Microbiologie in hapklare porties
Verbanden met diabetes liggen in onze darmen
38 miljoen mensen in de Verenigde Staten lijden aan diabetes en 1 op de 3 mensen heeft prediabetes, gekenmerkt door een verhoogde hoeveelheid suiker in hun bloedbaan. De kleine organismen in onze darmen spelen mogelijk een grotere rol in de ontwikkeling van diabetes dan eerder werd gedacht. Hoewel recente wetenschappelijke ontdekkingen sprongen voorwaarts hebben gemaakt bij het vinden van nieuwe manieren waarop het darmmicrobioom een rol speelt in de menselijke gezondheid, was het onduidelijk hoe variatie in deze microben ertoe kan leiden dat bepaalde mensen diabetes ontwikkelen. Onderzoekers van het RIKEN Center for Integrative Medical Sciences in Japan hebben mogelijk de waarheid ontdekt.
Essentieel voor al het leven is het vermogen om energie te maken. Of dat nu indirect van de zon is, zoals bij planten, of direct door het consumeren van gekweekt en gekookt voedsel, zoals een smakelijke pompoentaart, voor het afbreken van complexe voedingsstoffen in suikerachtige stukjes is een proces nodig dat glycolyse wordt genoemd.
Type-2-diabetes wordt meestal veroorzaakt door twee verschillende processen. Het eerste is wanneer de alvleesklier moeite heeft om genoeg insuline te produceren, en het tweede is wanneer onze cellen en weefsels slecht reageren op insuline, in een proces dat bekend staat als insulineresistentie. Normaal gesproken helpt de chemische stof insuline om suiker in de spieren en lever te krijgen, zodat ze het kunnen gebruiken voor glycolyse. Wanneer iemand insulineresistentie ontwikkelt, betekent dit dat insuline zijn werk niet meer kan doen. Uiteindelijk kan een hoge bloedsuikerspiegel leiden tot aandoeningen van de bloedsomloop, het zenuwstelsel en het immuunsysteem.
In hun recente artikel gebruikten de wetenschappers menselijke bloed- en ontlastingmonsters van mensen met insulineresistentie, een veelvoorkomende marker voor prediabetes, en verder gezonde mensen om verschillen in de darmmicrobiota te vergelijken.
De onderzoekers onderzochten eerst de verschillen in metabolieten tussen deze mensen en ontdekten dat degenen met insulineresistentie hogere hoeveelheden koolhydraten in hun ontlasting hadden, vooral monosacharide suikers zoals fructose, glucose en mannose. Complexe koolhydraten kunnen worden afgebroken in kleinere koolhydraatmoleculen. Ze worden relatief langzaam verteerd door de menselijke darm, waardoor de bloedsuikerspiegel na de maaltijd onder controle blijft. Dit maakt ze ideaal voor mensen die lijden aan insulineresistentie. Monosachariden daarentegen zijn de kleinste koolhydraatmoleculen. Deze worden snel verteerd door de menselijke darm. Hoewel ze een snelle energiestoot geven, kunnen ze schadelijk zijn voor mensen met insulineresistentie vanwege een sterke stijging van hun bloedsuikerspiegel na de maaltijd.
De onderzoekers vroegen zich toen af of er een bepaalde bacteriesoort in het spel was, aangezien bacteriën vaak een unieke stofwisseling hebben waarbij deze eenvoudige suikers als bijproducten ontstaan. Op taxonomisch niveau ontdekten de onderzoekers dat de deelnemers met insulineresistentie meer bacteriën van de familie Lachnospiraceae bevatten, waarvan bekend is dat ze grote hoeveelheden monosachariden produceren. Daarentegen hadden de deelnemers van wie de darmen meer bacteriën van het Bacteroidales-type bevatten, minder van deze suikers en vertoonden ze geen insulineresistentie. Als darmbacteriën zich voeden met deze eenvoudige suikers, dan zou dit mensen met insulineresistentie misschien kunnen helpen door deze kleine suikers niet beschikbaar te maken voor vertering en zo de bloedsuikerspiegel na de maaltijd te verbeteren.
Opgewonden door dit vooruitzicht gingen de onderzoekers aan de slag met een muismodel om de directe effecten van bacteriën op de stofwisseling te onderzoeken. Met behulp van een zwaarlijvig muismodel om de diabetische effecten na te bootsen, ontdekten ze dat Bacteroidales bacteriën, met name Alistipes indistinctus, dezelfde soorten monosachariden consumeerden die werden aangetroffen in de ontlasting van mensen met een hoge insulineresistentie. Het idee dat er darmbacteriën zijn die deze eenvoudige suikers kunnen eten en consumeren, waardoor ze uit de bloedbaan worden verwijderd en de bloedsuikerspiegel wordt verlaagd, is een interessante manier om mensen met insulineresistentie te helpen.
De bloedsuikerspiegel van deze muizen werd gecontroleerd en de onderzoekers ontdekten dat A. indistinctus de bloedsuikerspiegel verlaagt, de insulineresistentie verminderde en de hoeveelheid koolhydraten die beschikbaar was voor de muizen verminderde.
Hoofdauteur en projectleider Dr. Hiroshi Ohno vertelde in een Zoom-interview dat het “hoofddoel van dit project het identificeren van een darmmicrobieel gerelateerde biomarker voor prediabetische aandoeningen is.”
Vanwege de associatie met insulineresistentie zou de aanwezigheid van Lachnospiraceae darmbacteriën een goede biomarker kunnen zijn voor prediabetes. Ook zou behandeling met probiotica die A. indistinctus bevatten, de glucose-intolerantie kunnen verbeteren bij mensen met prediabetes.
“Dus we denken dat we een aantal bacteriën hebben gevonden die klinische effecten kunnen hebben, maar het mechanisme dat daaraan ten grondslag ligt is niet erg goed bestudeerd”, aldus Ohno. “Ik ken de situatie in Japan en 1 op de 10 inwoners wordt beschouwd als pre-diabetisch. Mijn hoop is dus dat over 10 of 20 jaar de diabetische toestand kan worden verminderd.”
Link to the original post: Takeuchi, T., Kubota, T., Nakanishi, Y. et al. Gut microbial carbohydrate metabolism contributes to insulin resistance. Nature 621, 389–395 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06466-x
Featured image: Image adapted from flickr. https://www.flickr.com/photos/nihgov/29872812646
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 