BACTERIËN IN ONZE DARM: MAKEN ZE JE ZIEK OF GEZOND, DIK

BACTERIËN IN ONZE DARM:
MAKEN ZE JE ZIEK OF GEZOND,
DIK OF JUIST DUN?
Dr. Hermie J.M.
Harmsen
Medische
Microbiologie
UMCG
DISCLOSURE SLIDE
DR. HERMIE J.M. HARMSEN
(potentiële) belangenverstrengeling
Zie hieronder
Voor bijeenkomst mogelijk relevante
relaties met bedrijven
Bedrijfsnamen
 Onderzoeksgeld voor
micronutriënten onderzoek
 DSM Basel
 Onderzoeksgeld voor Probiotica
onderzoek
 Chr. Hansen Denemarken
INHOUD
 Darmmicrobiota en voeding
 Ziekte: Obesitas en IBD, microbiota uit balans =>
dysbiose.
 Voorbeeld: te veel E. coli te weinig Faecalibacterium
prausntizii
 Faecalibacterium, ontstekingsremmend en butyraat
producent
 Trofische netwerken voor afbraak voedingsvezel.
 Oplossingen: fecale transplantatie, probiotica en
prebiotica, synthetische feces.
THE GOOD, THE BAD AND THE UGLY
 Strict pathogeen: is altijd een probleem




Mycobacterium tuberculosis
Vibrio cholerae
Plasmodium spp.
Influenza
 Opportunistische pathogeen: hoort bij ons, maar veroorzaakt
ziekte als de afweer barrière doorbroken is.
 Staphylococcus aureus
 Escherichia coli
 Candida albicans
 Commensaal: hoort bij ons, kan ons helpen gezond te blijven
Goede bacteriën
 Bifidobacterium longum
 Faecalibacterium prausnitzii
 Lactobacillus gasseri
Commensalen
•Clostridium
•Bacteroides
Darm-microbiota
Balanced Diet
Koolhydraten
Eiwitten
Vetten
Vitaminen
Mineralen
Antioxidanten
Gebalanceerde voeding en darmmicrobiota:
Een chemisch-biologische interactie
Koolhydraten
Eiwitten
Vetten
Vitaminen
Mineralen
Antioxidanten
Digestie/Absorptie
Voedseldeeltjes die aan de humane vertering ontsnappen
worden door de dikke darmbacteriën
gefermenteerd
Darm-microbiota
Korte keten vetzuren: Acetaat,
Propionaat, Butyraat, Lactaat
Gas: Waterstof methaan,
kooldioxide
•Wordt gedomineerd door anaeroben
•Produceren vitamines (vitamin K)
•Geven kolonisatie resistentie
•Deconjugeren gal en detoxificeren
Het menselijke darm-microbioom
M Arumugam et al. Nature , 1-7 (2011)
MENSEN HEBBEN TENMINSTE 3 T YPEN
DARMMICROBIOTA (ENTEROT YPEN)
M Arumugam et al. Nature , 1-7 (2011)
Dieet bepaalt de samenstelling van de darm
microbiota , zoals blijkt uit een vergelijk tussen
kinderen uit Europa en landelijk Afrika
A: Burkina Faso: enterotype 2
B: Europa: enterotype 1 en 3
ZIEKTE VAN CROHN:
VEEL ESCHERICHIA COLI, WEINIG BUT YRAAT
PRODUCERENDE FAECALIBACTERIUM
JJ Qin et al. Nature 464, 59-65 (2010)
Bacterial species abundance differentiates IBD patients and healthy individuals.
BACTERIËN IN
DE DARM
Bacteriën groeien in de darm en
worden gescheiden van het
epitheel door de mucuslaag
ZUURSTOF GRADIËNT IN DE MUCUS LAAG
P.Van den Abbeele, et al. 2011
THE GOOD
FAECALIBACTERIUM PRAUSNITZII
Strikt anaeroob =>moeilijk te
kweken
Indicator voor een gezonde darm
Nagenoeg alle gezonden hebben
deze bacterie
Produceert butyraat
Anti-inflammatoir effect op
colitis.
MICROBIOTA EN DE ZIEKTE VAN CROHN’S
DISEASE
Willing et al. 2009 Inflamm Bowel Dis
Faecalibacterium
E. coli
GROEI VAN F. PRAUSNITZII IN GAS TUBE
EN VERTALING NAAR DE DARM
Colonocytes
Oxygen
Gradient
Mucus
Air
with O2
>- 51mV
Transition Zone
Fecal cylinder
E
<-110mV
B
Anaerobic
mixtutre
A
C
D
Gut
Lumen
F. PRAUSNITZII KAN STROOM MAKEN
MET RIBOFLAVINE (VIT B2)
Riboflavin addition
as redox-mediator
8.00
7.00
6.00
Current (mA)
F. prausnitzii
Glucose
energizing
phase
5.00
4.00
3.00
R. inulinovorans
E. rectale
B. fragilis
C. difficile
E. coli
B. longum
2.00
1.00
0.00
0
10
20
30
Time (min)
40
50
60
Matrix
Vezel
Fecesdoorsnede: Bacteriën in aktie
Aangehechte
microkolonie
van bacteriën
VOEDINGSNETWERK VOOR AFBRAAK
VEZELS LEIDT TOT BUTYRAAT PRODUCTIE
HOE OBEES EEN MUIS IS WORDT MEDE BEPAALD DOOR
DE DARMMICROBIOTA EN DIT IS OVER TE
TRANSPLANTEREN
DIEET VERANDERD SNEL EN STEEDS OP
DEZELFDE MANIER DE MENSELIJKE DARM
LA David et al. Nature. 2014
MICROBIOTA
Jan 23;505(7484):559-631
Study design:
10 mensen: crossover studie
Monitor periode (baseline)
4 dagen een puur plantaardig dieet
Uitspoel periode (washout)
Monitor periode
4 dagen een puur dierlijk dieet
Uitspoel periode
LA David et al. Nature 000, 1-5 (2013)
Dieet verandert de metabole en genetische activiteit
Verschillen in vetzuur productie
tussen plantaardig dieet en dierlijk
dieet
bile-tolerant or
amino-acid-fermenting bacteria
saccharolytic bacteria
Relaties tussen vetzuur productie en
bacteriële groepen.
LA David et al. Nature. 2014 Jan 23;505(7484):559-631
Aan elkaar gerelateerde mechanismen betrokken bij de interakties
tussen dieet, darmmicrobiota en obesitas
Catherine Graham et al. Nutr Rev 2015;73:376-385
© The Author(s) 2015. Published by Oxford University Press on behalf of the International Life
Sciences Institute. All rights reserved. For Permissions, please e-mail:
[email protected].
DE GASTVROUW VERANDERT DE
DARMMICROBIOTA EN DAARMEE HET
METABOLISME TIJDENS DE ZWANGERSCHAP
► De samenstelling van de
darmmicrobiota verandert drastisch
gedurende de zwangerschap
► Ontlasting uit het derde trimester is
geassocieerd met meer inflammatie en
energie inhoud
► Derde trimester microbiota induceert
zwangerschapsachtige metabolisme in
kiemvrije muizen
► Darmmicrobiota beïnvloed het
metabolisme tijdens zwangerschap als
ware het een metabool syndroom
Omry Koren et al. 2012
Cell Volume 150, Issue 3 2012 470 - 480
CLOSTRIDIUM DIFFICILE
 Produceert toxines en veroorzaakt ernstige diarree
 De aantallen C. difficile worden gereguleerd door
de andere anaerobe bacteriën.
 Het gebruik van antibiotica kan de uitgroei van C.
difficile veroorzaken
 Dus kan uiteindelijk leiden tot terugkerende infectie
Studie: Duodenal infusion of donor feces for
recurrent Clostridium dif ficile:
FECES TRANSPLANTATIE
UITKOMST STUDIE
FECALE TRANSPLANTATIE
Va n N o o d e t a l .
N.Engl.J.Med. 2013; 368:407-15
o . a . A M C e n L a b M i c r o b i o l o g y Wa g e n i n g e n
ZUIVEL MET PROBIOTICA: EEN BRON
VAN MELKZUURBACTERIËN
Prebiotica
SYNTHETISCHE FECES
 Is veiliger
 Geeft een beter gevoel van feces transplantatie
 Heeft als voordeel dat alleen bepaalde groepen
aangevuld hoeven worden.
TOT SLOT
 Darmbacteriën produceren stoffen die de darm in
goede conditie houden.
 Vezelrijk dieet levert voedsel voor darmbacteriën.
 Bij colitis of auto-immuun ziekten is de balans
tussen butyraatbacteriën en potentieel pathogenen
verstoord.
 Bij obesitas is er een verstoorde balans tussen
microbiële samenstelling en energieopname.
 Pre en probiotica kunnen de balans terugbrengen.
 Vitaminen kunnen de goede darmbacteriën
misschien ook stimuleren.