Двоспрямовані взаємодії кишкового мікробіому і лікарських засобів
DOI:
https://doi.org/10.30978/MG-2020-5-79Ключові слова:
кишковий мікробіом, лікарсько‑мікробна взаємодія, модифікація кишкової мікробіотиАнотація
Останніми роками інтенсивно розвивається нова галузь фармакогеноміки, яка отримала назву «фармакомікробіоміка». Її основною метою є вивчення взаємодії кишкового мікробіому (КМ) та різних препаратів. Одним з дуже важливих недавніх відкриттів є те, що не лише антибіотики, а і багато препаратів, які часто застосовують у клінічній практиці та які не володіють антибактеріальними властивостями, наприклад, метформін та інгібітори протонної помпи, істотно змінюють склад і функцію КМ. До найчастіше асоційованих з КМ лікарських засобів, крім інгібіторів протонної помпи та метформіну, належать гіполіпідемічні препарати (статини), проносні засоби, β‑адреноблокатори, інгібітори ангіотензинперетворювального ферменту і антидепресанти (селективні інгібітори зворотного захоплення серотоніну). Зміни КМ можуть впливати на стан здоров’я пацієнта і знижувати ефективність препарату. Взаємодії між КМ і лікарськими засобами мають двоспрямований характер. З одного боку, препарати самі по собі можуть впливати на склад КМ принаймні двома шляхами. Перший шлях полягає в тому, що препарати можуть спричинити транслокацію в кишку мікробіому з інших ділянок тіла, що трактують як кишковий дисбіоз. Другий шлях, який може бути домінуючим, полягає в тому, що лікарські засоби можуть змінювати кишкове мікросередовище і безпосередньо впливати на ріст бактерій. Накопичується дедалі більше даних про те, що КМ сам по собі може безпосередньо впливати на реакцію організму людини на певний препарат шляхом ферментативного перетворення його структури і зміни біодоступності, біологічної активності або токсичності, від чого залежить терапевтична відповідь. Зокрема останні дані свідчать про те, що КМ може опосередковано впливати на реакцію організму людини на імунотерапію раку, діючи на загальний стан господаря та його імунний статус. Модифікація КМ шляхом зміни дієти, прийому пробіотиків або проведення фекальної трансплантації потенційно може сприяти підвищенню ефективності протиракового та інших видів лікування.
Посилання
Bajaj JS, Acharya C, Fagan A et al. Proton pump inhibitor initiation and withdrawal affects gut microbiota and readmission risk in cirrhosis. Am J Gastroenterol. 2018;113:1177-1186.
Baur D, Gladstone BP, Burkert F et al. Effect of antibiotic stewardship on the incidence of infection and colonisation with antibiotic-resistant bacteria and Clostridium difficile infection: a systematic review and meta-analysis. Lancet Infect Dis. 2017;17:990-1001.
Chalabi M, Cardona A, Nagarkar DR et al. Efficacy of chemotherapy and atezolizumab in patients with non-small-cell lung cancer receiving antibiotics and proton pump inhibitors: pooled post hoc analyses of the oak and poplar trials. Ann Oncol. 2020;31:525-531.
Doestzada M, Vila AV, Zhernakova A et al. Pharmacomicrobiomics: a novel route towards personalized medicine?. Protein Cell. 2018;9:432-445.
Falony G, Joossens M, Vieira-Silva S et al. Population-Level analysis of gut microbiome variation. Science. 2016;352:560-564.
Forslund K, Hildebrand F, Nielsen T et al. Disentangling type 2 diabetes and metformin treatment signatures in the human gut microbiota. Nature. 2015;528:262-266.
Frankel AE.., Coughlin LA, Kim J et al. Metagenomic shotgun sequencing and unbiased metabolomic profiling identify specific human gut microbiota and metabolites associated with immune checkpoint therapy efficacy in melanoma patients. Neoplasia. 2017;19:848-855.
Freedberg DE, Toussaint NC, Chen SP et al. Proton pump inhibitors alter specific taxa in the human gastrointestinal microbiome: a crossover trial. Gastroenterology. 2015;149:883-885.
Gopalakrishnan V, Spencer CN, Nezi L et al. Gut microbiome modulates response to anti-PD-1 immunotherapy in melanoma patients. Science. 2018;359:97-103.
Hegazy AN, West NR, Stubbington MJ.T. et al. Circulating and tissue-resident CD4+ T cells with reactivity to intestinal microbiota are abundant in healthy individuals and function is altered during inflammation. Gastroenterology. 2017;153:1320-1337.
Imhann F, Vich Vila A, Bonder MJ et al. The influence of proton pump inhibitors and other commonly used medication on the gut microbiota. Gut Microbes. 2017;8:351-358.
Jackson MA, Goodrich JK, Maxan M.-E. et al. Proton pump inhibitors alter the composition of the gut microbiota. Gut. 2016;65:749-756.
Jackson MA, Verdi S, Maxan M.-E. et al. Gut microbiota associations with common diseases and prescription medications in a population-based cohort. Nat Commun. 2018;9. 2655.
Koppel N, Maini Rekdal V, Balskus EP. Chemical transformation of xenobiotics by the human gut microbiota. Science. 2017;356. doi: 10.1126/science.aag2770. [Epub ahead of print: 23 Jun 2017].
Maier L, Pruteanu M, Kuhn M et al. Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria. Nature. 2018;555:623-628.
Maini Rekdal V, Bess EN, Bisanz JE et al. Discovery and inhibition of an interspecies gut bacterial pathway for levodopa metabolism. Science. 2019;364. doi: 10.1126/science.aau6323. [Epub ahead of print: 14 Jun 2019].
Mallick H, Ma S, Franzosa EA et al. Experimental design and quantitative analysis of microbial community multiomics. Genome Biol. 2017;18:228.
Matson V, Fessler J, Bao R et al. The commensal microbiome is associated with anti-PD-1 efficacy in metastatic melanoma patients. Science. 2018;359:104-108.
Momtaz P, Postow MA. Immunologic checkpoints in cancer therapy: focus on the programmed death-1 (PD-1) receptor pathway. Pharmgenomics Pers Med. 2014;7:357-365.
Nagata N, Tohya M, Fukuda S et al. Effects of bowel preparation on the human gut microbiome and metabolome. Sci Rep. 2019;9. 4042.
Routy B, Le Chatelier E, Derosa L et al. Gut microbiome influences efficacy of PD-1-based immunotherapy against epithelial tumors. Science. 2018;359:91-97.
Shin N.-R., Lee J.-C., Lee H.-Y. et al. An increase in the Akkermansia spp. Population induced by metformin treatment improves glucose homeostasis in diet-induced obese mice. Gut. 2014;63:727-735.
Sivan A, Corrales L, Hubert N et al. Commensal Bifidobacterium promotes antitumor immunity and facilitates anti-PD-L1 efficacy. Science. 2015;350:1084-1089.
Stark CM, Susi A, Emerick J et al. Antibiotic and acid-suppression medications during early childhood are associated with obesity. Gut. 2019;68:62-69.
Sun L, Xie C, Wang G et al. Gut microbiota and intestinal FXR mediate the clinical benefits of metformin. Nat Med. 2018;24:1919-1929.
Tanoue T, Morita S, Plichta DR et al. A defined commensal Consortium elicits CD8 T cells and anti-cancer immunity. Nature. 2019;565:600-605.
Tropini C, Moss EL, Merrill BD et al. Transient osmotic perturbation causes long-term alteration to the gut microbiota. Cell. 2018;173:1742-1754.
van Kessel SP, Frye AK, El-Gendy AO et al. Gut bacterial tyrosine decarboxylases restrict levels of levodopa in the treatment of Parkinson’s disease. Nat Commun. 2019;10:310.
Vandeputte D, Falony G, Vieira-Silva S et al. Stool consistency is strongly associated with gut microbiota richness and composition, enterotypes and bacterial growth rates. Gut. 2016;65:57-62.
Vandeputte D, Kathagen G, D’hoe K. et al. Quantitative microbiome profiling links gut community variation to microbial load. Nature. 2017;551:507-511.
Vich Vila A, Collij V, Sanna S et al. Impact of commonly used drugs on the composition and metabolic function of the gut microbiota. Nat Commun. 2020;11:362.
Vtizou M.., Pitt JM, Daillиre R et al. Anticancer immunotherapy by CTLA-4 blockade relies on the gut microbiota. Science. 2015;350:1079-1084.
Weersma RK, Zhernakova A, Fu J. Interaction between drugs and the gut microbiome. Gut. 2020:1-10. doi: 10.1136/gutjnl-2019-320204.
Wind TT, Gacesa R, Vich Vila A et al. Gut microbial species and metabolic pathways associated with response to treatment with immune checkpoint inhibitors in metastatic melanoma. Melanoma Res. 2020;30:235-246.
Wu H, Esteve E, Tremaroli V et al. Metformin alters the gut microbiome of individuals with treatment-naïve type 2 diabetes, contributing to the therapeutic effects of the drug. Nat Med. 2017;23:850-858.
Zhernakova A, Kurilshikov A, Bonder MJ et al. Population-Based metagenomics analysis reveals markers for gut microbiome composition and diversity. Science. 2016;352:565-569.
Zimmermann M, Zimmermann-Kogadeeva M, Wegmann R. et al. Separating host and microbiome contributions to drug pharmacokinetics and toxicity. Science. 2019;363. doi: 10.1126/science.aat9931. [Epub ahead of print: 08 Feb 2019].
Zimmermann M, Zimmermann-Kogadeeva M, Wegmann R. et al. Mapping human microbiome drug metabolism by gut bacteria and their genes. Nature. 2019;N 570:462-467.
Zitvogel L, Daillиre R, Roberti MP et al. Anticancer effects of the microbiome and its products. Nat Rev Microbiol. 2017;15:465-478.
