Microben in de darm kunnen door cortisol praten met de hersenen

UNIVERSITEIT VAN ILLINOIS COLLEGE VAN LANDBOUW, CONSUMENTEN EN MILIEUWETENSCHAPPEN

URBANA, III. - Darm microben zijn de laatste tijd veel in het nieuws geweest. Uit recente studies is gebleken dat ze bij de mens invloed kunnen hebben op de gezondheid, het gedrag en bepaalde neurologische stoornissen zoals autisme. Maar hoe communiceren ze met de hersenen? Resultaten van een nieuwe studie van de Universiteit van Illinois suggereren een communicatieve route tussen bepaalde darmbacteriŽn en hersenmetabolieten, door middel van een verbinding in het bloed cortisol genaamd. En onverwacht laat de bevinding een mogelijk mechanisme zien om de kenmerken van autisme te verklaren.

"Veranderingen in neurometabolieten tijdens de kindertijd, kunnen een diepgaande invloed hebben op de ontwikkeling van de hersenen, en het is mogelijk dat de microbiome - of de verzameling van bacteriŽn, schimmels en virussen die in onze darm leven - een rol spelen in dit proces," zegt Austin Mudd, een Doctoraal student in het Neuroscience Program van de Universiteit van Illinois. "Het is echter onduidelijk welke specifieke darmbacteriŽn de meeste invloed hebben op de ontwikkeling van de hersenen en indien van toepassing, welke factoren de relatie tussen de darm en de hersenen kunnen beÔnvloeden.Ē

De onderzoekers bestudeerden varkens van 1 maand oud, die opmerkelijk vergelijkbaar zijn met menselijke zuigelingen voor wat betreft hun darm- en hersenontwikkeling. Zij identificeerden eerst de relatieve overvloed van bacteriŽn in de ontlasting en de stijgende darminhoud van de biggen en vervolgens de gekwantificeerde concentraties van bepaalde verbindingen in het bloed en de hersenen.

"Het gebruik van het varken als een vertaalbaar diermodel voor menselijke zuigelingen, biedt een unieke mogelijkheid om de aspecten van de ontwikkeling te bestuderen, daar het soms moeilijker of ethisch uitdagend kan zijn om gegevens van menselijke zuigelingen te verzamelen," zegt Mudd. "In deze studie bijvoorbeeld wilden we zien of we in de ontlasting van biggen bacteriŽn konden vinden die de concentraties van verbindingen in het bloed en de hersenen zouden kunnen voorspellen, wat beiden moeilijker is bij babyís."

De onderzoekers gebruikten een stapsgewijze aanpak, waarbij eerst voorspellende relaties werden vastgesteld tussen fecale bacteriŽn en hersenmetabolieten. Zij vonden dat de bacteriŽle geslachten Bacteroides en Clostridium hogere concentraties voorspelden van myo-inositol, dat Butyricimonas positief
n-acetylaspartaat (NAA) voorspelden en Bacteroides voorspelden ook hogere niveaus van totale creatine in de hersenen. Echter, wanneer in de ontlasting van de biggen de bacteriŽn van het geslacht Ruminococcus overvloedig aanwezig waren, waren de NAA concentraties in de hersenen lager.

ďDeze hersenmetabolieten zijn in veranderde toestand gevonden bij individuen die met het autisme spectrum stoornis (ASD) zijn gediagnosticeerd, maar er zijn nog geen onderzoeken die links hebben gespecificeerd tussen bacteriŽle genera en deze specifieke metabolieten,Ē merkte Mudd op.

De volgende stap was om te bepalen of deze vier bacteriŽle genera verbindingen in het bloed zouden kunnen voorspellen. ďBiomarkers in bloed is iets wat we eigenlijk bij een zuigeling zouden kunnen verzamelen, dus is het een klinisch relevante steekproef. Het zou fijn zijn om de hersenen van een zuigeling zelf te kunnen bestuderen maar zuigelingen in beeld brengen is logistiek en ethisch erg moeilijk. We kunnen wel ontlasting en bloed verkrijgen van zuigelingen,Ē zegt Ryan Dilger, universitair hoofddocent van het Department of Animal Sciences, Division of Nutritional Sciences, and Neuroscience Program van de Universiteit van Illinois.

De onderzoekers vonden verwachte relaties tussen de fecale microbiota en serotonine en cortisol, twee verbindingen in het bloed waarvan bekend is dat ze door de microbiota beÔnvloed worden. Bacteroides werden specifiek geassocieerd met hogere serotonine niveaus, terwijl Ruminococcus lagere concentraties voorspelden van zowel serotonine als cortisol. Clostridium en Butyricimonas werden niet sterk geassocieerd met een van beide verbindingen.

Nogmaals, zegt Mudd, de resultaten ondersteunen eerdere bevindingen met betrekking tot ASD. "Wijzigingen in het serum serotonine en cortisol, evenals de fecale Bacteroides en Ruminococcus niveaus, worden gezien bij personen met ASD.Ē

Op basis van hun eerste analyses wilden de onderzoekers weten of er een drievoudige relatie was tussen Ruminococcus, Cortisol en NAA. Om dit verder te onderzoeken, gebruikten ze een statistische aanpak, bekend als de "bemiddelingsanalyse", en daaruit bleek dat het serum cortisol de relatie tussen de fecale Ruminococcus-overvloed en de NAA-concentratie van de hersenen bemiddelde. Met andere woorden, het blijkt dat Ruminococcus met de hersenen communiceert en indirect veranderingen aanbrengt in de hersenen door cortisol. ďDeze bemiddelingsbevinding is interessant omdat het ons inzicht geeft in een manier waarop de darm microbiota met de hersenen kan communiceren. Het kan worden gebruikt als kader voor het ontwikkelen van toekomstige interventie studies die dit voorgestelde mechanisme verder ondersteunen," voegt Dilger toe.

"In eerste instantie hebben we de relaties tussen de darmmicrobiota, bloedbiomarkers en hersenmetabolieten bepaald. Maar als we keken naar de relaties die in onze studie geÔdentificeerd zijn, bleven ze ons leiden naar onafhankelijke gerapporteerde bevindingen in de literatuur over autisme. We blijven voorzichtig en willen onze bevindingen niet te veel beweren zonder ondersteuning van klinische interventieproeven, maar we veronderstellen dat dit een bijdrage kan leveren aan de heterogene symptomen van autisme,Ē zegt Mudd. Sinds de tijd dat de onderzoekers het papier schreven, hebben interessant genoeg andere publicaties ook relaties tussen Ruminococcus en metingen van de hersenontwikkelingen gemeld, waardoor dit een veelbelovend gebied kan zijn voor toekomstig onderzoek.

Dilger voegt hieraan toe: "We erkennen dat deze aanpak beperkt is door alleen gebruik te maken van voorspellende modellen. Daarom is de volgende stap om empirisch bewijs te genereren in een klinische setting. Daarom is het belangrijk om te zeggen dat we hier slechts een hypothese hebben gegenereerd, maar het is spannend om te overwegen wat voor vooruitgang in de toekomst gemaakt kan worden op basis van onze bewijzen met het pre-klinische varkensmodel.Ē

Vertaling: Lia Keizer


Naar het overige nieuws en artikelen van vandaag


Omega 3 algen

Multivitamine

Spirulina

Probiotica