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Erschienen in: Endocrine 3/2019

13.08.2019 | Original Article

Response of gut microbiota in type 2 diabetes to hypoglycemic agents

verfasst von: Fanghua Zhang, Meng Wang, Junjie Yang, Qian Xu, Cheng Liang, Bin Chen, Jiaming Zhang, Ying Yang, Huiling Wang, Yongfang Shang, Ye Wang, Xiaofeng Mu, Dequan Zhu, Chunling Zhang, Minxiu Yao, Lei Zhang

Erschienen in: Endocrine | Ausgabe 3/2019

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Abstract

Purpose

Accumulated evidence has indicated that the gut microbiome affected the pharmacology of anti-diabetic agents, and their metabolic products induced by the agents transformed the structure of gastrointestinal microbiota in return. However, the studies around heredity, ethnicity, or living condition, referring to human microbiome were mostly represented by an occidental pattern partial and rare studies that focused on the effect of several first-line hypoglycemic agents on the gut flora in a single medical center. Therefore, we aimed to explore the interaction between gut microbiome and type 2 diabetes (T2D) or hypoglycemics in Chinese population.

Methods

A total of 130 T2D patients with a specific hypoglycemic treatment and 50 healthy volunteers were enrolled in this study. Gut microbiome compositons were analyzed by 16S ribosomal RNA gene-based sequencing protocol.

Results

Hypoglycemic agents contributed to the alteration of specific species in gut bacteria rather than its total diversity. Metformin increased the abundance of Spirochaete, Turicibacter, and Fusobacterium. Insulin also increased Fusobacterium, and α-glucosidase inhibitors (α-GIs) contributed to the plentitude of Bifidobacterium and Lactobacillus. Both metformin and insulin improved taurine and hypotaurine metabolism, and α-GI promoted several amino acid pathways. Although the community of gut microbiota with metformin and insulin showed similarity, significant differences were available in each diabetic group with hypoglycemia.

Conclusions

Gut microbiota is significantly associated with anti-diabetic agents. The gut microbiome and metabolism have shown respective characteristics in different T2D groups, which were also significantly different from the healthy group. This study provides some new insights for identification and exploration of the pathogenesis of T2D.
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3.
Zurück zum Zitat L. Wang, P. Gao, M. Zhang, Z. Huang, D. Zhang, Q. Deng, Y. Li, Z. Zhao, X. Qin, D. Jin, M. Zhou, X. Tang, Y. Hu, L. Wang, JAMA 317, 2515 (2017)CrossRef L. Wang, P. Gao, M. Zhang, Z. Huang, D. Zhang, Q. Deng, Y. Li, Z. Zhao, X. Qin, D. Jin, M. Zhou, X. Tang, Y. Hu, L. Wang, JAMA 317, 2515 (2017)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Y. Xu, L. Wang, J. He, Y. Bi, M. Li, T. Wang, L. Wang, Y. Jiang, M. Dai, J. Lu, M. Xu, Y. Li, N. Hu, J. Li, S. Mi, C.-S. Chen, G. Li, Y. Mu, J. Zhao, L. Kong, J. Chen, S. Lai, W. Wang, W. Zhao, G. Ning, JAMA 310, 948 (2013)CrossRef Y. Xu, L. Wang, J. He, Y. Bi, M. Li, T. Wang, L. Wang, Y. Jiang, M. Dai, J. Lu, M. Xu, Y. Li, N. Hu, J. Li, S. Mi, C.-S. Chen, G. Li, Y. Mu, J. Zhao, L. Kong, J. Chen, S. Lai, W. Wang, W. Zhao, G. Ning, JAMA 310, 948 (2013)CrossRef
5.
6.
Zurück zum Zitat J. Qin, Y. Li, Z. Cai, S. Li, J. Zhu, F. Zhang, S. Liang, W. Zhang, Y. Guan, D. Shen, Y. Peng, D. Zhang, Z. Jie, W. Wu, Y. Qin, W. Xue, J. Li, L. Han, D. Lu, P. Wu, Y. Dai, X. Sun, Z. Li, A. Tang, S. Zhong, X. Li, W. Chen, R. Xu, M. Wang, Q. Feng, M. Gong, J. Yu, Y. Zhang, M. Zhang, T. Hansen, G. Sanchez, J. Raes, G. Falony, S. Okuda, M. Almeida, E. LeChatelier, P. Renault, N. Pons, J.-M. Batto, Z. Zhang, H. Chen, R. Yang, W. Zheng, S. Li, H. Yang, J. Wang, S.D. Ehrlich, R. Nielsen, O. Pedersen, K. Kristiansen, J. Wang, Nature 490, 55 (2012)CrossRef J. Qin, Y. Li, Z. Cai, S. Li, J. Zhu, F. Zhang, S. Liang, W. Zhang, Y. Guan, D. Shen, Y. Peng, D. Zhang, Z. Jie, W. Wu, Y. Qin, W. Xue, J. Li, L. Han, D. Lu, P. Wu, Y. Dai, X. Sun, Z. Li, A. Tang, S. Zhong, X. Li, W. Chen, R. Xu, M. Wang, Q. Feng, M. Gong, J. Yu, Y. Zhang, M. Zhang, T. Hansen, G. Sanchez, J. Raes, G. Falony, S. Okuda, M. Almeida, E. LeChatelier, P. Renault, N. Pons, J.-M. Batto, Z. Zhang, H. Chen, R. Yang, W. Zheng, S. Li, H. Yang, J. Wang, S.D. Ehrlich, R. Nielsen, O. Pedersen, K. Kristiansen, J. Wang, Nature 490, 55 (2012)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat K.E. Bouter, D.H. van Raalte, A.K. Groen, M. Nieuwdorp, Gastroenterology 1, (2017) K.E. Bouter, D.H. van Raalte, A.K. Groen, M. Nieuwdorp, Gastroenterology 1, (2017)
8.
Zurück zum Zitat Y. Vázquez-Baeza, C. Callewaert, J. Debelius, E. Hyde, C. Marotz, J.T. Morton, A. Swafford, A. Vrbanac, P.C. Dorrestein, R. Knight, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 58, 253 (2018)CrossRef Y. Vázquez-Baeza, C. Callewaert, J. Debelius, E. Hyde, C. Marotz, J.T. Morton, A. Swafford, A. Vrbanac, P.C. Dorrestein, R. Knight, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 58, 253 (2018)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat H.K. Pedersen, V. Gudmundsdottir, H.B. Nielsen, T. Hyotylainen, T. Nielsen, B.A.H. Jensen, K. Forslund, F. Hildebrand, E. Prifti, G. Falony, E. Le Chatelier, F. Levenez, J. Doré, I. Mattila, D.R. Plichta, P. Pöhö, L.I. Hellgren, M. Arumugam, S. Sunagawa, S. Vieira-Silva, T. Jørgensen, J.B. Holm, K. Trošt, M. Consortium, K. Kristiansen, S. Brix, J. Raes, J. Wang, T. Hansen, P. Bork, S. Brunak, M. Oresic, S.D. Ehrlich, O. Pedersen, Nature 535, 376 (2016)CrossRef H.K. Pedersen, V. Gudmundsdottir, H.B. Nielsen, T. Hyotylainen, T. Nielsen, B.A.H. Jensen, K. Forslund, F. Hildebrand, E. Prifti, G. Falony, E. Le Chatelier, F. Levenez, J. Doré, I. Mattila, D.R. Plichta, P. Pöhö, L.I. Hellgren, M. Arumugam, S. Sunagawa, S. Vieira-Silva, T. Jørgensen, J.B. Holm, K. Trošt, M. Consortium, K. Kristiansen, S. Brix, J. Raes, J. Wang, T. Hansen, P. Bork, S. Brunak, M. Oresic, S.D. Ehrlich, O. Pedersen, Nature 535, 376 (2016)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat Y. Gu, X. Wang, J. Li, Y. Zhang, H. Zhong, R. Liu, D. Zhang, Q. Feng, X. Xie, J. Hong, H. Ren, W. Liu, J. Ma, Q. Su, H. Zhang, J. Yang, X. Wang, X. Zhao, W. Gu, Y. Bi, Y. Peng, X. Xu, H. Xia, F. Li, X. Xu, H. Yang, G. Xu, L. Madsen, K. Kristiansen, G. Ning, W. Wang, Nat. Commun. 1, 1785 (2017)CrossRef Y. Gu, X. Wang, J. Li, Y. Zhang, H. Zhong, R. Liu, D. Zhang, Q. Feng, X. Xie, J. Hong, H. Ren, W. Liu, J. Ma, Q. Su, H. Zhang, J. Yang, X. Wang, X. Zhao, W. Gu, Y. Bi, Y. Peng, X. Xu, H. Xia, F. Li, X. Xu, H. Yang, G. Xu, L. Madsen, K. Kristiansen, G. Ning, W. Wang, Nat. Commun. 1, 1785 (2017)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat H. Wu, E. Esteve, V. Tremaroli, M.T. Khan, R. Caesar, L. Mannerås-Holm, M. Ståhlman, L.M. Olsson, M. Serino, M. Planas-Fèlix, G. Xifra, J.M. Mercader, D. Torrents, R. Burcelin, W. Ricart, R. Perkins, J.M. Fernàndez-Real, F. Bäckhed, Nat. Med. 1, 850–858 (2017)CrossRef H. Wu, E. Esteve, V. Tremaroli, M.T. Khan, R. Caesar, L. Mannerås-Holm, M. Ståhlman, L.M. Olsson, M. Serino, M. Planas-Fèlix, G. Xifra, J.M. Mercader, D. Torrents, R. Burcelin, W. Ricart, R. Perkins, J.M. Fernàndez-Real, F. Bäckhed, Nat. Med. 1, 850–858 (2017)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Y. Kishida, H. Okubo, H. Ohno, K. Oki, M. Yoneda, J. Gastroenterol. 52, 1180 (2017)CrossRef Y. Kishida, H. Okubo, H. Ohno, K. Oki, M. Yoneda, J. Gastroenterol. 52, 1180 (2017)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat V.K. Gupta, S. Paul, C. Dutta, Front. Microbiol. 8, 229 (2017) V.K. Gupta, S. Paul, C. Dutta, Front. Microbiol. 8, 229 (2017)
19.
Zurück zum Zitat J.G. Caporaso, J. Kuczynski, J. Stombaugh, K. Bittinger, F.D. Bushman, E.K. Costello, N. Fierer, A.G. Peña, J.K. Goodrich, J.I. Gordon, G.A. Huttley, S.T. Kelley, D. Knights, J.E. Koenig, R.E. Ley, C.A. Lozupone, D. McDonald, B.D. Muegge, M. Pirrung, J. Reeder, J.R. Sevinsky, P.J. Turnbaugh, W.A. Walters, J. Widmann, T. Yatsunenko, J. Zaneveld, R. Knight, Nat. Methods 7, 335 (2010)CrossRef J.G. Caporaso, J. Kuczynski, J. Stombaugh, K. Bittinger, F.D. Bushman, E.K. Costello, N. Fierer, A.G. Peña, J.K. Goodrich, J.I. Gordon, G.A. Huttley, S.T. Kelley, D. Knights, J.E. Koenig, R.E. Ley, C.A. Lozupone, D. McDonald, B.D. Muegge, M. Pirrung, J. Reeder, J.R. Sevinsky, P.J. Turnbaugh, W.A. Walters, J. Widmann, T. Yatsunenko, J. Zaneveld, R. Knight, Nat. Methods 7, 335 (2010)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat J.R. Cole, Q. Wang, E. Cardenas, J. Fish, B. Chai, R.J. Farris, A.S. Kulam-Syed-Mohideen, D.M. McGarrell, T. Marsh, G.M. Garrity, J.M. Tiedje, Nucleic Acids Res. 37, D141 (2009)CrossRef J.R. Cole, Q. Wang, E. Cardenas, J. Fish, B. Chai, R.J. Farris, A.S. Kulam-Syed-Mohideen, D.M. McGarrell, T. Marsh, G.M. Garrity, J.M. Tiedje, Nucleic Acids Res. 37, D141 (2009)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat M.G.I. Langille, J. Zaneveld, J.G. Caporaso, D. McDonald, D. Knights, J.A. Reyes, J.C. Clemente, D.E. Burkepile, R.L. Vega Thurber, R. Knight, R.G. Beiko, C. Huttenhower, Nat. Biotechnol. 31, 814 (2013)CrossRef M.G.I. Langille, J. Zaneveld, J.G. Caporaso, D. McDonald, D. Knights, J.A. Reyes, J.C. Clemente, D.E. Burkepile, R.L. Vega Thurber, R. Knight, R.G. Beiko, C. Huttenhower, Nat. Biotechnol. 31, 814 (2013)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat A. Tanca, M. Abbondio, A. Palomba, C. Fraumene, V. Manghina, F. Cucca, E. Fiorillo, S. Uzzau, Microbiome 5, 79 (2017) A. Tanca, M. Abbondio, A. Palomba, C. Fraumene, V. Manghina, F. Cucca, E. Fiorillo, S. Uzzau, Microbiome 5, 79 (2017)
23.
24.
Zurück zum Zitat J. Henao-Mejia, E. Elinav, C. Jin, L. Hao, W.Z. Mehal, T. Strowig, C.A. Thaiss, A.L. Kau, S.C. Eisenbarth, M.J. Jurczak, J.-P. Camporez, G.I. Shulman, J.I. Gordon, H.M. Hoffman, R.A. Flavell, Nature 482, 179 (2012)CrossRef J. Henao-Mejia, E. Elinav, C. Jin, L. Hao, W.Z. Mehal, T. Strowig, C.A. Thaiss, A.L. Kau, S.C. Eisenbarth, M.J. Jurczak, J.-P. Camporez, G.I. Shulman, J.I. Gordon, H.M. Hoffman, R.A. Flavell, Nature 482, 179 (2012)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat R. Jiang, J.E. Manson, J.B. Meigs, J. Ma, N. Rifai, F.B. Hu, JAMA 291, 711 (2004)CrossRef R. Jiang, J.E. Manson, J.B. Meigs, J. Ma, N. Rifai, F.B. Hu, JAMA 291, 711 (2004)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat B. Su, H. Liu, J. Li, Y. Sunli, B. Liu, D. Liu, P. Zhang, X. Meng, J. Diabetes 7, 729 (2015)CrossRef B. Su, H. Liu, J. Li, Y. Sunli, B. Liu, D. Liu, P. Zhang, X. Meng, J. Diabetes 7, 729 (2015)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat K. Machiels, M. Joossens, J. Sabino, V. De Preter, I. Arijs, V. Eeckhaut, V. Ballet, K. Claes, F. Van Immerseel, K. Verbeke, M. Ferrante, J. Verhaegen, P. Rutgeerts, S. Vermeire, Gut 63, 1275 (2014)CrossRef K. Machiels, M. Joossens, J. Sabino, V. De Preter, I. Arijs, V. Eeckhaut, V. Ballet, K. Claes, F. Van Immerseel, K. Verbeke, M. Ferrante, J. Verhaegen, P. Rutgeerts, S. Vermeire, Gut 63, 1275 (2014)CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat D. Gevers, S. Kugathasan, L.A. Denson, Y. Vázquez-Baeza, W. Van Treuren, B. Ren, E. Schwager, D. Knights, S.J. Song, M. Yassour, X.C. Morgan, A.D. Kostic, C. Luo, A. González, D. McDonald, Y. Haberman, T. Walters, S. Baker, J. Rosh, M. Stephens, M. Heyman, J. Markowitz, R. Baldassano, A. Griffiths, F. Sylvester, D. Mack, S. Kim, W. Crandall, J. Hyams, C. Huttenhower, R. Knight, R.J. Xavier, Cell Host Microbe 15, 382 (2014)CrossRef D. Gevers, S. Kugathasan, L.A. Denson, Y. Vázquez-Baeza, W. Van Treuren, B. Ren, E. Schwager, D. Knights, S.J. Song, M. Yassour, X.C. Morgan, A.D. Kostic, C. Luo, A. González, D. McDonald, Y. Haberman, T. Walters, S. Baker, J. Rosh, M. Stephens, M. Heyman, J. Markowitz, R. Baldassano, A. Griffiths, F. Sylvester, D. Mack, S. Kim, W. Crandall, J. Hyams, C. Huttenhower, R. Knight, R.J. Xavier, Cell Host Microbe 15, 382 (2014)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat L. Chen, J.E. Wilson, M.J. Koenigsknecht, W.-C. Chou, S.A. Montgomery, A.D. Truax, W.J. Brickey, C.D. Packey, N. Maharshak, G.K. Matsushima, S.E. Plevy, V.B. Young, R.B. Sartor, J.P.-Y. Ting, Nat. Immunol. 18, 541–551 (2017) L. Chen, J.E. Wilson, M.J. Koenigsknecht, W.-C. Chou, S.A. Montgomery, A.D. Truax, W.J. Brickey, C.D. Packey, N. Maharshak, G.K. Matsushima, S.E. Plevy, V.B. Young, R.B. Sartor, J.P.-Y. Ting, Nat. Immunol. 18, 541–551 (2017)
31.
Zurück zum Zitat T. Shao, L. Shao, H. Li, Z. Xie, Z. He, C. Wen, Front. Microbiol. 8, 596 (2017)CrossRef T. Shao, L. Shao, H. Li, Z. Xie, Z. He, C. Wen, Front. Microbiol. 8, 596 (2017)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat J.B. Buse, R.A. DeFronzo, J. Rosenstock, T. Kim, C. Burns, S. Skare, A. Baron, M. Fineman, Diabetes Care dc150488 (2015) J.B. Buse, R.A. DeFronzo, J. Rosenstock, T. Kim, C. Burns, S. Skare, A. Baron, M. Fineman, Diabetes Care dc150488 (2015)
33.
Zurück zum Zitat M.-J. Jung, J. Lee, N.-R. Shin, M.-S. Kim, D.-W. Hyun, J.-H. Yun, P.S. Kim, T.W. Whon, J.-W. Bae, Sci. Rep. 6, 30887 (2016) M.-J. Jung, J. Lee, N.-R. Shin, M.-S. Kim, D.-W. Hyun, J.-H. Yun, P.S. Kim, T.W. Whon, J.-W. Bae, Sci. Rep. 6, 30887 (2016)
34.
Zurück zum Zitat A.N. Sarangi, A. Goel, A. Singh, A. Sasi, R. Aggarwal, BMC Gastroenterol. 17, 125 (2017) A.N. Sarangi, A. Goel, A. Singh, A. Sasi, R. Aggarwal, BMC Gastroenterol. 17, 125 (2017)
35.
Zurück zum Zitat T.G. Tan, E. Sefik, N. Geva-Zatorsky, L. Kua, D. Naskar, F. Teng, L. Pasman, A. Ortiz-Lopez, R. Jupp, H.J. Wu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 113, E8141 (2016)CrossRef T.G. Tan, E. Sefik, N. Geva-Zatorsky, L. Kua, D. Naskar, F. Teng, L. Pasman, A. Ortiz-Lopez, R. Jupp, H.J. Wu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 113, E8141 (2016)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat N. Geva-Zatorsky, E. Sefik, L. Kua, L. Pasman, T.G. Tan, A. Ortiz-Lopez, T.B. Yanortsang, L. Yang, R. Jupp, D. Mathis, C. Benoist, D.L. Kasper, Cell 168, 928–943.e11 (2017) N. Geva-Zatorsky, E. Sefik, L. Kua, L. Pasman, T.G. Tan, A. Ortiz-Lopez, T.B. Yanortsang, L. Yang, R. Jupp, D. Mathis, C. Benoist, D.L. Kasper, Cell 168, 928–943.e11 (2017)
37.
Zurück zum Zitat K. Winiarska, K. Szymanski, P. Gorniak, M. Dudziak, J. Bryla, Biochimie 91, 261 (2009)CrossRef K. Winiarska, K. Szymanski, P. Gorniak, M. Dudziak, J. Bryla, Biochimie 91, 261 (2009)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat F. Turroni, C. Milani, S. Duranti, L. Mancabelli, M. Mangifesta, A. Viappiani, G.A. Lugli, C. Ferrario, L. Gioiosa, A. Ferrarini, J. Li, P. Palanza, M. Delledonne, D. van Sinderen, and M. Ventura, ISME J. 10,1656–1668 (2016) F. Turroni, C. Milani, S. Duranti, L. Mancabelli, M. Mangifesta, A. Viappiani, G.A. Lugli, C. Ferrario, L. Gioiosa, A. Ferrarini, J. Li, P. Palanza, M. Delledonne, D. van Sinderen, and M. Ventura, ISME J. 10,1656–1668 (2016)
Metadaten
Titel
Response of gut microbiota in type 2 diabetes to hypoglycemic agents
verfasst von
Fanghua Zhang
Meng Wang
Junjie Yang
Qian Xu
Cheng Liang
Bin Chen
Jiaming Zhang
Ying Yang
Huiling Wang
Yongfang Shang
Ye Wang
Xiaofeng Mu
Dequan Zhu
Chunling Zhang
Minxiu Yao
Lei Zhang
Publikationsdatum
13.08.2019
Verlag
Springer US
Erschienen in
Endocrine / Ausgabe 3/2019
Print ISSN: 1355-008X
Elektronische ISSN: 1559-0100
DOI
https://doi.org/10.1007/s12020-019-02041-5

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