DB/DBマウスにおける低血糖活性および腸内微生物叢調節に対するメトホルミンおよびベルベリンによる併用治療の影響

背景：腸内微生物叢の変化は、投与された薬物の代謝に影響を及ぼし、それらの薬物動態の変化と薬力学につながる可能性があります。メトホルミンとベルベリンは、糖尿病マウスの低血糖活性と腸内微生物叢の変化に対する影響を個別に実証しているにもかかわらず、糖尿病治療における併用治療の影響に関する調査は実施されていません。 目的：私たちの現在の研究は、メトホルミンとベルベリンと低血糖活性に対する併用の効果を調査し、DB/DBマウスにおける微生物叢を介した薬物薬物相互作用に関与する可能性のある腸内細菌を特定することを目的としています。 研究デザイン：メトホルミンとベルベリン間の薬力学的相互作用は、14日間のコントロールとして野生型（WT）を伴うDB/DBマウス（DB、M250、B250、B125、B250+M250、およびB125+M250）の6つのグループで評価されました。車両の治療、250 mg/kgでのメトホルミン、ベルベリン（250/125 mg/kg）の投与後2時間後に250/125 mg/kgでベルベリン、メトホルミン（250 mg/kg）。 方法：13日目に、インスリン耐性試験（ITT）が実施されました。15日目に、インスリン濃度測定のために空腹時血清サンプルが得られた後、腹腔内グルコース耐性試験（IPGTT）、インスリン抵抗性の恒常性モデル評価（HOMA-IR）計算、および微生物16S RRNAシーケンス分析の糞便コレクションが得られました。さらに、15日目のメトホルミン定常状態の血漿濃度は、検証済みのLC-MS/MSメソッドによって測定されました。 結果：メトホルミンとベルベリンの併用治療は、db/db糖尿病コントロールのそれと比較して、血糖をさらに減少させる可能性があります。さらなる微生物16S RRNAシーケンス分析により、腸内微生物叢の組成は、プロテオバクテリアの存在量とともに有意に変化し、ヴェルコミクロビアは、単剤療法と比較してメトホルミンとベルベリンの共治療後に最も変化したことが明らかになりました。さらに、それらの併用治療における定常状態のメトホルミン濃度は、メトホルミン単剤療法によるものよりも有意に高かった。 結論：メトホルミン（250 mg/kg）とベルベリン（125 mg/kg）の同時投与は、インスリンの感受性をさらに改善するだけでなく、DB/DBマウスでの個々の治療法よりも腸内微生物群の異なる変化を示すことができます。

BACKGROUND: Gut microbiota alterations could influence the metabolism of administered drugs, leading to their altered pharmacokinetics and pharmacodynamics. Despite that metformin and berberine has individually demonstrated their impacts on hypoglycemic activities and gut microbiota alterations in diabetic mice, investigation regarding the impact of their combination treatment in diabetic treatment has never been conducted. PURPOSE: Our current study was proposed aiming to investigate the effect of combination use of metformin with berberine on hypoglycemic activity and identify the possible intestinal bacteria involved in their microbiota-medicated drug-drug interactions in db/db mice. STUDY DESIGN: Pharmacodynamics interactions between metformin and berberine were evaluated in six groups of db/db mice (db, M250, B250, B125, B250+M250, and B125+M250) with its wild type (WT) as control to receive 14 days treatment of vehicle, metformin at 250 mg/kg, berberine at 250/125 mg/kg, and metformin (250 mg/kg) 2 h after dosing berberine (250/125 mg/kg). METHODS: On day 13, insulin tolerance test (ITT) was conducted. On day 15, fasting serum samples were obtained for insulin concentration determination followed by intraperitoneal glucose tolerance test (ipGTT), homeostatic model assessment for insulin resistance (HOMA-IR) calculation, and feces collection for microbial 16S rRNA sequencing analyses. In addition, metformin steady state plasma concentrations on day 15 were measured by validated LC-MS/MS method. RESULTS: Combination treatment of metformin with berberine could further reduce in blood glucose in comparison to that of db/db diabetic control. Further microbial 16S rRNA sequencing analyses revealed that gut microbiota compositions were significantly changed with the abundance of Proteobacteria and Verrucomicrobia altered the most after metformin and berberine co-treatment compared to their monotherapy. In addition, steady state metformin concentrations in their combination treatment were significantly higher than that from metformin monotherapy. CONCLUSION: Co-administration of metformin (250 mg/kg) with berberine (125 mg/kg) could not only further improve insulin sensitivity, but also demonstrate different alterations on gut microbial communities than that of their individual treatment in db/db mice.