Hoe gaat het eigenlijk met mijn darmen? Deze vraag is actueler dan ooit, want het microbioom van onze darmen komt steeds meer in ons bewustzijn en wordt inmiddels verantwoordelijk gehouden voor veel mechanismen in ons lichaam. Of we oud worden, hangt van veel factoren af, waarop we waarschijnlijk meer invloed hebben dan tot nu toe werd aangenomen. Recent onderzoek wijst erop dat de darmflora een belangrijke rol speelt in hoe lang we leven en aan welke ziekten we zullen lijden.
In dit artikel laten we je zien wat de huidige stand van onderzoek is over het onderwerp microbioom, of microbioomtests überhaupt de moeite waard zijn en wat korteketenvetzuren, zoals butyraat, met de gezondheid te maken hebben.
Wat is het microbioom?
Om te beginnen moeten we kort verduidelijken wat het microbioom eigenlijk is. Strikt genomen hebben we verschillende microbiooms. Overal waar bacteriën, virussen en schimmels zich bevinden, kunnen we van een microbiota spreken. Dat zijn z.B. het gastro-intestinaal stelsel (vooral de darmen), de huid, de mond, de luchtwegen en het urogenitale systeem.
In dit artikel zullen we ons voornamelijk richten op het microbiota van de darmen, onze darmflora.
De taken van het microbiota
Het menselijke microbiota vormt een onuitputtelijk onderzoeksgebied dat dagelijks nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen oplevert. We leren meer over de bewoners van onze darmflora, de darm-hersen-as en hoe ziekten mogelijk via het microbiota behandeld kunnen worden. Zonder de symbiose van onze bacteriën en het lichaam zouden we hoogstwaarschijnlijk helemaal niet kunnen overleven. Het microbiota is z.B. essentieel voor de assimilatie van bepaalde voedingsstoffen uit voedsel.Het menselijke lichaam alleen beschikt niet over het volledige spectrum aan enzymen die nodig zijn voor de afbraak van elke voedingsstof.
Afvalproducten en het buikgevoel
De term microbiota wordt synoniem gebruikt met de darmflora en verwijst naar de totaliteit van micro-organismen die onze darmen koloniseren. Wat voor het menselijke organisme vaak slechts als "afval" wordt beschouwd, zoals bijvoorbeeld voedingsvezels, , dient voor de darmflora als essentiële voedingsbron. De microbiele vertering van deze stoffen is niet alleen levensnoodzakelijk voor de bacteriën zelf, maar resulteert ook in de productie van metabolieten die van groot nut zijn voor de menselijke gezondheid, waaronder secundaire galzuren, vitamines, aminozuurderivaten en korteketenvetzuren.
Bovendien is er een significante verbinding tussen het microbioom en het enterische zenuwstelsel – een uitgebreid netwerk van neuronen dat het gehele gastro-intestinale tractus doorkruist. Dit wordt vaak beschreven als de "tweede hersenen" of als de fysieke manifestatie van het "buikgevoel".
Wist je dat?
Suikervervangers worden verdacht een rol te spelen bij de insulineresistentie, een voorloper van diabetes mellitus, . Oorspronkelijk had men gehoopt dat de suikervervangers de zoete smaak konden leveren zonder de negatieve effecten van suiker. Dit lijkt echter niet het geval te zijn. In deze studie konden de onderzoekers aantonen dat zoetstoffen het microbioom veranderen en zo kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van de ziekte.
Onderzoek naar het microbioom
Het onderzoeksgebied naar het microbioom is nog vrij jong. Dit komt onder andere doordat veel bacteriën in onze darmen strikte anaeroben zijn. Dit betekent dat ze bijna onmiddellijk sterven wanneer ze in contact komen met zuurstof. Om dit probleem te omzeilen, zijn er verschillende mogelijkheden die onderzoekers hebben bedacht. Een daarvan is het Human Microbiome Project.
Human Microbiome Project (HMP) – het startschot voor het onderzoek naar het microbioom
Het Human Microbiome Project (HMP) was een baanbrekende initiatief dat tot doel had de complexe microbiele gemeenschappen te begrijpen die het menselijk lichaam bewonen en hun rol voor gezondheid en ziekte te onderzoeken.Gestartet in 2007 door de National Institutes of Health (NIH) in de Verenigde Staten, was het een van de eerste grote onderzoeksprogramma's die zich systematisch met het menselijke microbioom bezighield.
Doelen van het Human Microbiome Project
Het belangrijkste doel van het HMP was het opstellen van een referentiedatabase van de microbiota die verschillende delen van het menselijke lichaam bewonen, inclusief de darmen, de mond, de huid en het urogenitale stelsel. Door gebruik te maken van geavanceerde genomische technologieën zoals 16S rRNA-sequencing en metagenomica, streefde het project ernaar de genetische diversiteit van de microbiele gemeenschappen te catalogiseren en hun functies, interacties en invloed op de menselijke gezondheid te begrijpen.
Belangrijke bevindingen
Een van de centrale resultaten van de HMP was de ontdekking dat het menselijke microbioom een enorme diversiteit vertoont en een significante genetische bron vormt die essentieel is voor de menselijke fysiologie.
Het project onthulde dat micro-organismen betrokken zijn bij veel belangrijke biologische processen, waaronder:
- Spijsvertering en metabolisme van voedingsstoffen
- Ontwikkeling en functie van het immuunsysteem
- Bescherming tegen pathogene micro-organismen
- Invloed op de hersenfunctie en gedrag
Bovendien toonde het HMP aan dat veranderingen in het microbioom geassocieerd zijn met een verscheidenheid aan ziekten, waaronder chronisch-inflammatoire darmziekten, obesitas, diabetes, hart- en vaatziekten en zelfs psychiatrische aandoeningen zoals depressie
Wist je?
De kolonisatie van de darmflora is een levenslang proces dat bij de geboorte begint en pas met de dood eindigt. In een studie die gepubliceerd werd in “Nature Metabolism” werd de darmflora van 9000 mensen in de leeftijdsgroep van 18 tot 101 jaar met elkaar vergeleken.De onderzoekers stelden vast dat niet alleen de mens zelf veroudert, maar ook het microbioom van de darmen. Bij gezonde proefpersonen ouder dan 77 jaar werden veranderingen in de darmflora vastgesteld, waarin zeldzame bacteriesoorten domineerden en het gebruikelijke microbioompatroon afnam. Bij minder gezonde proefpersonen ontbrak deze uniciteit.
Microbioom Test – welke mogelijkheden zijn er?
Uit het HMP ontstond ook de wens naar betrouwbare microbioomtests. In het project werd voor de microbioomanalyse een volledige genoomsequencing, ook bekend als Whole Genome Sequencing (WGS), toegepast. Het voordeel is dat alles geanalyseerd wordt en dat is ook een van de nadelen. Getrouw aan het gezegde, “het bos door de bomen niet meer zien”, kan een WGS te veel informatie bieden die we op dit moment nog niet kunnen plaatsen.Misschien is het in de toekomst mogelijk om met behulp van kunstmatige intelligentie deze overvloed aan informatie beter te analyseren.
Een ander nadeel van een complete genoomsequencing zijn de hoge kosten, zowel financieel als qua arbeidsinspanningen. Er zijn echter ook nog andere microbiome-tests op de markt:
Stam-analyse van bacteriën
De stam-analyse van bacteriën, vaak uitgevoerd met behulp van 16S rRNA-sequencing, richt zich op de identificatie en kwantificering van specifieke bacteriële soorten of stammen in een monster. De 16S rRNA-gensequencing richt zich op een hooggeconserveerde regio in het bacteriële genoom, wat de differentiatie tussen verschillende bacteriestammen mogelijk maakt. Stel je het geheel voor als een streepjescode. Elke bacterie heeft zo'n streepjescode (de 16S rRNA) en voor elke bacteriesoort varieert deze streepjescode altijd een beetje. Hierdoor kunnen de onderzoekers verschillende bacteriesoorten onderscheiden.
Wist je dat?
Even kort ter verduidelijking. Bacteriën worden ingedeeld in families en stammen. Het eerste deel van het woord vertegenwoordigt de familienaam, z.B. Bacillus en het tweede deel van de naam vertegenwoordigt de stam, in dit geval Bacillus subtilis. Ook al klinkt deze naam meer als een ziekteverwekker, Bacillus subtilis is enorm belangrijk voor onze gezondheid. Het werd zelfs uitgeroepen tot “Microbe van het Jaar 2023”.
Andere microbiome tests
Naast de eerder genoemde, zijn er nog enkele andere tests. Veelvoorkomend zijn ook de Shotgun-metagenoomsequencing en de metaproteomica. De eerste biedt in vergelijking met de 16S rRNA-gensequencing het voordeel dat ook andere organismen, zoals virussen of schimmels, worden meegenomen.Bij de metaproteomica kijkt men niet naar de genetica, maar naar de geproduceerde eiwitten. Dit onderzoeksgebied, ook proteomica genoemd, is een van de spannendste op het gebied van gepersonaliseerde geneeskunde en longevity. In vergelijking met de epigenetica, waarbij de markers op het DNA worden gemeten, kijkt men bij de proteomica naar de geproduceerde eiwitten. Hierop is ook de nieuwste test van MoleQlar gebaseerd, waarmee je je moleculaire profiel kunt ontdekken. In samenwerking met de gerenommeerde LMU München bieden wij je een diepgaand inzicht in jouw moleculaire ik.
Ontdek je proteoom met de Molecular Profile-test van MoleQlar. Nu meer ontdekken.
Het zijn niet alleen de genen
Het onderzoeksgebied van het microbioom is zeer complex en wordt beïnvloed door vele factoren. Een interessant voorbeeld is de bacterie Eggerthella lenta (E. lenta) DSM 2243, een bacterie die in de menselijke darm voorkomt. E. lenta heeft een interessante interactie met het hartmedicijn Digoxine. Digoxine werd vaak gebruikt voor de behandeling van bepaalde hartklachten zoals hartfalen en hartritmestoornissen. Het werkt door de efficiëntie van de hartspier te verbeteren en de hartslag te reguleren. Tegenwoordig wordt het nog maar zelden gebruikt voor de therapieën van deze aandoeningen. Een van de redenen was de moeilijke dosering van het medicijn. Bij sommige mensen werkten al de kleinste hoeveelheden Digoxine, terwijl anderen een veel hogere dosis nodig hadden. Een mogelijke verklaring ligt waarschijnlijk in onze darm.
Hoe het microbioom medicijnen beïnvloedt
Bepaalde stammen van E. lenta zijn in staat om digoxine te metaboliseren en te inactiveren, wat de effectiviteit van het medicijn in het lichaam vermindert. Dit microbiele metabolisme gebeurt door het enzym Cardiac Glycoside Reductase, dat digoxine omzet in een minder actieve vorm. En hier komt nog een factor om de hoek kijken, die de hele samenhang complexer maakt. Colleen Cutcliffe, een moleculair bioloog, zei hierover in de podcast van Peter Attia dat het een verschil maakt of E. lenta een kopie van het gen heeft dat voor het enzym codeert, of vijf genen. Mensen die een E.lenta vorm met vijf genen voor de inactivatie van digoxine bezitten, lijken aanzienlijk slechter op het medicijn te reageren. Als we in de toekomst meer te weten kunnen komen over deze interacties, is dit een verdere stap richting gepersonaliseerde geneeskunde.
Hoe kan je het microbioom versterken?
Nu we veel hebben geleerd over de testen en de achtergronden van het microbioom, onderzoeken we de vraag wat we kunnen doen om het microbioom op te bouwen of te versterken.
Voordat we dieper op het onderwerp ingaan, moeten we nog een paar termen definiëren: Als je meer wilt weten over de verschillende onderwerpen, kun je gewoon op het woord klikken en je komt bij een uitgebreid artikel:
- Probiotica: Dit zijn preparaten die z.B. levende darmbacteriën bevatten. Probiotica worden vaak gebruikt om de darmflora weer wat diverser te maken, of te om de balans tussen "goede" en "slechte" bacteriën te herstellen
- Prebiotica: Prebiotica zijn stoffen, meestal onverteerbare koolhydraten zoals inuline, fructooligosacchariden (FOS) en galactooligosacchariden (GOS), die selectief de activiteit of de groei van gezondheidsbevorderende micro-organismen in de darmen bevorderen. In voedsel vind je ze als voedingsvezels en ze dienen als "voeding" voor je darmbacteriën
Wist je?
De Duitse Vereniging voor Voeding (DGE) raadt volwassenen aan om dagelijks minstens 30 gram voedingsvezels binnen te krijgen. Deze stoffen zijn uitsluitend te vinden in plantaardige producten, z.B. in volkorenproducten, fruit en groenten. Een hoog vezelgehalte in de voeding zorgt ervoor dat de bacteriën in de darmen voldoende voeding krijgen. De meeste mensen eten echter minder dan de aanbevolen 30 gram per dag.
- Symbiotika: Symbiotika zijn producten of voedingssupplementen, die een combinatie van probiotica en prebiotica bevatten. Het idee daarachter is dat de prebiotica als voedingsbron dienen voor de levende micro-organismen die met de probiotica worden toegediend, wat hun overleving, vestiging en effectiviteit in het darmkanaal kan verbeteren.
- Postbiotika: Postbiotika zijn bioactieve verbindingen die worden geproduceerd door de stofwisselingsactiviteit van probiotische micro-organismen in de darm. Dit omvat korte-keten vetzuren (zoals butyraat, propionaat en acetaat), bacteriocines, enzymen, vitamines en andere metabolieten. Deze stoffen kunnen positieve effecten op de gastheer hebben, bijvoorbeeld door de darmbarrièrefunctie te ondersteunen, ontstekingsremmend te werken en het immuunsysteem te moduleren.
Via al deze wegen kun je je darmflora versterken. Het eenvoudigste is waarschijnlijk om je voeding aan te passen door meer vezels te eten. Als je momenteel nog niet veel vezels per dag binnenkrijgt, verhoog dan de hoeveelheid het beste langzaam, omdat het anders kan leiden tot winderigheid of maag-darmproblemen. Meer over dit onderwerp vind je in ons artikel over darmflora opbouwen.
De butyraatstofwisseling – niet alleen belangrijk voor de darmgezondheid
De butyraatstofwisseling verwijst naar het biochemische proces waarbij bepaalde micro-organismen in de menselijke darm onverteerbare koolhydraten (vooral vezels) fermenteren en daarbij korteketenvetzuren (SCFA's) zoals butyraat produceren.Butyraat is van bijzonder belang, omdat het diverse positieve effecten op onze gezondheid heeft, waaronder de bevordering van de darmgezondheid, de versterking van de barrièrefunctie van de darm, ontstekingsremmende effecten en potentiële beschermingsmechanismen tegen stofwisselingsziekten, zoals diabetes mellitus type 2.
Butyraatproductie in de darm
De butyraatproductie vindt plaats door de fermentatie van vezels door anaerobe bacteriën in de dikke darm. Deze bacteriën, waaronder geslachten zoals Faecalibacterium, Eubacterium, Roseburia en Butyrivibrio, gebruiken de vezels als energiebron en produceren daarbij SCFA's, inclusief butyraat. Butyraat dient dan als de belangrijkste energiebron voor de cellen van het darmslijmvlies (colonocyten) en ondersteunt hun gezondheid en functie. Overigens: De darmslijmvliescellen zijn de enige cellen in het lichaam die butyraat als energiebron kunnen gebruiken.
Wist je dat?
Misschien ken je het "wonderafslankmiddel" Ozempic, ook bekend als afslankinjectie. Eigenlijk gaat het om een medicijn tegen diabetes mellitus, dat een hormoon in het lichaam nabootst. Om precies te zijn, het GLP-1 (Glucagon-achtig Peptide-1). Meer hierover lees je in het artikel over Berberine. Maar terug naar het microbioom. Het door de bacteriën geproduceerde butyraat kan de L-cellen in de darm stimuleren, die op hun beurt het hormoon GLP-1 produceren. Daarom kan een vezelrijke voeding, door de stimulatie van de butyraatproductie, indirect de GLP-1-secretie verhogen en zo positieve effecten hebben op de glucosehuishouding en de regulatie van de eetlust.
Bio-beschikbaar Berberine met Chroom en Zink in het mineraalcomplex Berbersome
De rol van Bacillus subtilis
Bacillus subtilis, vaak aangeduid als probiotische bacterie, speelt een iets andere rol in het microbioom dan de directe producenten van butyraat. B. subtilis is een grampositieve, in de bodem levende bacterie die ook in de menselijke darm kan worden aangetroffen. Het staat bekend om zijn vermogen om robuuste endosporen te vormen, die het in staat stellen om moeilijke omgevingsomstandigheden te overleven. Hoewel B. subtilis niet direct betrokken is bij de productie van butyraat, kan het toch indirecte effecten hebben op de butyraatstofwisseling en de algehele darmgezondheid:
- Bevordering van een gezonde darmflora: B. subtilis kan de groei en activiteit van butyraatproducerende bacteriën in de darm ondersteunen door de microbiele diversiteit en de ecologische balans te bevorderen.
- Stimulatie van het immuunsysteem : B. subtilis kan de immuunrespons moduleren en bijdragen aan de integriteit van de darmbarrière, wat indirect de omgeving voor de butyraatproductie kan verbeteren.
- Concurrentie met pathogene micro-organismen: Door zijn antimicrobiële eigenschappen kan B. subtilis de groei van schadelijke bacteriën remmen, waardoor een gezondere darmflora wordt ondersteund die op zijn beurt de butyraatproductie bevordert.
Al deze eigenschappen hebben bijgedragen aan het feit dat B.subtilis in 2023 tot Microbe van het Jaar is uitgeroepen.
Het microbioom en zijn rol in de levensduur
Hoe ouder we worden, hoe meer ons microbioom aan diversiteit verliest.Uit een symbiose kan in het ergste geval een Dysbiose. De veranderingen in het microbioom kunnen zo ingrijpend zijn dat ze zijn opgenomen als een van de Hallmarks of Aging. Deze beschrijven de moleculaire veranderingen die gepaard gaan met ouder worden. De hoop is dat als we erin slagen deze Hallmarks om te keren, we ook het verouderingsproces kunnen stoppen.
Conclusie
„…een zieke darm is de wortel van alle kwaad…“, wist Hippocrates al. Een intacte darm is uiterst belangrijk voor onze gezondheid en een lang leven. De moleculaire samenstelling van de darmflora begrijpen is een uitdaging die we nu moeten aangaan. Ons microbioom is een hoogcomplex en spannend onderzoeksgebied. Door de nieuwere methoden van genanalyse en proteomica zijn we een stap dichterbij gekomen om onze darmflora beter te begrijpen. In de toekomst zou gepersonaliseerde geneeskunde ook gepaard kunnen gaan met het microbioom.
