Деякі бактерії в роті та кишківнику людини здатні знижувати ефективність ліків проти діабету на основі речовини [blink title="акарбоза" headinfo="Акарбоза"]Протидіабетичний препарат, який часто призначається і допомагає контролювати рівень цукру в крові шляхом інгібування ферментів людини, що розщеплюють складні вуглеводи.[/blink], свідчать результати дослідження, проведеного в Прінстонському університеті.
"Численні дослідження ясно показують, що [blink title="мікробіом" headinfo="Мікробіом"]Сукупність мікробів, що живуть у людському тілі та на його поверхні.[/blink] людини може впливати на наше здоров'я, провокувати хвороби і формувати реакцію на різні терапевтичні втручання. Проте все ще відносно рідко трапляються випадки, коли такі ефекти визначаються на молекулярному та механістичному рівнях - саме це ми й досліджували", - каже доцент кафедри молекулярної біології Прінстона Мохамед Доніа.
Акарбоза була спочатку виділена з бактерій, що живуть у ґрунті. Ці бактерії виділяють акарбозу, щоб перешкоджати росту інших видів бактерій у своєму середовищі, даючи собі конкурентну перевагу. Як природна бактеріальна версія, так і лікарський препарат акарбоза пригнічує a-глюкозидази - ферменти, що виробляються людьми та бактеріями для розщеплення складних цукрів до форми, яка може бути використана для отримання енергії.
У той самий час бактерії, які виробляють акарбозу, виробляють і протиотруту до неї - фермент під назвою акарбоза-киназа, який інактивує акарбозу. Вчені припустили, що здатність інактивувати акарбозу може бути не тільки у ґрунтових бактерій, а й у бактерій людського мікробіома.
Команда провела пошук послідовностей ДНК у мікробіомі людини, щоб виявити ферменти, які, за їхніми прогнозами, можуть інактивувати акарбозу, та виявили 70 потенційно пов'язаних генів.
Щоб визначити роль нових генів, дослідники синтезували послідовності ДНК обраної підмножини генів і очистили дев'ять отриманих ферментів. Подальші дослідження показали, що ці ферменти, крім одного, функціонують аналогічно акарбоза-киназі і блокують активність акарбози в пробірці.
Коли ген найбільш поширеного із цих знайдених ферментів був доданий до одного з видів бактерій ротової порожнини, у яких зазвичай відсутні ферменти, що інактивують акарбозу, бактерії стали стійкі до дії акарбози.
Далі вчені використали рентгенівську кристалографію для вивчення взаємодії нововиявленого ферменту з акарбозою і показали, що він структурно схожий на акарбоза-кіназу ґрунтових бактерій.
Дослідники назвали виявлене та охарактеризоване сімейство білків мікробіому людини "мікробіом-похідні акарбоза-кінази", або Maks.
Вчені поцікавилися: навіщо бактеріям, які живуть в організмі здорових людей, використовувати дуже специфічний механізм стійкості до акарбози, враховуючи, що переважна більшість цих людей ніколи не стикалися з цим препаратом?
Зробили висновок, що здатність інактивувати акарбозу, ймовірно, виникла в результаті конкуренції між бактеріями мікробіома.
Щоб вивчити, чи може Maks впливати на ефективність акарбози при лікуванні пацієнтів з діабетом, залучили Ратгерський університет, який нещодавно завершив клінічні випробування на людях, вивчаючи взаємодію між дієтою, мікробіомом кишечника та діабетом II типу. Невелика група пацієнтів у цьому випробуванні отримувала лікування акарбозою без додаткових втручань.
Група пацієнтів, чий мікробіом кишечника мав здатність інактивувати акарбозу за допомогою кінази, відкритої в лабораторії Прінстона, отримувала менше користі від препарату порівняно з групою пацієнтів, чий мікробіом кишківника не мав такої здатності.
Хоча цей результат слід інтерпретувати з обережністю через невелику кількість пацієнтів, він попереджає про можливість непередбаченої взаємодії між мікробіомом людини та клінічно важливим препаратом.