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Nature|人类肠道细菌对治疗药物的生物累积

谷禾健康

生物累积(Bioaccumulation)是什么?

分解这个术语“生物累积”时,你会得到什么?accumulation ‘’积累’ 这个词意味着某种东西的积累,而前缀 bio- 意味着生命。把它放在一起,就是生物体内积累一些东西来定义生物累积。

那么生物物累积用于指生物体内化学物质的积累。这些物质没办法被代谢 ,便累积于生物体内,经由食物链中各阶层消费者的食性关系而累积,越高级消费者的体内其累积浓度越高的现象。

生物累积是如何发生的?

一种方法是让一定数量的化学物质进入生物体的速度快于生物体分解和使用它的速度。这意味着进入的比排出的多,导致化学物质在生物体内积累。

另一种主要方式是化学物质进入生物体,而生物体无法以某种方式将其分解或排泄。于是化学物质会继续积累,直到最终对生物体变得致命

所有生物体面临的问题都是吸收和消除之间动态平衡的结果。生物蓄积发生的程度决定了所表现出的毒性作用。在某些情况下,保护机制免受沉积在特殊部位的某些不良物质的影响,以防止它们参与代谢反应

本文的生物累积描述是用于评估药物及其有害代谢物的在肠道细菌内的积累。

治疗药物会对肠道微生物群产生强烈影响,反之亦然。潜在的药物-细菌相互作用可以通过生物转化降低微生物适应性或改变药物可用性。后者可以对药物活性和功效产生正面或负面影响。尽管洛伐他汀( lovastatin )和柳氮磺吡啶(sulfasalazine)等药物会被肠道细菌化学转化为活性形式,但细菌代谢可以使地高辛(digoxin)等药物失活,或者像伊立替康(irinotecan)一样引起毒性作用。为了进一步增加易感药物的多样性,最近报道,肠道细菌对一百多个分子进行了化学修饰。然而,这些相互作用的机制观点主要限于药物生物转化

洛伐他汀(Lovastatin)
洛伐他汀(Lovastatin)可使胆固醇的合成减少,也使低密度脂蛋白受体合成增加,主要作用部位在肝脏,结果使血胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平降低,由此对动脉粥样硬化和冠心病的防治产生作用(来源:百度百科)。
柳氮磺吡啶(sulfasalazine)
柳氮磺吡啶(sulfasalazine)磺胺类抗菌药。属口服不易吸收的磺胺药,吸收部分在肠微生物作用下分解成5-氨基水杨酸和磺胺吡啶。5-氨基水杨酸与肠壁结缔组织络合后较长时间停留在肠壁组织中起到抗菌消炎和免疫抑制作用,如减少大肠埃希菌和梭状芽孢杆菌,同时抑制前列腺素的合成以及其他炎症介质白三烯的合成(来源:百度百科)。
地高辛( digoxin)
地高辛是中效强心苷类药物,为白色结晶或结晶性粉末;无臭;味苦。在治疗时,对心脏的作用表现为正性肌力作用, 减慢心率,抑制心脏传导。适用于低输出量型充血性心力衰竭、心房颤动、心房扑动、阵发性室上性心动过速。

肠道中的细菌可以调节治疗药物的可用性和功效。然而,药物与细菌之间相互作用潜在机制是微生物对药物的化学转化或生物转化。

德国海德堡和英国剑桥科学家团队刚刚发在《Nature》上,成功研究了 25 种代表性肠道细菌菌株对 15 种结构不同的药物的消耗。揭示了 70 种细菌和药物相互作用,其中 29 种以前没有报道过。超过一半的新相互作用可归因于生物积累。

肠道细菌的这种生物累积可能是改变药物可用性和细菌代谢的常见机制,该机制会对个体微生物群组成、药代动力学、副作用和药物反应产生影响。

01 药物无代谢积累

为了更详细调查药物与细菌之间相互作用的系统图谱,科学家使用两种分析方法核磁共振(NMR)光谱和液相色谱-质谱联用(LC-MS)系统地分析了 15 种人类靶向药物和 25 种人类肠道细菌(长双歧杆菌、大肠杆菌和均匀拟杆菌的其他亚种或同种菌株之间的相互作用)。选择细菌种类以涵盖代表健康微生物群的广泛系统发育和代谢多样性。在药物方面,选择了 12 种口服小分子药物(分子量小于 500 Da),这些药物可以基于超高效液相色谱结合紫外检测(UPLC-UV)进行定量,以跨越不同的化学,适应症区域和副作用概况

细菌-药物相互作用网络。左网络:肠道细菌对药物的生物转化或生物累积。右网络:至少在两个独立筛选中检测到的药物对肠道细菌生长的影响(Student’s t检验,α  = 0.05)。文中未提及的细菌全名如下:脆弱拟杆菌、普通拟杆菌、动物双歧杆菌亚种。乳杆菌BI-07, Coprococcus come ,梭菌,梭菌,副干酪乳杆菌, Ruminococcus gnavus。

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