Microbiologie in hapklare porties
Genezing in tandem
Het darmmicrobioom bestaat uit een enorme en diverse gemeenschap van micro-organismen. De interactie tussen deze micro-organismen met het weefsel en immuunsysteem van de gastheer is een delicate balans om zowel de gastheer als de microben gezond en gelukkig te houden. Wanneer deze balans wordt verstoord, zoals door frequent antibioticagebruik, kunnen ziekten zoals colitis ulcerosa (CU) ontstaan.
CU wordt veroorzaakt door abnormale ontstekingsreacties en kan vaak leiden tot de vorming van zweren in de darm. Hoewel CU vaak wordt beschouwd als een gevolg van een verstoord immuunsysteem, suggereren recente studies dat de samenstelling van het darmmicrobioom helpt om de symptomen van CU te verminderen. Echter, het is nog steeds niet goed begrepen welke exacte bacteriesoorten verantwoordelijk zijn voor het behoud van een perfect gebalanceerde omgeving in de darm.
De onderzoekers van deze studie identificeerden twee verschillende bacteriesoorten—Akkermansia muciniphila en Parabacteroides distasonis—die synergistisch beschermen tegen colitis. De manier waarop deze gunstige bacteriën werden ontdekt, begon echter met een mislukt experiment.
Bij muizen experimenten om te begrijpen hoe het immuunsysteem reageert tijdens de loop van een CU-infectie, merkten de auteurs op dat sommige van hun muizen geen colitis konden ontwikkelen, ondanks langdurige antibioticabehandeling. Dit was zeer vreemd, aangezien de auteurs gebruik maakten van gewone wildtype muizen, zonder wijzigingen aan hun immuunsysteem.
Toen merkten de auteurs op dat de groep muizen die resistent was tegen CU uit een ander dierenverblijf kwam. Dit was intrigerend, omdat dit suggereerde dat iets in hun omgeving, zoals voedsel- en waterbronnen, de oorzaak zou kunnen zijn van hun resistentie tegen CU.
De eerste test die de auteurs deden, was om te bepalen of deze resistente muizen enige verschillen hadden in de stabiliteit van hun darmepitheliale laag of hun darmimmuniteit. Inderdaad, de resistente muizen hadden verhoogde expressie van de genen voor E-cadherine en claudine, die de integriteit van het darmepitheel bevorderen. Ze vonden ook dat de resistente muizen hogere niveaus van interleukine-10 hadden, wat ook helpt bij de bescherming tegen CU.
De volgende stap in het achterhalen van de oorzaak van deze resistentie tegen CU bij deze muizen was om te bepalen of het microbioom hierbij betrokken was. Om dit te doen, voerden de auteurs een fecale microbiota-transplantatie uit met uitwerpselen van de resistente muizen om de gevoelige muizen te behandelen. Spannend genoeg, wanneer de gevoelige muizen deze behandeling kregen, hadden ze veel meer resistentie tegen CU, met slechts milde symptomen. Dit was een duidelijk teken dat het belangrijkste beschermende middel voor de resistente muizen zich in het microbioom bevond.
Om te bepalen welke microben betrokken waren, voerden de auteurs vervolgens een 16S rRNA-gensequentieanalyse uit, die vaak wordt gebruikt om het geslacht en de soort van organismen in een biologisch monster te identificeren. In de uitwerpselen van de resistente muizen merkten de auteurs op dat de overvloed aan A. muciniphila en P. distasonis hoger was dan bij de gevoelige muizen.
Hoewel A. muciniphila en P. distasonis overvloedig aanwezig waren in het microbioom van de resistente muizen, moesten de auteurs nog bewijzen dat deze bacteriën de reden waren dat de fecale microbiota-transplantatie de gevoelige muizen beschermde tegen CU. Om dit te doen, vulden de auteurs gevoelige muizen aan met ofwel A. muciniphila, P. distasonis, of beide. Interessant genoeg konden muizen die slechts met één van de bacteriën werden aangevuld, geen weerstand bieden tegen CU. Alleen muizen die beide bacteriën kregen, konden weerstand bieden tegen CU. Dit impliceert dat de bacteriën op de een of andere manier samenwerken om dit beschermende effect te bieden.
Aangezien aanvulling met deze bacteriën beschermde tegen CU, wilden de auteurs ook bepalen of ze muizen konden beschermen tegen terugkerende CU. Muizen die A. muciniphila of beide bacteriën kregen, konden de muizen beschermen tegen de tweede CU-inductie.
Om dit verder te onderzoeken, analyseerden de auteurs ook de immuunrespons van de muizen in aanwezigheid van A. muciniphila. Ze ontdekten dat deze bacterie het aantal type 3 innate lymfoïde cellen verhoogt, die betrokken zijn bij de aangeboren immuunrespons in slijmvliezen, zoals de bekleding van de darm. Dit gaf de auteurs voldoende bewijs dat A. muciniphila helpt om terugkerende CU te voorkomen door bij te dragen aan de immuunrespons.
Ondanks de toename van onderzoek naar het microbioom in de afgelopen jaren, valt er nog veel te leren over deze complexe gemeenschap. Verkennende studies zoals deze zijn essentieel om de complexiteit van deze systemen te begrijpen. Hoewel er meer informatie nodig is over het mechanisme waarmee deze bacteriën bescherming bieden, is dit een grote stap vooruit in de strijd tegen CU.
Link to the original post: Gaifem J, Mendes-Frias A, Wolter M, Steimle A, Garzón MJ, Ubeda C, Nobre C, González A, Pinho SS, Cunha C, Carvalho A, Castro AG, Desai MS, Rodrigues F, Silvestre R.2024.Akkermansia muciniphila and Parabacteroides distasonis synergistically protect from colitis by promoting ILC3 in the gut. mBio15:e00078-24. https://doi.org/10.1128/mbio.00078-24
Featured image: Created by Jana Gomez using BioRender
Vertaald door: Mira Stas
micro-bites.org 