Microbiologie in hapklare porties
Wanneer #2 je #1 oplossing kan zijn…
Written by
Rachel Dumez
Stel je eens een diverse, bloeiende stad voor, zoals New York. Een ware smeltkroes van culturen met een grote gemeenschap die gedijt op de samenwerking van allerlei soorten mensen, die leven en streven naar de American dream in een stabiel maar gevoelig evenwicht. Wel, je dikke darm is de New York van je maagdarmkanaal, bewoond door een gigantische diversiteit van micro-organismen. Met meer dan 1 miljard bewoners die meer dan 1000 verschillende soorten vertegenwoordingen uit alle takken van de boom van het leven (archaea, bacteria, eukarya). Het darmmicrobioom is een bruisende metropool waarin een mengsel van micro-organismen samenwerken om je te helpen functioneren. Deze gemeenschap, net als die van New York, is afhankelijk van stabiele omstandigheden om te gedijen. Wanneer er een natuurramp gebeurt, zoals een orkaan van categorie 5, worden de bewoners gedwongen om te evacueren. De infrastructuur ligt overhoop en ziektes richten veel schade aan in de chaos. Dit soort verwoesting kan ook plaatsvinden in je dikke darm, vooral na een acuut trauma of een aanval op de bewoners, bijvoorbeeld door een operatie of het langdurig nemen van antibiotica.
Een vervelende pathogeen, jaarlijks verantwoordelijk voor bijna een half miljoen infecties in de Verenigde Staten, is de bacterie Clostridium difficile (C. diff). C. diff wordt normaal opgelopen in ziekenhuizen en krijgt de kans om je darm-microbioom over te nemen. Het kan symptomen veroorzaken die geassocieerd worden met geïrriteerde darm syndroom (IBS), wat kan leiden tot ernstige colitis en zelf de dood. Gelukkig hebben artsen en wetenschappers effectieve therapieën ontwikkeld om je darm-microbioom te laten herstellen en de verwoestende impact van C. diff te elimineren. Hoewel deze behandelingen zeer effectief zijn tegen acute bedreigingen van C. diff, verwijderen ze niet altijd de niet-levensbedreigende en slopende IBS symptomen.
Hoe helpen artsen jouw lichaam dan wel met het herstellen van je microbioom? En wat moet er gebeuren met je dikke darm om de achtergebleven buikpijn weg te halen nadat het gevaar van de C. diff infectie voorbij is?
Dat zoeken we uit:
Je komt het ziekenhuis binnen, doet je operatiehemd aan en herinnert jezelf dat dit een gewone operatie is met een hoge kans op succes. De procedure gaat vlekkeloos, maar je hebt niet door dat het sluwe micro-organisme, C. diff je maagdarmkanaal binnen is gekomen. Het weet jouw maag te passeren en lift helemaal mee tot je darmkanaal waar het gaat leven in je darm. Voor nu is het een normale bewoner van de buurt. Je postoperatieve check is klaar en je kan het ziekenhuis verlaten, met de instructies om antibiotica op te halen bij de apotheek. Je volgt instructie van de dokters en voltooit de hele voorgeschreven dosis van de antibiotica. Je bent blij dat het nu achter ligt, maar niet eens een maand later heb je constant last van buikpijn, krampen en diarree. Kort daarna bezoek je de huisarts en het blijkt dat je slachtoffer bent van IBS. Hoe is dit gebeurd?
De antibioticakuur die je nam als een voorzorgsmaatregel na je operatie is net als een orkaan voor je maagdarmkanaal. De bewoners, je darmbacteriën moesten evacueren en hun woonplaats, je darmkanaal werd ernstig beschadigd (Figuur 1). Na de storm heeft C. diff een kans om het fort in te nemen wanneer de mensen weer bijkomen. In het geval van je darmkanaal greep C. diff zijn kans. Deze crimineel, oftewel opportunistisch pathogeen, gedijt in deze woeste omstandigheden en is verantwoordelijk voor het ontwikkelen van IBS. Je laat jezelf testen en de lab resultaten bevestigen wat je al vermoedde. Je voorheen diverse en levendige metropool wordt nu gedomineerd door een pest die maar schade aan blijft richten aan je darmkanaal, terwijl het zijn buren en de voedingsstoffen uitbuit.
Dit is wanneer een liefdadig persoon zijn #2 met je deelt. Ja, hun ontlasting. Onderzoekers hebben aangetoond dat ontlasting-transplantaties zeer succesvol zijn in het behandelen van C. diff-geassocieerde IBS symptomen. Dokters nemen ontlastingsmonsters gedoneerd door gezonde mensen, concentreren daaruit de micro-organismen en implanteren de oplossing door via een colonoscopie-achtige procedure (Figuur 2). Dus je gaat terug naar het ziekenhuis en krijgt een fecaal microbiota transplantatie (FMT). In je darmkanaal is nu een gigantische toevoer aan nieuwe bewoners die meteen aan de slag gaan om de schade op te ruimen en de levendige gemeenschap te herbouwen, zodat je weer herstelt. Je ervaart bijna onmiddellijke verlichting; je hebt wekenlang geen IBS symptomen meer en er zijn geen C. diff microben te vinden in de lab resultaten. Je kan nu echt dit achterwege laten en verder gaan met je leven. Gelukkig ben je niet de enige die hier last van heeft. Je lichaam reageerde goed, en je darmmilieu keerde was weer zoals voor de operatie, “normaal”. Maar niet iedereen heeft zoveel geluk.
(Infographic adapted from Knowable Magazine article by Kendall Powell)
Hoewel FMT een grote kans op succes heeft vinden dokters en wetenschappers het nog steeds lastig om een standaardprocedure te creëren die werkt voor elke patiënt. Daarom is het belangrijk om beter te begrijpen wat er precies gebeurt in het darmkanaal van patiënten, vooral degene die goed herstellen na FMT.
Een recente studie toont aan dat niet alleen de biodiversiteit is hersteld, maar dat ook de niveaus van belangrijke indicatoren die betrokken zijn bij beschermende type-2 ontstekingen na FMT2 zijn hersteld tot een gezonde basislijn. Tijdens het proces van het heropbouwen van hun huis in je darmen, werd ook je darm-omgeving hersteld tot een gezonde staat en verdwenen de IBS-symptomen. Helaas gebeurt dat niet bij iedereen in de dikke darm na FMT en artsen en wetenschappers proberen nog steeds te begrijpen waarom. Eén hypothese is dat het milieu niet hersteld is en mensen nog steeds last kunnen hebben van IBS-symptomen, ook al is de microbiële metropool opnieuw bevolkt met een enorme diversiteit aan soorten en is het ongedierte verdreven. Om de analogie met de storm voort te zetten: zelfs nadat de storm is gaan liggen, de bewoners zijn teruggekeerd en de zichtbare schade is hersteld, kan er nog steeds onopvallende en ongezonde schade zijn veroorzaakt door de orkaan – zoals besmet drinkwater.
Om beter te begrijpen hoe de colonomgeving verandert bij patiënten na FMT en of er een duidelijk patroon naar voren kwam dat zou kunnen suggereren waarom mensen aanhoudende IBS-symptomen hebben, verzamelden de onderzoekers biopsies en bloedmonsters van patiënten voor en na de FMT-behandeling. Vervolgens voerden zij moleculaire en biochemische experimenten uit op die monsters om te onderzoeken hoe het gastheer-immuunsysteem verandert in reactie op FMT. Zij maten bijvoorbeeld de niveaus van verschillende eiwitten die fungeren als boodschappers die informatie overbrengen tussen immuuncellen, de zogenaamde cytokinen. Een van deze eiwitten, interleukine 25 (IL-25), was aanzienlijk verhoogd na FMT (figuur 3). Dit is van bijzonder belang omdat van IL-25 bekend is dat het ontstekingsremmende cellen aantrekt en in het algemeen betrokken is bij wat type 2 ontsteking wordt genoemd3. Wanneer uw lichaam een infectie bestrijdt, bestaat de immuunrespons uit twee fasen. Fase 1 elimineert het dreigende gevaar en wordt type 1 ontsteking genoemd en fase 2 ruimt de schade op die na fase 1 is ontstaan. Dit wordt type 2 ontsteking genoemd.
In je dikke darm zou dit gelijk staan aan de nationale garde die de stad binnenkomt om de acute dreiging van C. diff, uit te roeien en vervolgens komen humanitaire hulpverleners (IL-25) om de teruggekeerde burgers weer gezond te verplegen en een door burgers geleide opruimactie te organiseren: de type 2 ontsteking. De bevinding dat IL-25 niveaus verhoogd zijn suggereert dat het op gang brengen van een type 2 immuunrespons na FMT belangrijk zou kunnen zijn om het milieu in de darmen weer in een gezonde toestand te brengen. Hoewel de IL-25 niveaus verhoogd waren bij alle patiënten, ongeacht of ze nog IBS-achtige symptomen hadden, suggereert dit een weg voor verder onderzoek omdat de steekproef in deze studie vrij klein was. Op basis van hun resultaten suggereren de wetenschappers die deze studie hebben uitgevoerd dat door FMT aan te vullen met een interventie die de IL-25 niveaus verhoogt, artsen een universele C-diff behandeling kunnen ontwikkelen en uiteindelijk grote klinische trials kunnen uitvoeren om te bepalen of er patronen ontstaan bij patiënten met aanhoudende IBS symptomen na FMT.
Je bent nu twee jaar van de procedure af zonder terugkerende C-diff infecties, en bent erg dankbaar dat je een FMT hebt gehad en je darmflora gedijt goed. Je hebt zelfs veel van je vrienden gerekruteerd om ontlasting transplantatie donoren te worden bij OpenBiome, een in de VS gevestigde non-profit ontlasting bank die werkt aan het toegankelijk maken van veilige, betrouwbare, ontlasting monsters voor FMT. Naast OpenBiome zijn er andere ontlastingbanken die over de hele wereld opduiken, waaronder het Microbiome Treatment Center aan de Universiteit van Birmingham.
Link to the original post: Jan N, Hays RA, Oakland DN, Kumar P, Ramakrishnan G, Behm BW, Petri WA, Jr, Marie C. 2021. Fecal microbiota transplantation increases colonic IL-25 and dampens tissue inflammation in in Patients with Recurrent Clostridioides difficile
1. van Nood, E. et al. Duodenal Infusion of Donor Feces for Recurrent Clostridium difficile. N. Engl. J. Med. 368, 407–415 (2013).
2. Deng C, Peng N, Tang Y, Yu N, Wang C, Cai X, Zhang L, Hu D, Ciccia F and Lu L (2021) Roles of IL-25 in Type 2 Inflammation and Autoimmune Pathogenesis. Front. Immunol. 12:691559. doi: 10.3389/fimmu.2021.691559
Featured image: By author ; https://www.vectorstock.com/royalty-free-vector/viruses-cartoon-bacteria-emoticon-character-vector-21314254
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 