Prefeeding-dependent anaerobic metabolization of xenobiotics by intestinal bacteria —methods for Acarbose metabolites in an artificial colon

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Abstract
The biotransformation of Acarbose (Bay g 5421) by an artificial in vitro system with viable intestinal microorganisms was investigated. The bacteria were obtained from the colon of man or from the caecum and colon of rats and were incubated anaerobically with14C-Acarbose in a nutrient solution. The metabolites were separated and purified by Chromatographic methods and identified by nuclear magnetic resonance (1H;13C) spectrometry and by mass spectrometry. Metabolites in man and rat are component 2 (minus the terminal glucose of Acarbose), a basic disaccharide consisting of rings B and C, and component 1. This latter substance is formed, after hydrolytic cleavage of the internal glucose of Acarbose, by spontaneous rearrangement of rings A and B (Acarviosine) into a tricyclic oxazolidine. The metabolite pattern of Acarbose is changed profoundly after several weeks of pretreatment of man or rat with this compound. The microflora adapted in such a manner yields in addition methylated, hexosylated, and n-butyroylated derivatives of Acarbose and/or component 2. Acarbose wurde mit einem künstlichen In-vitro-System auf Biotransformation durch lebensfähige intestinale Mikroflora geprüft, die aus den unteren Darmabschnitten von Probanden und Ratten stammte. Dazu wurde14C-Acarbose mit Darmkeimen, Nährstoffen und Spurenelementen inkubiert. Das Metabolitmuster von Acarbose setzt sich sowohl bei Menschen als auch bei der Ratte im wesentlichen aus Komponente 2, einem um Ring D ärmeren Homologen aus der Acarbose-Reihe, aus einem basischen Disaccharid, das aus den Ringen B und C des Ausgangsmoleküles besteht, und Komponente 1 zusammen. Letztere Verbindung entsteht durch spontane Umlagerung des nicht faßbaren Acarviosins (Ring A und B) in die trizyklische Verbindung mit Oxazolidin-Struktur. Acarviosin wird bei der Abspaltung von Ring C aus Komponente 2 gebildet. Das Metabolitmuster von Acarbose verändert sich durch eine mehrwöchige Einnahme dieser Substanz im Vergleich zum nicht adaptierten Menschen oder zur nicht adaptierten Ratte gravierend. Adaptierte intestinale Mikroflora liefert sowohl aus Acarbose als auch aus der trizyklischen Komponente 1 reichhaltigere Metabolitmuster. Neben den oben beschriebenen Produkten konnten methylierte, hexosylierte und n-butyrylierte Derivate von Acarbose und/oder Komponente 2 nachgewiesen werden.