2019年8月30日

饮食和药物如何影响肠道细菌和人体健康

线虫秀丽隐杆线虫(秀丽隐杆线虫)作为研究微生物-宿主-药物相互作用的模型系统。图片来源:MRC-LMS微生物共代谢小组主持人Filipe Cabreiro博士

研究发表于 细胞 8月29日,来自MRC伦敦医学科学研究所和帝国学院的Filipe Cabreiro和来自德国基尔大学的Christoph Kaleta的研究小组证明,饮食可以通过对肠道细菌的作用来改变2型糖尿病药物的有效性。

驻留在我们胃肠道中的细菌,称为 会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药物(例如药物)的调节 ,用于治疗2型糖尿病,并已证明可以延长多种生物的寿命。然而,了解饮食,药物和肠道微生物组之间复杂,多方向的关系是一个巨大的挑战。 Filipe Cabreiro说:“解散这种相互作用的网络至关重要,因为二甲双胍的具体作用机制仍不清楚。”

一种新的筛选技术

Cabreiro和他的团队开发了一种创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以影响宿主生理。他们用线虫蠕虫 秀丽隐杆线虫 被人类肠道殖民 大肠杆菌 作为简化的宿主微生物组模型,并在数百种不同营养化合物的存在下将其暴露于二甲双胍。他们发现二甲双胍治疗改变了新陈代谢的代谢和寿命。 秀丽隐杆线虫 宿主,并且特定营养素可以增强或抑制这些作用。至关重要的是,发现肠道细菌在介导此现象中起关键作用。

图片来源:MRC伦敦医学科学研究所

饮食的重要性和 解释为什么以前显示二甲双胍对另一种常见的生物果蝇的寿命没有影响。参与这项研究的HelenaCochemé表示:“事实证明,典型的果蝇实验室食物富含糖分。在除去糖分后,我们还发现二甲双胍对被果蝇定居的果蝇具有积极作用 大肠杆菌。”

细菌营养信号传导是微生物-宿主-药物相互作用的主要调节剂

进一步的分析表明,细菌具有复杂的机制,可以使它们协调营养和二甲双胍信号,并据此重新调整自身的代谢。这种适应的结果是,细菌积聚了称为胍丁胺的代谢产物,该代谢产物被证明是二甲双胍对宿主健康产生积极影响所必需的。

那人类呢?

Cabreiro与来自基尔大学的Christoph Kaleta和石勒苏益格-荷尔斯泰因医学中心(UKSH)合作,调查了是​​否在 秀丽隐杆线虫 在人类更复杂的微生物群中也可以观察到。他们分析了与大量2型糖尿病患者和健康对照人群的微生物组,营养和用药状况相关的数据。 Kaleta说:“有趣的是,我们发现二甲双胍治疗与增加的细菌性胍丁胺生产能力密切相关。”重要的是,他们可以在欧洲多个独立的2型糖尿病患者队列中重现其发现。而且, 被发现是胍丁胺主要生产者的是已知在二甲双胍治疗的2型糖尿病患者的肠道微生物组中增加的胍丁胺。

二甲双胍治疗的意义

Cabreiro说:“我们的结果揭示了饮食,微生物群和宿主之间复杂的相互作用网络如何影响药物的功效。” “借助我们的高通量筛选方法,我们现在终于可以使用一种工具来解决这种复杂性。”这项研究的发现可能有助于为饮食指南或基因工程细菌的发展提供信息,这些细菌可用于增强二甲双胍的有益作用。他们还可能提供证据表明,用二甲双胍治疗的2型糖尿病患者比非糖尿病个体更健康,寿命更长,这一点可能会提供有价值的见解。

更多信息: Rosina Pryor等。宿主-微生物-药物-营养物质屏幕可确定二甲双胍治疗的细菌效应物, 细胞 (2019)。 DOI:10.1016 / j.cell.2019.08.003

期刊信息: 细胞

由...提供 基尔大学

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