image: Commonly used drugs affect our gut bacteria. view more
Credit: Iulia Cartasiova/EMBL
Jedes vierte in der Humanmedizin eingesetzte Medikament hemmt das Wachstum von Bakterien, die natürlicherweise im menschlichen Darm vorkommen. Diese Medikamente verursachen antibiotika-ähnliche Nebenwirkungen und können zur Antibiotikaresistenz beitragen, berichten EMBL-Forscher am 19. März in Nature.
Das Forschungsteam untersuchte die Wirkung von mehr als 1000 auf dem Markt erhältlichen Medikamenten auf 40 repräsentative Bakterien aus dem menschlichen Darm. Sie stellten fest, dass mehr als ein Viertel der Nicht-Antibiotika (250 von 923) das Wachstum mindestens einer Spezies des Mikrobioms hemmen. Federführend bei dieser Untersuchung waren die EMBL*-Gruppenleiter Peer Bork, Kiran Patil, Nassos Typas und Georg Zeller.
Weit verbreitetes Phänomen
Der menschliche Darm enthält eine Vielzahl von Bakterienarten, deren Gesamtheit als das Darm-Mikrobiom bezeichnet wird. Im Laufe der letzten zehn Jahre hat sich gezeigt, dass die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms die Gesundheit beeinflusst. Es ist allgemein bekannt, dass sich Antibiotika in hohem Maße auf dieses Mikrobiom auswirken und unter anderem gastrointestinale Nebenwirkungen verursachen. Vor Kurzem wurde berichtet, dass auch einige häufig verwendete Nicht-Antibiotika die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms verändern, doch der volle Umfang dieses Phänomens war bislang unbekannt.
Im vorliegenden Paper werden zum ersten Mal die direkten Effekte auf dem Markt erhältlicher Medikamente auf einzelne Darmbakterien systematisch untersucht. Nicht nur Antiinfektiva, sondern Medikamente aus allen therapeutischen Klassen hemmten das Wachstum verschiedener Darm-Mikroben.
Wie viele verschiedene Arten von Medikamenten die Darm-Mikroben in Mitleidenschaft ziehen, war wirklich überraschend, so Peer Bork. Insbesondere, weil unsere Daten nahelegen, dass die tatsächliche Zahl wahrscheinlich noch höher liegt. Diese Veränderung der Zusammensetzung unserer Darmbakterien trägt zu Medikamenten-Nebenwirkungen bei, kann aber auch Teil der positiven Wirkungen der Medikamente sein.
Kiran Patil fügt hinzu: Das ist erst der Anfang. Wir wissen noch nicht, auf welche Art die meisten dieser Medikamente auf die Mikroben wirken, wie diese Effekte im menschlichen Wirt zu Tage treten und wie sich das zum Beispiel auf die Gesundheit der Patienten auswirkt. Wir müssen diese Beziehungen eingehend untersuchen, da dieses Wissen unser Verständnis sowie die Wirksamkeit vorhandener Medikamente enorm verbessern könnte.
Unbemerkte Risiken
Die Studie unterstrich auch das bislang unbemerkte Risiko, dass die Einnahme von Nicht-Antibiotika zu einer Antibiotikaresistenz beitragen kann. Dies liegt daran, dass allgemeine Resistenzmechanismen eine große Rolle zu spielen scheinen, die sowohl gegen Antibiotika als auch gegen andere Medikamente wirken.
Das ist wirklich beängstigend, so Nassos Typas, wenn man bedenkt, dass Menschen ihr ganzes Leben lang, häufig über längere Zeiträume hinweg, Medikamente einnehmen. Zum Glück wirken sich nicht alle Nicht-Antibiotika auf Darmbakterien aus und nicht alle Resistenzen werden sich weiter verbreiten. Interessanterweise kann eine Resistenz gegen bestimmte Nicht-Antibiotika die Wirksamkeit bestimmter Antibiotika erhöhen, was wiederum Möglichkeiten für die Erstellung optimaler Medikamentenkombinationen eröffnet.
Personalisierte Medizin
Wir sind gespannt auf die Ergebnisse weiterführender Untersuchungen, die darauf abzielen die Wechselwirkungen zwischen Medikamenten und Mikroben im Kontext des Darms besser zu verstehen. Alle Menschen unterscheiden sich in der Zusammensetzung ihres Mikrobioms, was erklären könnte wieso verschiedene Patienten unterschiedlich auf die gleichen Medikamente reagieren, so Georg Zeller. Wir verfügen alle über unterschiedliche Bakterienarten neben einigen Arten, die wir alle gemeinsam haben und zudem verfügen wir über verschiedene Varianten innerhalb einer Spezies, die als Stämme bezeichnet werden. Diese Stämme können ganz unterschiedliche Funktionen haben, darunter die Reaktion auf Medikamente. Somit ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass viele Wechselwirkungen zwischen Medikamenten und Mikroben individuell unterschiedlich ausfallen. Dies wiederum eröffnet Möglichkeiten für personalisierte, auf das individuelle Darm-Mikrobiom des Patienten abgestimmte Medikamentenbehandlungen.
Die Erstautoren der Veröffentlichung sind Lisa Maier, Mihaela Pruteanu und Michael Kuhn. Sie arbeiten in der Genome Biology Unit des EMBL, an der Humboldt University Berlin (EMBL-Alumna) bzw. in der Structural and Computational Biology Unit des EMBL.
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Lektüre-Empfehlungen:
- Forschungsarbeit der Gruppe Bork https://www.embl.de/research/units/scb/bork/index.html
- Forschungsarbeit der Gruppe Patil: https://www.embl.de/research/units/scb/patil/
- Forschungsarbeit der Gruppe Typas: https://www.embl.de//research/units/genome_biology/typas/index.html
- Forschungsarbeit des Teams Zeller: https://www.embl.de/research/units/scb/zeller/index.html
- Weitere Informationen zu Antibiotikaresistenz und wie sie sich vermeiden bzw. kontrollieren lässt finden Sie auf: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/antibiotic-resistance/en/
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Journal
Nature