Onlangs publiceerde het tijdschrift Nature een ander artikel dat een aantal ziekten bij de mens, waaronder mentale, de schuld geeft aan microben - de bewoners van onze darmen. Gedurende een halve eeuw van het bestuderen van darmbacteriën, hebben wetenschappers niet kunnen bepalen wat ze meer brengen: voordeel of schade. Maar we hebben er onder meer voor gezorgd dat microben veranderingen in het menselijk gedrag en de geestelijke gezondheid kunnen veroorzaken. We vertalen hun signalen van microbiële taal naar mensentaal en nodigen de lezer uit om zelf te beslissen of bacteriën vrienden of vijanden zijn (maar we beloven niet dat ze zijn mening niet zullen beïnvloeden).
Over microben en mensen
Herinner je je de Sovjet-cartoon over een eland, op wiens hoorns bosdieren reden en daar een huis maakten? Ons lichaam is hetzelfde eland voor triljoenen eencellige organismen (de meeste van hen bacteriën), die gezamenlijk microben, microflora of microbiota worden genoemd. Je kunt zelfs zeggen dat wij en onze microben één meta-organisme vormen, dat als een geheel moet worden beschouwd, aangezien er geen mensen zijn zonder microben.
Mensen en microben hebben zich verenigd in de naam van het meest waardevolle dat een levend organisme nodig heeft: voedsel. Mensen weten hoe ze het moeten bemachtigen en microben kunnen het verteren. Om vreedzaam samen te kunnen leven, moeten ze echter het niet-aanvalsverdrag nakomen. Door in te werken op de ophoping van immuuncellen in de darmwand, verzachten bacteriën de mogelijke immuunrespons. Als dit niet gebeurt, bijvoorbeeld door een gebrek aan bacteriën, wordt de immuniteit van de persoon agressiever. Waarschijnlijk is het juist hierdoor dat kinderen die zijn opgegroeid in omstandigheden met een laag bacteriegehalte (schoon, geen contact met de moeder en haar melk), meer kans hebben op allergieën en auto-immuunziekten. Microben van hun kant vernietigen de darmwand niet. Ze blijven echter alleen vreedzame buren totdat ze het menselijk lichaam binnendringen. Daar veroorzaken ze ernstige ontstekingen,die niet gemakkelijk zijn om mee om te gaan.
Bovendien hebben microben bescherming van hun belangen nodig. Zo is het voor hen belangrijk dat ze regelmatig voedsel krijgen en dat de darmwand hen niet verwondt. Om dit te doen, geven ze signaalmoleculen af die de activiteit van de omringende gastheercellen reguleren, bijvoorbeeld de opname of uitscheiding van enzymen, of zelfs de afzetting van vet (ja, er zijn aanwijzingen dat obesitas geassocieerd is met een onbalans in de darmmicrobiota). En tenslotte leidt een dergelijke coëxistentie soms tot vreemde effecten. Microben kunnen bijvoorbeeld door de gastheer ingenomen medicijnen inslikken of wijzigen, wat de effectiviteit van de behandeling soms aanzienlijk vermindert. Of ze kunnen hun DNA afscheiden (als onderdeel van genuitwisseling met andere bacteriën), dat kan worden opgenomen door de omringende gastheerweefsels. Tot nu toe is er geen eenduidig bewijs dat bacteriële genen werken in de cellen van de darmwand. Vergelijkbare gevallen zijn echter bekend bij insecten en wormen. En in het menselijk genoom werden enkele sequenties gevonden die verdacht veel op bacteriële sequenties lijken. Waarschijnlijk hebben wij en onze microbewoners iets meer gemeen dan het op het eerste gezicht lijkt.
Wat doen microben in het menselijk lichaam? Illustratie: Mikhail Fomin, Attic.
Enerzijds blijkt dat gevaar altijd nabij is. Aan de andere kant is het onmogelijk om er vanaf te komen, omdat de afwezigheid van microben in nog ergere gevolgen verandert dan hun aanwezigheid. Dus, volgens de "hygiënische hypothese", is overmatig streven naar reinheid en hygiëne schadelijk voor de gezondheid, terwijl vroegtijdig contact van een kind met bacteriën en allergenen juist het immuunsysteem versterkt. Er worden echter nog steeds artikelen gepubliceerd waarvan de auteurs microben beschouwen als parasieten die mensen gebruiken voor hun eigen behoeften. En hier wordt de invloed van microbiota op het menselijk zenuwstelsel een sterk argument.
Promotie video:
Het pad naar de hersenen via de maag
Het lijkt erop, waar zijn de hersenen en waar is de maag? Toch is het eerste dat het lichaam nodig heeft om te overleven voedsel, wat betekent dat de hersenen duidelijk moeten begrijpen of het er is, wat er mee gebeurt en of het spijsverteringsstelsel goed werkt. Speciaal hiervoor bevinden enterochromaffinecellen zich in de darmwand - microklieren, die veel regulerende stoffen afscheiden. Sommigen van hen werken op cellen in de buurt en stimuleren of vertragen de spijsvertering. Anderen activeren neuronen in de darmwand, met name het uiteinde van de nervus vagus, dat rechtstreeks naar de hersenen gaat. Bovendien zijn er onder het oppervlak van de darm pijnlijke uiteinden, die ook reageren op stoffen die worden uitgescheiden door enterochromaffinecellen, en kunnen erop duiden dat het lichaam iets verkeerds heeft gegeten. Ten slotte wordt de darmwand gevuld met immuuncellen,gevoelig voor penetrerende stoffen. Wanneer een vijand wordt gedetecteerd, veroorzaken deze cellen een ontsteking, terwijl stoffen worden vrijgegeven die inwerken op de zenuwuiteinden en in de bloedbaan komen. Stress kan dus van lokaal naar globaal gaan.
In de hersenen verschijnt natuurlijk ook snel informatie over de activiteit van bacteriën. Ten eerste stimuleren "vreedzame" microben de spijsvertering, en veel van het voedsel dat ze verteren of synthetiseren, komt in de bloedbaan terecht. Bijvoorbeeld vetzuren met een korte keten (door die af te breken, krijgen we 5-10% van onze dagelijkse energie binnen). De hersencellen hebben receptoren die ze opvangen en een gevoel van verzadiging aangeven. Bovendien ontwikkelen de hersenen zich beter met de beschikbaarheid van energiebronnen. Schizofrenie en bipolaire stoornis komen vaker voor bij kinderen die in de baarmoeder ondervoed zijn. Een toename van de hoeveelheid vetzuren met een korte keten in het bloed stimuleert daarentegen het leren en het geheugen.
Ten tweede communiceren bacteriën actief met de darmwand (en daardoorheen - met de hersenen van de gastheer), waarbij ze stoffen vrijgeven die inwerken op enterochromaffinecellen. Interessant is dat de signaalstoffen van bacteriën slechts directe analogen zijn van onze eigen hormonen en neurotransmitters: het bleek dat de darmmicroflora noradrenaline, dopamine, serotonine, testosteron, histamine kan produceren, evenals de neurotransmitter gamma-aminoboterzuur en eiwitten - eetlustregulatoren (bijvoorbeeld ghreline en leptine). Bovendien kunnen sommige bacteriën benzodiazepinen afscheiden, stoffen die een kalmerend effect hebben (bij hun familieleden bijvoorbeeld het bekende kalmeringsmiddel fenazepam). Wetenschappers geloven dat al deze signaalmoleculen erg oud zijn en in die tijd door bacteriën werden gebruikt om met elkaar te communiceren.toen meercellige organismen net aan het evolueren waren. Dat wil zeggen, de intestinale microflora fungeert als een extra ijzer in het menselijk lichaam.
Illustratie: Mikhail Fomin, Attic.
Dus wat willen microben?
In een eerste benadering is de motivatie van microben niet moeilijk: ze willen voedsel. Als er niet genoeg voedingsstoffen voor zijn, kunnen ze stoffen afscheiden die pijnlijke uiteinden in de darmwand stimuleren. Er is zelfs een beangstigende hypothese dat koliek bij baby's ook wordt veroorzaakt door bacteriën: pijn zorgt ervoor dat het lichaam interne energiebronnen naar het darmgebied leidt, en huilen (veroorzaakt door de werking van microben op de hersenen) trekt ouders aan die proberen de baby te voeden om het te kalmeren.
Als de eigenaar oud genoeg is, is het mogelijk om zijn voedselproductie rechtstreeks via zijn zenuwstelsel te regelen. Als we bijvoorbeeld genoeg voedsel krijgen, maken sommige van onze goede buren het essentiële aminozuur tryptofaan aan, dat de basis vormt voor de productie van serotonine door ons lichaam, het zogenaamde 'gelukshormoon'. Serotonine reguleert op zijn beurt de activiteit van het zenuwstelsel en veroorzaakt gevoelens van verzadiging, kalmte en vreugde. Bij gebrek aan voedsel kunnen microbiële hormonen en een neurotransmitter gedrag verschuiven naar angst en verkennend gedrag. In een beroemd experiment hebben wetenschappers microflora getransplanteerd van een reeks muizen met verhoogde angst naar normale muizen, en hun angstniveau nam ook toe. Kenmerken van de microbiota zijn ook gevonden bij mensen met gedragsstoornissen, zoals mensen die lijden aan depressie, schizofrenie en anorexia. Wetenschappers zijn van mening dat onevenwichtigheden in neurotransmitters veroorzaakt door darmbacteriën de oorzaak kunnen zijn van deze aandoeningen.
Bovendien snakken ziektekiemen naar hun favoriete eten. De microbiota bestaat uit vele soorten bacteriën die verschillen in hun voedingsvoorkeuren. En elk type bacterie tracht zo in te werken op het lichaam van de gastheer dat het vaak precies hun favoriete stoffen eet. Dit is waarschijnlijk de reden waarom de samenstelling van de darmmicroflora ook verschilt bij mensen die verschillende voedingsregimes volgen: de dominante microben veroorzaken hunkering naar verschillende soorten voedsel. Dit kunnen ze bijvoorbeeld bereiken door smaakpapillen te herverdelen. Het is bekend dat de smaakzin kan veranderen tijdens operaties aan de darmen, waarbij de microbiële samenstelling onvermijdelijk verandert. Maar zelfs bij degenen die hetzelfde dieet volgen, kunnen bacteriën een verschuiving in voedselvoorkeuren veroorzaken. Wetenschappers hebben het gehalte aan bacteriële stoffen in de urine van snoep vergeleken en mensen die onverschillig staan tegenover snoep,die toch hetzelfde aten. Het bleek dat deze stoffen in de urine anders zijn! Het blijkt dat het verlangen naar suiker een eigenschap kan zijn van de microflora, en niet van de eigenaar. Dus als je denkt dat je pathologisch verliefd bent op chocolade, dan is het mogelijk dat je microben er echt dol op zijn.
Ten slotte willen microben reizen, andere organismen binnendringen en genen uitwisselen met verre familieleden die bij andere gastheren wonen. Daarom zou het voor hen gunstig zijn om de socialiteit van een persoon te vergroten. Er is inderdaad gevonden dat muizen die in een kiemvrije omgeving zijn grootgebracht, gedrag vertonen dat vergelijkbaar is met dat van autistische mensen, omdat ze geen intern socialisatiesignaal ontvangen. Wetenschappers hebben ook verschillen geïdentificeerd in de microbiota van kinderen met autismespectrumstoornissen bij gezonde kinderen. De meeste autistische kinderen beperken hun dieet echter tot een klein aantal voedingsmiddelen. Aangenomen wordt dat dit te wijten is aan de onbalans van hun microflora: sommige microben zijn talrijk, andere bijna niet, daarom zijn smaakvoorkeuren sterk bevooroordeeld en worden er niet genoeg oproepen voor socialiteit van bacteriën.
Besmettelijke eetlust
Veel gedragskenmerken of stoornissen kunnen dus bacterieel van aard zijn. Dit leidt tot twee conclusies die de geneeskunde van de toekomst waarschijnlijk zullen beïnvloeden.
1) Gedragskenmerken kunnen worden overgedragen door microben.
Dit wordt ondersteund door een experiment met muizen, waarin de transplantatie van microflora hun gedrag veranderde naar meer alarmeren. Bovendien hebben wetenschappers berekend dat mensen met goede kennissen die zwaarlijvig zijn, een verhoogd risico lopen om hetzelfde symptoom te ontwikkelen. Het is mogelijk dat de neiging tot obesitas ook samen met microben kan worden overgedragen, hoewel dit nog niet direct is bewezen. Ten slotte is er een hypothese dat smaakvoorkeuren (die, zoals we al weten, ook kunnen veranderen onder invloed van bacteriën) dichter bij leden van dezelfde familie zijn dan bij onbekende mensen. Dit maakt het waarschijnlijk mogelijk om het 'geheim van moeders borsjt' te onthullen - thuis bereid voedsel lijkt misschien lekkerder dan anderen, niet alleen omdat iemand eraan gewend raakt van kinds af aan, maar ook omdat zijn familieleden de beste samenstelling van bacteriën hebben,die dezelfde voedingsstoffen nodig hebben.
2) Gedragskenmerken kunnen worden behandeld met microben.
Steeds meer ziekten lijken verband te houden met verschillen in de darmflora. Onlangs konden wetenschappers bijvoorbeeld in 100% van de gevallen onderscheid maken tussen mensen die aan depressie leden en gezonde mensen door alleen ontlastinganalyse te gebruiken. En wanneer de oorzaak bekend wordt, ontstaan er mogelijkheden voor behandeling. En ondanks het feit dat de algemeen beschikbare microbiële therapie nog niet is ontwikkeld, laten geïsoleerde onderzoeken verbluffende resultaten zien. Dezelfde depressie zou bijvoorbeeld beter kunnen worden genezen wanneer antidepressiva werden gecombineerd met antibiotica (vernietiging van overtollige darmbewoners). En fecale transplantaties (complexe procedures waarbij bacteriën uit de ontlasting van gezonde mensen worden verwijderd, verpakt in capsules en daarmee aan patiënten worden gevoerd) hebben de ernst van autismesymptomen bij mensen verminderd. Ten slotte heeft microbiële preventie ook vruchten afgeworpen: bij een groep kinderendie regelmatig probiotica kregen (dat wil zeggen, een set microben uit "normale" microflora), ontwikkelde niemand de Asperger- of Attention Deficit Hyperactivity Disorder, terwijl in de controlegroep 17% van de kinderen opgroeide met een van deze gedragsafwijkingen.
***
Het laatste nieuws uit het leven van onze darmburen doet ons onze kijk op het leven heroverwegen. Veel van wat voorheen als een onvervreemdbare (en soms ongeneeslijke) eigenschap van het menselijk lichaam werd beschouwd, blijkt het resultaat te zijn van microbiële onbalans. Je vraagt je onwillekeurig af: waar is de echte persoon, niet onderworpen aan deze microscopisch kleine manipulatoren? Ondertussen zoeken wetenschappers een manier om met hen te onderhandelen, het wordt aangeraden om niet in paniek te raken en kefir te drinken: studies hebben aangetoond dat melkzuurbacteriën niet alleen de spijsvertering verbeteren, maar ook opvrolijken, en het wordt leuker om te wachten op de volgende ontdekkingen.
