ottenere utilizzando tecniche all’avanguardia [… to uncover] dimensione finora nascosta delle interazioni batteri-farmaci. Per ottenere queste intuizioni molecolari, abbiamo dovuto limitare lo studio a condizioni di laboratorio controllate, e quindi non possiamo ancora dire molto su [the] rilevanza clinica dei nostri risultati”.

Il Dr. Andrew Goodman, professore di patogenesi microbica al CNH Long e direttore del Microbial Sciences Institute presso la Yale School of Medicine, ha dichiarato nel blog del National Institute of General Medical Sciences Biomedical Beat:

“Siamo interessati alle conseguenze di queste interazioni ospite-microbioma specificamente nel contesto dei farmaci […] per capire come la variazione nel microbioma influisca sul modo in cui le persone rispondono ai farmaci e pensiamo che i progressi in questo settore consentirebbero molti nuovi benefici per la salute».

“Ad esempio, potremmo scegliere farmaci in base alla composizione del microbioma di una persona e forse anche alterare il loro microbioma in modo che siano un candidato migliore per un farmaco”.

I ricercatori devono condurre ulteriori studi per valutare l’effetto del microbioma intestinale sulla risposta ai farmaci e gli effetti collaterali negli esseri umani affinché questi risultati abbiano un impatto clinico.