De talloze bacteriën die in ons lichaam leven, zijn niet alleen betrokken bij het verteren van voedsel, maar nog veel meer. Nieuw onderzoek suggereert dat bacteriën in onze darmen zelfs een directe dialoog hebben met de hersenen.
We zien een gewoon persoon als een onafhankelijk organisme. Maar wat we vaak vergeten, is dat we niet alleen zijn in ons lichaam. De mens is een heel ecosysteem van miljarden micro-organismen - in feite zijn deze micro-organismen zelfs talrijker dan de cellen in ons lichaam.
Van deze micro-organismen zijn we het meest bekend met bacteriën, die tot een paar jaar geleden vooral werden gezien als willekeurige passagiers die geen tastbaar effect hadden op de mens. In de afgelopen jaren is echter gebleken dat de relatie tussen mensen en veel bacteriën eerder als wederzijds voordelig kan worden gekarakteriseerd.
Sommige wetenschappers zijn verder gegaan en hebben gesuggereerd dat mensen en hun bacteriepopulatie als één groot organisme kunnen worden beschouwd. Een extra orgaan is wat de hele verzameling bacteriën kan worden beschouwd.
Inderdaad, de laatste jaren is ontdekt dat de bacteriën die op en in de mens leven een grote rol spelen in onze ontwikkeling en gezondheid. Bovendien beginnen we te begrijpen dat deze micro-organismen systemen kunnen beïnvloeden die we voorheen uitsluitend als de onze beschouwden.
Microflora van de maag
De juiste combinatie van micro-organismen is erg belangrijk voor veel processen in het menselijk lichaam. We noemen de populatie bacteriën in een bepaald individu het microbioom.
Promotie video:
Deze definitie omvat bacteriën zowel op de huid als in het lichaam, maar de meeste aandacht wordt besteed aan de vele bacteriën die in het maagdarmkanaal leven.
Dit is waar de overgrote meerderheid van interacties tussen bacteriën en mensen plaatsvindt. In dit artikel verwijst de term 'microbioom' ook uitsluitend naar het maagdarmkanaal.
Veel bacteriën die in het spijsverteringsstelsel leven, zijn betrokken bij de vertering van het voedsel dat we eten, produceren belangrijke vitamines en beschermen ons ook tegen ziekteverwekkende bacteriën of virussen die in ons lichaam terechtkomen.
Beïnvloeden ze de hersenfunctie?
De bacteriën die onze darmen bewonen, kunnen er niet buiten doordringen als deze niet beschadigd is, dus in normale situaties komen ze niet in direct contact met de rest van het lichaam.
En dit is belangrijk, omdat deze bacteriën anders ontstekingen zouden veroorzaken. Bacteriën en het afval dat ze tijdens hun leven vrijgeven, zijn echter op veel manieren verbonden met organen in het lichaam.
Het is al lang bekend dat de hersenen en darmen signalen uitwisselen, maar de ontdekking van de verbinding tussen het microbioom en de hersenen heeft veel aandacht gekregen. Misschien omdat het nieuws dat kleine eencellige organismen een impact kunnen hebben op onze complexe hersenen, ons gevoel van eigenwaarde schaadt - we beschouwen onszelf als de dominante soort.
Als bacteriën het functioneren van onze hersenen beïnvloeden, wie staat er dan echt aan het roer?
Vetzuren met een korte keten praten met de hersenen
Bacteriën communiceren met de hersenen door middel van chemische reacties en elektrische signalen. Elektrische communicatie vindt plaats via het zenuwstelsel, dat de darmen en de hersenen met elkaar verbindt. Het zenuwstelsel kan direct of indirect worden beïnvloed door stoffen die door bacteriën worden afgescheiden tijdens hun vitale activiteit.
Deze afvalproducten van bacteriën kunnen ook via de bloedbaan de hersenen bereiken en de darmwand binnendringen. Met name vetzuren met een korte keten zijn actief betrokken bij de communicatie met de hersenen.
Bovendien kunnen vetzuren met een korte keten ook de productie van hormonen in de darm verstoren en dus indirect die plaatsen in de hersenen beïnvloeden die door deze hormonen worden beïnvloed.
We merken ze niet op - voor het grootste deel
Het immuunsysteem is ook actief betrokken bij de communicatie tussen de hersenen en het microbioom.
Immuuncellen zijn aanwezig op de buitenwand van de darm en kunnen daarin gezwellen lanceren, waardoor veranderingen in de darmomgeving worden geregistreerd, bijvoorbeeld een onbalans met de bacteriepopulatie. Zodra de onbalans is verholpen, beginnen immuuncellen signalen uit te zenden die door de bloedbaan naar de hersenen gaan.
Onder normale omstandigheden is de constante communicatie tussen bacteriën en de hersenen niet schadelijk voor de menselijke gezondheid en ontwikkeling, en daarom leven we meestal zonder iets te weten over onze bacteriële flora.
Er zijn echter situaties waarin de bacteriële omgeving uit balans raakt, wat kan resulteren in een abnormale toestand, waardoor we plotseling aandacht besteden aan de vele micro-organismen die in ons lichaam leven.
Microflora onbalans
De bacteriën die het microbioom vormen, strijden constant om ruimte in het darmecosysteem. In de eerste jaren van iemands leven wordt een evenwicht tot stand gebracht tussen bacteriën van verschillende soorten, waarna ernstige fluctuaties in het relatieve aantal bacteriën van verschillende soorten niet meer optreden.
De verhouding bacteriën in het microbioom verschilt van persoon tot persoon, dus er is geen specifieke samenstelling van het microbioom die voor iedereen "goed" kan worden genoemd. Dit individuele evenwicht gedurende het hele leven wordt echter beïnvloed door verschillende factoren die het kunnen ondermijnen.
Dieet heeft grote invloed op welke soorten bacteriën de darmen domineren, en grote veranderingen in het dieet kunnen de bacteriële samenstelling van het microbioom veranderen. Dit komt omdat een bepaald dieet de voorkeur kan geven aan een of meer soorten bacteriën die zich beginnen te vermenigvuldigen.
Evenzo kan een maaginfectie, de tijdelijke aanwezigheid van vreemde micro-organismen die een of meer veelvoorkomende bacteriën verdringen, het microbioom aantasten en onevenwichtigheden veroorzaken.
Vreemd genoeg kan de behandeling van dergelijke infecties met antibiotica ook de bestaande microflora negatief beïnvloeden, aangezien een bepaald type antibioticum een of meer soorten bacteriën vernietigt en zo ruimte maakt voor andere.
Ouderen zijn kwetsbaarder dan jongeren
Veel onderzoeken geven aan dat de leeftijd van een persoon het microbioom beïnvloedt. Het is aangetoond dat de samenstelling bij oudere mensen minder stabiel en divers is dan bij jongere mensen. Dit maakt ouderen kwetsbaarder voor infecties.
Een onbalans in het microbioom leidt tot een aantal veranderingen die ons lichaam kunnen beïnvloeden. Het aantal verschillende afvalproducten van bacteriën kan toenemen en afnemen, de reactie van het immuunsysteem kan veranderen en andere signalen gaan naar het zenuwstelsel.
Verschillende onderzoeksresultaten suggereren dat deze veranderingen normale hersenprocessen kunnen beïnvloeden en tot een verscheidenheid aan psychologische en neurologische problemen kunnen leiden.
Bacteriën ten goede en ten nadele
Het effect van bacteriële onbalans is potentieel een zeer breed onderwerp, maar moeilijk te bestuderen omdat het microbioom dynamisch is en constant wordt beïnvloed door andere lichaamssystemen. Daarom wordt getracht de verschillende effecten van elkaar te scheiden.
Bacteriën onder een microscoop.
Het microbioom in het algemeen en zijn rol in de ontwikkeling van de hersenen in het bijzonder is onderzocht bij steriele dieren die geen microbioom hebben.
Muizen zonder microbioom hebben bijvoorbeeld een onderontwikkelde bloed-hersenbarrière, een andere hersenstructuur en vertonen daardoor ander gedrag en reageren sterker op stressprikkels dan muizen met een normale bacteriepopulatie.
Als steriele muizen aan het begin van hun leven een microbioom krijgen van normale muizen, worden deze verschillen volledig gelijkgemaakt. Maar als dit in een later stadium van het leven gebeurt, verandert er niets.
Het lijkt er dus op dat het microbioom alleen de ontwikkeling van de hersenen kan beïnvloeden gedurende een bepaalde periode van het leven van een organisme.
Deze ontdekkingen hebben belangstelling gewekt voor het mogelijke verband tussen microbiotische onevenwichtigheden en syndromen die verband houden met onderontwikkeling in verschillende hersenfuncties, zoals autisme.
Bacteriën veranderen door depressie
Neurologische ziektebeelden die met de jaren komen, zoals dementie en de ziekte van Parkinson, zijn ook in verband gebracht met het microbioom, aangezien we hebben gemerkt dat de bacteriële flora door de jaren heen steeds minder divers wordt, parallel met de verslechtering van neurologische functies.
Na de ontdekking van superintensieve stressreacties bij steriele muizen, werd duidelijk dat het microbioom de ontwikkeling van psychologische syndromen zoals stress of depressie kan beïnvloeden.
Om te beginnen onderzochten wetenschappers de microbiomen van depressieve patiënten om te bepalen of hun bacteriële samenstelling anders was dan die van gezonde mensen.
Deze onderzoeken hebben aangetoond dat patiënten met depressie over het algemeen minder bifidobacteriën en lactobacillen hebben.
Door het aantal bacteriën van dit type kunstmatig te verhogen en de gevolgen van dergelijke acties te meten, bijvoorbeeld het aantal bepaalde neurotransmitters in de hersenen, kun je achterhalen of er een verband is.
Zo werd met behulp van muizen ontdekt dat voedingssupplementen met lactobacillen, die vaak in yoghurt worden aangetroffen, angst kunnen verminderen en symptomen van depressie kunnen verlichten door de signalen die via het zenuwstelsel naar de hersenen worden gestuurd, te beïnvloeden.
Andere soorten bacteriën, zoals bifidobacteriën, verhogen de hoeveelheid van het hormoon serotonine in het bloed en verminderen de effecten van stress door de activiteit van het immuunsysteem, dat de hersenen via de bloedbaan beïnvloedt, af te vlakken.
Veel van het bestaande wetenschappelijke werk over het microbioom en neurologische en psychologische aandoeningen is echter gebaseerd op correlaties, en er zal verder onderzoek moeten worden gedaan voordat we ondubbelzinnig kunnen wijzen op het microbioom als de bepalende factor in dit opzicht.
Naast het begrijpen van hoe verschillende soorten bacteriën het lichaam beïnvloeden, is het ook belangrijk om te begrijpen hoe verschillende soorten bacteriën met elkaar omgaan en hoe hun interactie neurologische symptomen beïnvloedt, omdat bacteriën in het microbioom niet geïsoleerd van elkaar bestaan.
Microbiotische manipulatie
Als we begrijpen hoe het microbioom onze gezondheid beïnvloedt, kan deze kennis mogelijk worden gebruikt om ziekten te behandelen door veranderingen in de bacteriële balans aan te brengen. Dit kan worden gedaan door pre- of probiotische voedingsmiddelen of medicijnen te consumeren.
- Prebiotica zijn vaak complexe koolhydraten die vooral gunstig zijn voor een of meer soorten bacteriën, en door ze in te nemen, kunnen ze de groei van deze bacteriën helpen.
- Probiotica zijn levende bacteriën, dus het eten van probiotische yoghurt kan het aantal bacteriën van elk type onmiddellijk verhogen. Bepaalde soorten bacteriën kunnen ook worden verminderd met een antibioticabehandeling.
Een andere, meer radicale manier om het microbioom te beïnvloeden, is het doneren van kleine doses menselijke uitwerpselen van een gezonde donor. Het doel hiervan is om een evenwichtige populatie bacteriën te herstellen, omdat uitwerpselen een groot aantal nuttige bacteriën bevatten.
Dergelijke behandeling is tot dusverre voornamelijk toegepast bij infecties met de bacterie Clostridium difficile, waarbij iemand lijdt aan ernstige diarree en darmontsteking. Maar het kan ook effectief zijn bij infecties die andere delen van het lichaam aantasten.
Nieuw onderzoeksgebied, weinig begrip
Hoewel het aantal wetenschappelijke artikelen over het microbioom de afgelopen 15 jaar enorm is gegroeid, moet er nog veel worden gedaan om het microbioom voor behandelingsdoeleinden te begrijpen en intelligent te beïnvloeden.
Door de levensduur van het microbioom te verstoren, bijvoorbeeld door een stoelgangtransplantatie, is het mogelijk om de balans in een onvoorziene richting te verschuiven, waardoor een reactie wordt uitgelokt van andere delen van het lichaam die helemaal niet hadden mogen worden aangetast.
Een positief of negatief effect zal waarschijnlijk zowel afhangen van de bacteriële samenstelling van de microbiomen van de donor en ontvanger, als van de medische geschiedenis.
Bovendien kan het in veel gevallen moeilijk zijn om te bepalen of een atypische populatie bacteriën de ziekte zelf is of het gevolg ervan, of zelfs beide. Hierdoor is het moeilijk te voorspellen welk effect een mogelijke microbiotische interferentie zal hebben.
Veel van de basiskennis is afkomstig van dierproeven, en daarom kan niet met zekerheid worden gezegd dat de resultaten bij mensen hetzelfde zullen zijn.
Tot nu toe hangt het bepalen van de toestand van het menselijke microbioom grotendeels af van fecale analyses. De manier waarop de monsters worden opgeslagen en de hoeveelheid informatie die daaruit wordt verkregen, zijn van groot belang voor hoe volledig we een beeld kunnen schetsen van het darmecosysteem.
Naast bacteriën bevatten de darmen een aantal schimmels en virussen die ook betrokken zijn bij de communicatie met het immuunsysteem en andere delen van het lichaam.
Tot dusverre hebben we een vrij slecht begrip van hoeveel verschillende micro-organismen op elkaar inwerken, en we weten weinig over hoe belangrijk hun individuele soort is voor de menselijke gezondheid.
Maar het idee dat je neurologische problemen vanuit een geheel nieuw perspectief kunt aanpakken, is erg interessant, en het is erg spannend om de ontwikkeling van onderzoek op dit gebied te volgen.
Uitdagingen bij het bestuderen van het microbioom
Het verkrijgen van representatieve monsters van het menselijke microbioom is moeilijk. De meeste bacteriën worden in de dikke darm aangetroffen, wat betekent dat het verzamelen van monsters een invasieve procedure vereist.
Het is onrealistisch om invasieve methoden toe te passen op het aantal experimentele mensen dat serieus onderzoek vereist. Daarom is het meeste onderzoek gebaseerd op ontlastinganalyse.
Studies met invasieve methoden hebben echter aangetoond dat de bacteriële flora niet uniform is in de darm.
Daarom geeft het gebruik van fecale analyses om het microbioom te bestuderen, het is heel goed mogelijk, niet-representatieve resultaten, omdat de microflora van uitwerpselen voornamelijk vergelijkbaar zal zijn met de microflora van de onderste darm.
Kathrine Nielsen
