Wechselwirkung zwischen Arzneimitteln und Mikrobiom

Darmbakterien speichern Medikamentenwirkstoffe

Von Dr. Evelyn Zientz

Wenn wir Medikamente einnehmen, behandeln wir damit nicht nur uns, sondern auch das Mikrobiom in unserem Darm. Bei einer Antibiotikabehandlung ist uns der Zusammenhang schon lange bewusst. Aber auch andere Medikamente gehen Wechselwirkungen mit den Darmbakterien ein. Dadurch kann sich ihre Wirksamkeit, Toxizität oder Bioverfügbarkeit verändern. Dass Bakterien Medikamente verändern können, weiß man schon lange. Aber funktioniert das auch umgekehrt? Können Medikamente auch das Mikrobiom verändern?

Dieser Frage sind Forscher aus Heidelberg und Cambridge nachgegangen. Sie untersuchten das Schicksal verschiedener Medikamente im Zusammenspiel mit unserem Darm-Mikrobiom. Dazu wählten sie 25 Arten gängiger Darmbakterien aus und kultivierten sie zusammen mit 15 verschiedenen Medikamenten aus verschiedenen Wirkstoffgruppen. Sie untersuchten also 375 einzelne  Kombinationen von Bakterien und Arzneimitteln auf mögliche Wechselwirkungen.

Bakterien reichern intrazellulär Medikamente an

Dabei deckten sie 29 neue, bisher nicht beschriebene Wechselwirkungen zwischen 18 verschiedenen Spezies und sieben Medikamenten auf. In 17 Fällen fand eine reine Anhäufung der Wirkstoffe in der Bakterienzelle statt. Man spricht hier von Bioakkumulation. In zwölf Fällen fand eine Biotransformation statt und der Wirkstoff wurde enzymatisch modifiziert.

Der Wirkstoff verändert den bakteriellen Stoffwechsel

Es stellte sich heraus, dass die Bakterien den Wirkstoff nicht modifizieren. Stattdessen bindet dieser an bestimmte bakterielle Enzyme und verändert deren Aktivität und damit auch ihre Metabolite. Jetzt gibt es neue, bisher unbekannte Stoffe im Ökosystem Darm. Wie gehen die anderen Bakterien damit um? Fördert oder hemmt es ihre Vermehrung? Das ist im Grunde egal, aber wenn sich die Wachstumsrate relativ zu der der Konkurrenz ändert, werden manche Arten ausgedünnt und neue dominieren die Szene. In der Tat veränderte sich die Zusammensetzung des Mikrobioms deutlich durch das neue unbekannte Futter und zog so vermutlich weitere Veränderungen nach sich.

Medikamentenwirkung lässt sich mit Bakterien übertragen

Und was ist mit der Wechselwirkung zwischen den Bakterien und dem Wirt? Auch hier passiert etwas, das erkennt man am Verhalten des Wirtes, in diesem Fall dem Fadenwurm C. elegans, einem beliebten Modellorganismus der Mikrobiomforscher. Wenn C. elegans Bakterien in seinem Darm enthält, die zuvor die Gelegenheit hatten, das Medikament anzureichern, zeigt der Wurm ein deutlich anderes Verhalten, als wenn man ihn mit nicht akkumulierenden Bakterien konfrontiert. Die Wirkung des Medikaments lässt sich sozusagen mit den Bakterien übertragen.

So ist es möglicherweise nicht der Wirkstoff selbst, sondern seine Metabolite, der für die Wirksamkeit von Arzneimitteln verantwortlich ist.

Das würde erklären, warum manche Patienten auf bestimmte Medikamente besser ansprechen. Sie beherbergen das passende Mikrobiom. Und es würde ermöglichen, Patienten mit ganz persönlich auf sie abgestimmten Medikamenten zu behandeln.

Quelle: Klünemann, Martina et al. “Bioaccumulation of therapeutic drugs by human gut bacteria.” Nature vol. 597,7877 (2021): 533-538. doi:10.1038/s41586-021-03891-8

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