U bent hier

Het buikgevoel

15-01-2018

Tijdens de afgelopen jaren is het belang van het microbioom voor de gezondheid van de mens duidelijk geworden.

Het menselijk lichaam bestaat uit meer dan enkel humane cellen: minstens 100 triljoen (10E14) microbiële cellen en nog eens een veelvoud aan virussen worden geherbergd op en in het lichaam. Samen met de eukaryoten en archaea vormen ze het microbiota (voorheen ‘flora’ genoemd) en het geheel daaraan gekoppeld genetisch materiaal wordt het microbioom genoemd. 

Voor de komst van de moleculaire diagnostiek was het enkel mogelijk om het microbiota te bestuderen door deze in cultuur te brengen. Door het grote aantal aan species (>1000 verschillende soorten) en het feit dat een belangrijk deel hiervan enkel onder anaerobe omstandigheden kan overleven, kon met de cultuur-techniek (‘culturomics’) enkel een partieel beeld bekomen worden. Met de komst van de PCR, en meer bepaald de 16SrRNA-techniek (‘metagenomics’) is het nu mogelijk om het microbioom op grotere schaal accuraat in kaart te brengen. Maar ook deze techniek is onvoldoende geschikt om de biologische functies van de verschillende componenten van het microbiota in kaart te brengen. In de toekomst zijn nieuwe studies op basis van metabole processen, aangestuurd en beïnvloed door het microbiota (‘metabolomics’), noodzakelijk om de reële impact van het microbiota op de gezondheid te begrijpen en nieuwe therapeutische strategieën te ontwikkelen. De analyse wordt doorgaans uitgevoerd op een stoelgangstaal. Analyse op aspiraten en biopsies geven vergelijkbare resultaten, maar ook hier dient gewezen te worden op de potentiële verschillen in samenstelling van het microbioom dieper in het colon en duodenum.

Ondanks deze diagnostische uitdagingen is er vandaag voldoende evidentie voor de parallelle ontwikkeling van de microbiële kolonisatie en het immuniteitssysteem van het menselijk lichaam. Storingen in dit proces worden meer en meer geassocieerd met de ontwikkeling van chronische aandoeningen zoals obesitas, diabetes, prikkelbaar darm syndroom (IBS), inflammatoire darmaandoeningen (IBD), auto-immuun aandoeningen, autisme spectrum aandoeningen (ASD) en zelfs depressie. De incidentie van deze aandoeningen is de afgelopen decennia explosief gestegen in de Westerse samenleving. Het verband met de significante wijzigingen in levensstijl en voeding is al langer bekend, maar de cruciale rol van het microbioom tijdens de perinatale fase en de eerste levensjaren blijkt een belangrijke sleutel in dit proces te zijn.

De opbouw van het microbiota start mogelijk al prenataal. De hypothese dat de foetus in utero steriel is en de microbiële kolonisatie pas start tijdens en na de geboorte wordt in vraag gesteld. Epigenetische fenomenen zouden verantwoordelijk zijn voor de overdracht (‘translocatie’) van microbiële genen en antigenen van de moeder op de foetus, waardoor de foetale gastro-intestinale tractus zou voorbereid worden op de komst van de massieve postnatale kolonisatie. De samenstelling van het microbiota van de moeder, en bijgevolg ook de levensstijl, blijken eens te meer belangrijk te zijn voor de juiste voorbereiding van het ongeboren kind.

Peri- en postnataal wordt het microbiota bij het kind in eerste fase eerder chaotisch opgebouwd. De manier van bevallen is hierbij een bepalende factor. Bij een vaginale geboorte wordt het kind gekoloniseerd met vaginale en intestinale bacteriën van de moeder (rijk aan Bifi dobacterium en Lactobacillus). In geval van een keizersnede heeft het kind geen direct contact met het microbiota van de moeder, maar gebeurt de kolonisatie in hoofdzaak met bacteriën afkomstig van de huid en de omgeving (rijk aan Stafylococcen). Deze verschillen blijven meetbaar tot in de jeugdjaren en
worden geassocieerd met een verhoogde incidentie voor atopisch eczeem en allergisch astma in geval van keizersnede. Om die reden wordt in sommige landen de ‘swab inoculatie’ methode toegepast. Hierbij worden sectio-geboren kinderen onmiddellijk na de geboorte geïnoculeerd met vaginale en intestinale bacteriën van de moeder.

Vanaf de leeftijd van ongeveer 3 jaar bereikt het microbiota de samenstelling die op volwassen leeftijd wordt teruggevonden. Ook hier spelen omgevingsfactoren een belangrijke rol. Vooral het (herhaaldelijk) gebruik van antibiotica en (overdreven) hygiënische leefomstandigheden (‘hygiëne hypothese’) worden geassocieerd met een verhoogd risico op het ontwikkelen van allergische aandoeningen, obesitas en ASD. De impact van baby- en borstvoeding op de ontwikkeling van het microbioom is minder duidelijk.

Het volwassen microbioom bestaat doorgaans uit ongeveer 160 verschillende species, waarvan ongeveer 20 genera bij >90% van de bevolking worden vastgesteld (‘kern microbioom’). De phyla Firmicutes en Bacteroitedes zijn het sterkst vertegenwoordigd (>90%), gevolgd door de Actinobacteria, Proteobacteria en Verrucomicrobia. Het microbioom wordt gekenmerkt door een plasticiteit waardoor het zich kan aanpassen en herstellen in functie van diverse omstandigheden. Ondanks deze eigenschap kan het herstel onvolledig zijn. Een ongezonde levensstijl en chronisch medicatie gebruik kunnen ook op volwassen leeftijd nog een persisterende impact op het microbioom veroorzaken. Talrijke studies hebben zich gericht op het aantonen van associaties tussen diverse chronische aandoeningen en wijzigingen in het kern microbioom. De onderlinge verhouding Firmicutes/Bacteroitedes wordt hierbij vaak gebruikt als biomarker. Daarnaast is er nu meer aandacht voor bepaalde genera uit de phyla Actinobacteria, Proteobacteria en Verrucomicrobia. Ondanks hun afwezigheid of lage aanwezigheid in referentiepopulaties, blijken ze een potentieel significante impact op de gezondheid te hebben.

Niettegenstaande het microbioom al meer dan 100 jaar gekend is, heeft de komst van nieuwe technologieën het nu pas mogelijk gemaakt om de functie ervan te exploreren. Tijdens de eerste levensjaren blijkt het microbioom een belangrijke rol te spelen bij de ontwikkeling van het immuniteitssysteem en talrijke metabole processen. Verder onderzoek is nodig om de kennis over deze complexe interacties te vertalen in preventieve strategieën om het risico op bepaalde chronische aandoeningen te doen dalen. Ook strategieën voor de behandeling van een verstoord microbioom en ontstekingsprocessen bij volwassenen zullen ongetwijfeld een belangrijk onderdeel van het toekomstig medisch onderzoek worden.

Medisch Labo Medina biedt artsen en patiënten de mogelijkheid om het microbioom te analyseren met behulp van de 16SrRNA-techniek. Hiervoor dient een kleine hoeveelheid stoelgang onmiddellijk na productie in een speciale tube met stabiliserende buffer gecollecteerd te worden. De test brengt het kern microbioom volledig in kaart en geeft een accuraat beeld van de relatieve aanwezigheid van de verschillende bacteriële species. Mede dankzij de inspanningen van het Vlaams Darmflora Project hebben we binnen Vlaanderen een interessant referentiekader ter beschikking. De
resultaten kunnen een nuttige aanvulling zijn bij het klinisch onderzoek in het kader van een aantal chronische aandoeningen, zoals IBS, IBD, obesitas, allergische aandoeningen en ASD. Voor bijkomende informatie kan u met het laboratorium contact opnemen.

REFERENTIES:
• Ajslev TA et al, Childhood overweight after establishment of the gut microbiota: the role of delivery mode, pre-pregnancy weight and early administration of antibiotics.
International Journal of Obesity 2011; 35: 522–529
• Arumugam M et al, Enterotypes of the human gut microbiome.
Nature 2011; 473:174-180
• Faith JJ, et al. The long-term stability of the human gut microbiota.
Science 2013; 341: 1237439
• Falony G et al, Population-level analysis of gut microbiome variation.
Science 2016; 352-6285: 560
• Jakobsson HE et al, Decreased gut microbiota diversity, delayed Bacteroidetes colonisation and reduced Th1 responses in infants delivered by caesarean section.
Gut 2014; 63: 55966
• Jose C. Clemente et al, The Impact of the Gut Microbiota on Human Health: An Integrative View.
Cell 148, March 16, 2012: 1258-1270
• Jovel J et al, Characterization of the Gut Microbiome Using 16S or Shotgun Metagenomics.
Frontiers in Microbiology 2016; Vol.7: Article 459
• Juan Miguel Rodriguez et al, The composition of the gut microbiota throughout life, with an emphasis on early life.
Microbial Ecology in Health & Disease 2015, 26: 1-17
• Koenig JE et al, Succession of microbial consortia in the developing infant gut microbiome.
Proc Natl Acad Sci USA 2011; 108: 457885