Обнаружены бактерии, блокирующие лекарства против диабета

Некоторые бактерии во рту и кишечнике человека способны снижать эффективность  лекарства против диабета на основе вещества акарбоза, свидетельствуют результаты исследования, проведенного в Принстонском университете.

"Многочисленные исследования ясно показывают, что микробиом человека может влиять на наше здоровье, провоцировать болезни и формировать реакцию на различные терапевтические вмешательства. Однако все еще относительно редки случаи, когда такие эффекты определяются на молекулярном и механистическом уровнях - именно это мы и исследовали", - говорит доцент кафедры молекулярной биологии Принстона Мохамед Дониа.

Акарбоза была первоначально выделена из бактерий, живущих в почве. Эти бактерии выделяют акарбозу, чтобы препятствовать росту других видов бактерий в своей среде, давая себе конкурентное преимущество. Как естественная бактериальная версия, так и лекарственный препарат акарбоза ингибирует a-глюкозидазы - ферменты, вырабатываемые людьми и бактериями для расщепления сложных сахаров до формы, которая может быть использована для получения энергии.

В то же время бактерии, производящие акарбозу, вырабатывают и противоядие против нее - фермент под названием акарбоза-киназа, который инактивирует акарбозу. Ученые предположили, что способность инактивировать акарбозу может быть не только у почвенных бактерий, но и у бактерий человеческого микробиома.

Команда провела поиск последовательностей ДНК в микробиоме человека, чтобы выявить ферменты, которые, по их прогнозам, могут инактивировать акарбозу, и выявили 70 потенциально связанных генов.

Чтобы определить роль этих новых генов, исследователи синтезировали последовательности ДНК выбранного подмножества генов и очистили девять полученных ферментов. Дальнейшие исследования показали, что все ферменты, кроме одного, функционируют аналогично акарбоза-киназе и блокируют активность акарбозы в пробирке.

Когда ген наиболее распространенного из этих найденных ферментов был добавлен к одному из видов бактерий полости рта, у которых обычно отсутствуют ферменты, инактивирующие акарбозу, бактерии стали устойчивы к действию акарбозы.

Далее ученые использовали рентгеновскую кристаллографию для изучения взаимодействия вновь обнаруженного фермента с акарбозой и показали, что он структурно похож на акарбоза-киназу почвенных бактерий.

Исследователи назвали обнаруженное и охарактеризованное семейство белков микробиома человека "микробиом-производные акарбоза-киназы", или Maks.

Ученые задались вопросом: зачем бактериям, живущим в организме здоровых людей, использовать очень специфический механизм устойчивости к акарбозе, учитывая, что подавляющее большинство этих людей никогда не сталкивались с этим препаратом?

Пришли к выводу, что способность инактивировать акарбозу, вероятно, возникла в результате конкуренции между бактериями микробиома.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Найден вид бактерий, которые улучшают память

Чтобы изучить, может ли Maks влиять на эффективность акарбозы при лечении пациентов с диабетом, привлекли Ратгерский университет, который недавно завершил клинические испытания на людях, изучая взаимодействие между диетой, микробиомом кишечника и диабетом II типа. Небольшая группа пациентов в этом испытании получала лечение акарбозой без каких-либо дополнительных вмешательств.

Группа пациентов, чей микробиом кишечника обладал способностью инактивировать акарбозу посредством киназы, открытой в лаборатории Принстона, получала меньше пользы от препарата по сравнению с группой пациентов, чей микробиом кишечника не имел такой способности.

Хотя этот результат следует интерпретировать с осторожностью из-за небольшого числа пациентов, он, тем не менее, предупреждает о возможности непредвиденного взаимодействия между микробиомом человека и клинически важным препаратом.