Microbiologie in hapklare porties

Probiotica hervormen metabolisme in darmmicrobiële gemeenschap

Written by

Een schaaltje yoghurt als ontbijt, zuurkool als avondeten en tussendoor wat glazen kombucha: gefermenteerde voedingsmiddelen zijn populair. Niet alleen omdat ze lekker zijn, maar ook vanwege hun zogenaamde probiotische werking. Maar in hoeverre helpen ze eigenlijk? Zijn ze alleen maar een hype?

Zich goed voelende microben

Probiotica worden gedefinieerd als “levende micro-organismen die, wanneer ze in voldoende hoeveelheden worden toegediend, een gezondheidsvoordeel opleveren voor de gastheer”. Kortom: microben die ervoor zorgen dat je je beter voelt!

Natuurlijk is het iets ingewikkelder dan dat. Als je bijvoorbeeld yoghurt eet, verbeteren de microben dan de gezondheid van je darmen? Of hebben de stoffen in yoghurt een positief effect? Of is het misschien een combinatie van stoffen en microben?

Wanneer de werkzaamheid van probiotica wordt onderzocht, worden meestal muismodellen gebruikt of kleine klinische onderzoeken uitgevoerd. Het probleem met zulke onderzoeken is dat het moeilijk is om de effecten van stoffen en microben te ontrafelen en precies te begrijpen wat er gebeurt en waarom het probioticum het effect heeft dat het heeft.

Minder is meer

Om dit probleem op te lossen, gebruiken sommige onderzoekers synthetische microbiële gemeenschappen: subsets van microben die een bepaald microbioom vertegenwoordigen, die goed gedefinieerd zijn en bestudeerd worden in een gecontroleerde omgeving.

Door het aantal variabelen te verminderen, maken synthetische microbiële gemeenschappen het makkelijker om te begrijpen wat er aan de hand is: soms helpt het bestuderen van een minder complex systeem om een completer begrip te krijgen.

Diversiteit is belangrijk

In dit onderzoek ontwierpen onderzoekers een synthetische microbiële gemeenschap die representatief is voor het microbioom in de dunne darm. Deze bestond uit de microben P. fluorescens, E. coli en S. salivarius. Ze kweekten deze gemeenschap samen met twee verschillende potentiële probiotica: S. thermophilus en L. casei. Daarnaast bestudeerden ze het effect van het toevoegen van een extra stof, in dit geval kynurenine.
Een verhoogd kynurenine metabolisme zou gunstig kunnen zijn voor de menselijke gezondheid, omdat het eindproduct van deze route, kynureninezuur, in verband wordt gebracht met minder ontstekingen en hersenschade.

Uit het onderzoek bleek dat L. casei een gunstig effect had. Wanneer de gemeenschap werd aangevuld met zowel L. casei als extra kynurenine, werd de kynurenine-route meer gestimuleerd dan in de controlegevallen. Het onderzoek suggereerde dat dit te danken was aan het feit dat L. casei anders was dan de bestaande gemeenschap. Het kon verbindingen consumeren en produceren die de andere microben niet konden consumeren. Dit maakte de gemeenschap diverser en hielp de kynureninepathway te stimuleren.

In de dunne darm kan een dergelijke diversiteit helpen beschermen tegen ziekteverwekkers, omdat de probiotische microben verbindingen kunnen consumeren die anders door schadelijke bacteriën zouden worden geconsumeerd. Deze studie suggereert daarom dat microben die het bestaande microbioom diverser maken veelbelovende doelen zijn voor de ontwikkeling van probiotica.

***Afbeelding***: Het effect van S. thermophilus en L. casei op een microbiële gemeenschap bestaande uit P. fluorescens, E. coli en S. salivarius. L. casei heeft een probiotisch effect omdat het gebruik maakt van dezelfde metabolieten (verbindingen, sterren in de afbeelding) als potentiële ziekteverwekkers en zo voorkomt dat de ziekteverwekker vaste voet aan de grond krijgt in de gemeenschap. Bron: Jansma et al (2023).

‘

Van marketing naar wetenschap

De nogal brede definitie van probiotica als een “levend, heilzaam micro-organisme” heeft geleid tot veel marketinginitiatieven die een gemakkelijke darmoplossing beloven. Maar veel vragen zijn nog onbeantwoord: welke microben hebben een probiotisch effect, hoe lang, en waarom? Studies zoals deze bieden een begin van een antwoord en een manier om probiotische therapieën te ontwerpen op basis van een mechanistisch begrip van microbiële interacties.

Link to the original post: Jansma, J., Chatziioannou, A.C., Castricum, K., van Hemert, S., El Aidy, S. Metabolic network construction reveals probiotic-specific alterations in the metabolic activity of a synthetic small intestinal community. mSystems 8 (2023) e00332-23. https://doi.org/10.1128/msystems.00332-23

Featured image: Flickr

Vertaald door: Liang Hobma