Microbiologie in hapklare porties
Hoe beïnvloeden darmbacteriën onze geestelijke gezondheid?
Onze darmen zijn een thuis voor een complexe microbiële gemeenschap, en dankzij die gemeenschap overleven we. De darmmicrobiota helpt ons bij de voedselvertering en voorziet ons van essentiële metabolieten zoals vitaminen, aminozuren, vetzuren en neurotransmitters. Deze metabolieten worden postbiotica genoemd en GABA is er daar één van. GABA is een afkorting van gamma-aminoboterzuur en komt voor in veel organen van ons lichaam, zoals onze hersenen, alvleesklier, darmen, urineblaas, hart, longen en eierstokken. De rol verschilt van orgaan tot orgaan. In de alvleesklier zou GABA bijvoorbeeld helpen bij de productie van insuline en de bescherming van de alvleesklier, terwijl het in de hersenen werd geïdentificeerd als een belangrijke remmende neurotransmitter.
GABA werd voor het eerst ontdekt in de hersenen in 1950 en lange tijd werd aangenomen dat het de bloed-hersenbarrière niet kon passeren, dus werd het effect op de hersenen verwaarloosd. Maar dat bleek niet waar te zijn en nu weten we dat veranderingen in de concentratie of circulatie van GABA hersenziekten en onze geestelijke gezondheid beïnvloeden. Interessant is dat een verandering in de GABA-niveaus in ons lichaam samenhangt met een verandering in de microbiële samenstelling in de darmen, die direct gerelateerd is aan wat we eten. In dit artikel bespreken we hoe darmbacteriën onze geestelijke gezondheid manipuleren via de productie van GABA.
Veel darmbewoners produceren GABA, met name Bacteroides, een van de dominante genera die 31,7% van de darmmicrobiële gemeenschap vormt en het primaire genus is dat onze geestelijke gezondheid beïnvloedt door de GABA-productie te reguleren. Het is ons echter niet duidelijk waarom bacteriën GABA produceren. Eén hypothese is dat GABA bacteriën helpt om de zure en anaerobe omstandigheden in onze darmen te overleven. Om energie te krijgen, ademen darmbacteriën anaeroob en produceren zuren (zoals lactaat) waardoor de pH in de bacteriecel daalt. Om de pH-waarde van de cel weer aan te passen, activeren bacteriën de genen voor GABA-productie die resulteren in het verbruiken van de overtollige H+ terwijl ze de decarboxylering van de glutamine katalyseren (een van de biochemische stappen in de GABA-productie). Uiteindelijk wordt het geproduceerde GABA buiten de cel vrijgelaten en wordt de cellulaire pH weer geneutraliseerd.
Het verlagen van het GABA-niveau of het veranderen van de diversiteit van GABA-producerende bacteriën in de darmen bleek in verband te staan met angst, stress, autisme en hersenaandoeningen zoals schizofrenie, de ziekte van Alzheimer en epilepsie. Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat de symptomen van de focale stoornis of ziekte werden verlicht na het verhogen van de GABA-niveaus via de inname van voeding. Er werd bijvoorbeeld ontdekt dat het risico op de ziekte van Alzheimer afnam na inname van Blautia, een nieuw probiotisch bacterieel isolaat, dat GABA produceerde en het niveau ervan in het hersenvocht verhoogde. Evenzo gaven de bevindingen met betrekking tot stress en angst aan dat er een afname was in de overvloed van Bacteroides sp., en de symptomen werden verhoogd na de consumptie van GABA-producerende bacteriën die veranderingen veroorzaakten in de darmmicrobiota. Op dezelfde manier verbeterden bij muizen de symptomen van angst en depressie na voeding met een dieet dat rijk was aan GABA-producerende stammen, en in dit geval was het de Lactobacillus stam.
Bij epilepsie werd ontdekt dat de onbalans in: (i) de neuroactieve verbindingen waaronder GABA of (ii) de samenstelling van de darmmicrobiële gemeenschap de belangrijkste oorzaken zijn van de ziekte. Een effectieve interventie om epilepsie te behandelen is dus het veranderen van het dieet naar meer vetten en weinig koolhydraten (in een periode van twee weken). Dit dieet verandert de darmmicrobiota en verhoogt de verhouding GABA/glutamine aanzienlijk, wat een anti-epileptisch effect aantoont. In een onderzoek dat werd uitgevoerd bij 45 epilepsiepatiënten die resistent waren tegen geneesmiddelen, bleek de inname van probiotica (bijv. Lactobacillus-, Bifidobacterium– en Streptococcus-stammen) gedurende 3 maanden het aantal aanvallen met meer dan 50% te verminderen en de levenskwaliteit van de patiënten te verbeteren.
Daarnaast bleek GABA een aanzienlijke rol te spelen bij patiënten met aandachtstekortstoornis met hyperactiviteit (ADHD), maar op verschillende manieren bij volwassenen en kinderen. Terwijl de magnetische resonantiespectroscopie een significante verlaging van de GABA-concentratie in de hersenen liet zien bij kinderen met ADHD, werd bij volwassenen een verhoogde concentratie aangetoond. In dezelfde lijn bleek de samenstelling van de darmmicrobiota bij zuigelingen (6 maanden oud) verarmd te zijn van veel Lactobacillus die sterke GABA-producenten zijn, terwijl de volwassenen een hoge overvloed aan GABA-producerende bacteriën bleken te hebben, zoals verschillende Bacteroides en Bifidobacterium stammen.
Als GABA zo’n grote invloed heeft op onze geestelijke gezondheid, hoe kunnen we dan de inname van GABA in onze voeding verhogen? Er zijn twee manieren om de opname van GABA in onze voeding te verhogen: ofwel door voeding te eten die GABA-producerende bacteriën bevat (zoals Lactobacillus-stammen), ofwel door voeding te eten die factoren bevat die de productie van GABA stimuleren door de groei van GABA-producerende darmbacteriën te bevorderen. Een breed scala aan traditioneel gefermenteerd voedsel bevat GABA-producerende bacteriën zoals kaas, yoghurt, gemalen varkensvlees, zuurdesem en Aziatische gefermenteerde producten zoals kimchi en vele andere. Een traditionele methode om gefermenteerd voedsel te bereiden is het toevoegen van melkzuurbacteriën die suikers omzetten in melkzuur, wat bijdraagt aan de conservering van voedsel en glutamine omzet in GABA, waardoor de aanwezigheid ervan in voedsel toeneemt. Voor deze laatste keuze fungeren veel factoren zoals microbieel afgeleide enzymen (proteasen, lipasen, amylasen en cellulasen) als prebiotica die de groei van GABA-producerende bacteriën in de darm bevorderen, wat resulteert in de productie van meer GABA.
Link to the original post: Braga, J.D., Thongngam, M. & Kumrungsee, T. Gamma-aminobutyric acid as a potential postbiotic mediator in the gut-brain axis. npj | science of food 8, 16 (2024).
Featured image: Made by the author
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 