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Cell:揭示饮食通过作用于肠道细菌来影响二甲双胍的疗效

来源:本站原创 2019-09-05 23:03

2019年9月5日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,英国MRC伦敦医学科学研究所的Filipe Cabreiro团队和德国基尔大学的Christoph Kaleta团队证实饮食可通过对肠道细菌的作用来改变一种2型糖尿病药物的疗效。相关研究结果于2019年8月29日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Host-Microbe-Drug-Nutrient Screen Identifies Bacterial Effectors of Metformin Therapy”。
图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.08.003。

存在于我们胃肠道中的细菌,统称为肠道微生物组,可产生许多能够影响健康和疾病的分子。已知肠道微生物组的功能受饮食和诸如二甲双胍(metformin)之类的药物的调节,其中二甲双胍用于治疗2型糖尿病并且已显示可延长几种有机体的寿命。然而,理解饮食、药物和肠道微生物组之间复杂的多向关系是一个相当大的挑战。Cabreiro说,“破解这种相互作用网络至关重要,这是因为二甲双胍的具体作用机制尚不清楚。”

一种新的筛选技术

Cabreiro和他的团队开发出一种新的四向高通量筛选技术,以更好地了解饮食、药物和肠道微生物组如何相互作用来影响宿主生理学特性。他们使用定植着大肠杆菌(一种人类肠道细菌)的秀丽隐杆线虫作为一种简化的宿主-微生物组模型,并且在数百种不同的营养化合物存在下将这种线虫暴露于二甲双胍。他们发现二甲双胍治疗改变了宿主秀丽隐杆线虫的代谢和寿命,而且这些影响可以通过特定的营养物加以增强或抑制。至关重要的是,他们揭示出肠道细菌在调节这种现象方面发挥了关键作用。

饮食和肠道细菌的重要性解释了为何二甲双胍以前被证实对另一种常被研究的有机体果蝇的寿命没有影响。论文共同作者、Helena Cochemé说:“结果证实针对果蝇的典型实验室食物含有丰富的糖分。在除去糖分后,我们也观察到二甲双胍对定殖着大肠杆菌的果蝇的正面影响。”

细菌营养物信号是微生物-宿主-药物相互作用的关键性调节因素

进一步的分析表明,细菌具有复杂的机制,这使它们能够协调营养物和二甲双胍信号,并相应地重编程它们自己的代谢。由于这种适应性,细菌积累了一种叫做胍丁胺(agmatine)的代谢物,经证实,这种代谢物是二甲双胍对宿主健康的积极作用所必需的。

对人类的影响如何?

这些研究人员研究了在更复杂的人类菌群中是否也会观察到秀丽隐杆线虫中的结果。他们分析了与一大批2型糖尿病患者和健康对照组的微生物组、营养和药物状态相关的数据。Kaleta说,“有趣的是,我们发现二甲双胍治疗与细菌产生胍丁胺的能力增强密切相关。”重要的是,他们可以在欧洲的几个独立的2型糖尿病患者队列中重现他们的发现。此外,经发现作为主要的产胍丁胺菌(即产生胍丁胺的细菌)的细菌物种是已知在接受二甲双胍治疗的2型糖尿病患者的肠道微生物组中增加的那些细菌物种。

二甲双胍治疗的意义

Cabreiro说,“我们的结果揭示了饮食、菌群和宿主之间复杂的相互作用网络如何影响药物的疗效。通过我们的高通量筛选方法,我们如今终于拥有了一种工具,它可以处理这种复杂问题。”这项研究的结果可能有助于指导饮食指南制定,或者开发可用于增强二甲双胍有益作用的基因工程细菌。针对有证据表明经过二甲双胍治疗的2型糖尿病患者要比非非糖尿病个体更健康和寿命更长,他们也提供了一种有价值的新见解。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Rosina Pryor et al. Host-Microbe-Drug-Nutrient Screen Identifies Bacterial Effectors of Metformin Therapy. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.08.003.

2.How diet and medication impact gut bacteria and human health
https://medicalxpress.com/news/2019-08-diet-medication-impact-gut-bacteria.html
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