Waar antibiotica falen, brengen `natuurlijke biocieden` redding

ATcfA
ANTIS OflCi\
6 2015
BIOFILMS
Waar antibiotica falen, brengen 'natuurlijke biocieden' redding
Bacteriën kunnen zich soms organiseren in structuren die aan een meercellige
organismen doen denken: biofilms. Deze worden meestal gevormd aan oppervlakken, zoals tandplaques en implantaten. Biofilms maken bacteriën nog
weerspanniger voor behandeling met antibiotica. Laboratoriumonderzoek
bewijst dat natuurlijke stoffen bacteriën in biofilms vatbaarder maken voor
(antibioticum)behandeling.
AUTEUR
inds de ontdekkingen van
Koch en Pasteur worden micro-organismen bestudeerd,
gecategoriseerd en bestreden, zowel
in geneeskunde als daarbuiten.
Maar daarbij werd altijd het concept
gevolgd: één oorzaak, één gevolg.
Wat impliceert dat iedere micro be afzonderlijk onderzocht werd
en wordt: monoculturen worden
gekweekt, en technieken worden
uitgewerkt om enkelvoudige soorten
te vernietigen. Maar zo werkt de
natuur niet. Deze denkwijze ligt mee
aan de basis van een van de grootste
problemen in de farmacie: antibioticaresistentie.
S
Bioplms: georganiseerde microbiele gemeenschappenl1 -4°l
De wetenschap is zich gaan realiseren dat ook bacteriën goed georganiseerde gemeenschappen vormen, en
dat deze helemaal anders reageren
dan monoculturen. In feite zijn
microbiële biofilms de alleroudste
biologische gemeenschappen: ze
worden gedateerd op 3,6 x 109jaar terug. Ze zijn sindsdien verder geëvolueerd, samen met de hogere organis-
men,
waarmee
ze vaak
een sterke
onderlinge
afhankelijkheid
hebben opgebouwd. Ze komen ook
voor op en in het menselijk lichaam:
op alle grensvlakken (slijmvliezen,
tanden), maar vaak ook inwendig.
Eigenlijk zou je de darmflora, en
huid, long- en andere microbiomen,
kunnen rekenen tot de biofilms. In
medische context worden vooral de
pathologische biofilms bedoeld.
Naast op grensvlakken ontwikkelen
biofilms ook vaak op gladde oppervlakken zoals implantaten , maar
ze durven ook endotheel van bloedvaten en hartkleppen in te palmen.
Overigens, biofilms bevatten niet
alleen bacteriën, maar evengoed
virussen en schimmels, zelfs algen
en protozoa. Candida albicans is een
beruchte en zeer resistente biofilmvormer.
Bioplms als sociaal 'organisme'
Biofilms bevatten zelden kolonies
van een enkel micro-organisme.
Het zijn ook geen toevallige verzamelingen van micro -organismen,
maar meestal zeer diverse en hooggeorganiseerde gemeenschappen
die een driedimensionale structuur
opbouwen. Ze vormen een stevige
16
19
6
::011:,
Ll"n+
AT~ A
,,.
J..Joottt
JnH
ÎnfiJm
1J 14,ZO·ZS'
Biofi lms zij n moeilijk uit te roeien, antibiotica leiden vaak tot meer resistent ie en virul entie met steeds
Voldoende verklaring dus voor de
hardnekkigheid van biofilms.
w eer opnak kerend e infect ies
De besche rming va n de bi ofilm geeft de micro-organismen een hoge graad van bescherm ing en onzichtbaarhe id voor het im muunsysteem
Biofi lms vo rmen niet all ee n een fy sieke ba rrière. maar fac il iteren oo k de uitwissel ing van genetisch mat eri aa l tussen de organism en . bv. voor P-lactam as e. enzymen die de groep van de P-lacta m-antibiotica
neutralise ren . De m icro-organ ismen kunn en binnen een biofil m ook hun groeisnelh eid verlagen , waardoor ze mind er gevoelig w orden . Biofil mgemeensc happen kunnen hierdoor tot duizen d maal resi stenter zijn voor antibioti ca dan vrij levende bacteriën . Dit al les maakt het zowe l voor het immuunsysteem
aIs.therapeutische inte rve nt ies ze.er.moei Iijk om .biofî lms _eo ..de bij haren de.infecties .u.lt te_rneie n. __
Be langrijkste biofi lmvormende pat hogenen: Staphy/lococcus aureus en S. epidermidis, st reptokokken. ent erokokken, Pseudomonas aeruginosa , Clostridium difficile en C. perfringens. He/icobacter pylori , Candida a/bica ns. Barre/ia burgdorferi. babesia e.a. lyme-pa thogenen , Kl ebsiella pneumoniae. Legionella pneumophila,
Listeria monocytogenes, Salmonella typhi murium. Vibrio cholerae .. . ,-,,
polymere matrix van extracellulaire
polysacchariden, die de gemeenschap beschermt tegen invloeden
van buitenaf, zoals het immuunsysteem en antibiotica.
Biofilms vertonen multicellulair gedrag : bacteriën beïnvloeden elkaar,
en reageren anders in groep dan
afzonderlijk en in monoculturen. De
polymere matrix is een complexe en
actieve component van de biofilm ,
en laat communicatie toe van de le den en beschermt hen tegen aanvallen van buitenaf. Hierdoor kunnen
ze gezamenlijk reageren op stress.
Quorum sensing en
antibioticaresistentiet1 s-43.9oJ
De ontdekking dat bacteriën onderling kunnen communice-
ren veranderde totaal de visie op het
probleem van biofilms en infectie.
Bacteriën gebruiken signaalmolecules voor onderlinge langeafstandscommunicatie. Recent onderzoek
toont aan diverse pathogene bacteriën hierdoor het aantal van hun
buren kunnen schatten, maar ook
beschikbaarheid van nutriënten,
toxische componenten en competitie
met andere micro-organismen (quorum sensing). Op basis hiervan
kunnen ze hun gedrag en virulentie
aanpassen. De interactie tussen de
micro-organismen leidt tevens vaak
tot wijziging van eigenschappen en
ontstaan van nieuwe varianten, met
sterkere resistentie tegen antibiotica.
Tandplaquels-10 1
De best bekende en onderzochte
biofilms zijn de beruchte tandplaques. Sinds lang is bekend da t
tandvleesontstekingen een directe
oorzaak vormen van chronische
ontsteking, en een belangrijke rol
spelen in het ontstaan van hart(klep)
ziekten, zwangerschapsverwikkelingen en zelfs alzheimer. Ondanks alle
moderne mondhygiëne, tandenb orstels, tandpasta en mondwater, blijft
het een groot probleem. Een gezonde
mondflora zou hiertegen moeten
beschermen. Dus wat is hier mis?
Biofilms blijken oorzaak van zeer
vele 'recurrerende' in fecties: periodontitis , cystitis, prostatitis,
rinosinusitis (80 %), recurrente otitis
media, pneumonie, infectieuze
endocarditis, chronische (niet gene zende) wonden en implantaatgerelateerde infecties.
Er komen steeds meer aanwijzingen
dat ook bij lyme , prikkelbare darm,
crohn en colitis ulcerosa pathogene biofilms deel uitmaken van cle
etiologie.
De tussenliggende symptoomvrije
periodes treden op als de matrix van
de biofilm afgesloten is , waardoor
de pathogenen 'binnen blijven'.
Van zodra de externe schil van de
biofilm doorbroken wordt, komen er
pathogenen vrij die de infectie doen
opflakkeren. Behandeling zal meestal alleen de circulerende pathogenen
elimineren, terwij l de veilig in de
biofilm verscholen organismen ongemoeid blijven - en steeds resistenter
worden.
..
21
6
2015
AT,f?A
p.._i'JTft3.lOT!CA
Levenscyclus va n ee n biojllm : een ve rklari ng voor recu rrerend e in fe ct ies .
1-3. Individue le microben verzamelen zich en produce re n een ext racellu laire polymere substa ntie (EPS) waa rd oo r ze zichze lf bescher m en .
4 De bio jll m-samenlev ing groe it en organiseert zich .
5. Bij openb reken van de beschermende matr ix kome n
(vi r ulente) organ ismen vr ij , wa ardoor de infe cti e wee r
opflak kert . De ze kan bestreden wo rden met antibiotica, maa r de infect ie slu imert verd er in de biojll m.
als broccoli en waterkers, gember,
ginseng, sint-janskruid, fenegriekzaad, Smilax officinalis, 'Moringa
oleifera e.a .
() Ook tal van exotische medicinale
planten worden vermeld: Scutellaria
oblonga, 'Bidens pilosa, Helichrysum
odoratissimum, Vernonia amygdalina, Hoslundia opposita, Ocimum
gratissimum, Cymbopogon citratus,
Cymbopogon nardus, Teclea nobilis,
Zgnthoxylum chalybeum, Lantana
trifolia ...
() Reishi, en allicht andere med icinale paddenstoelen.
() Xylitol zou helpen bij biofilms in
de mond.
Behandeling
Dankzij het onder zoek rond biofilms
krijgen we meer inzicht in het waarom van steeds weer terugkerende
infecties. Het is nu ook duidelijk
geworden dat deze enkel definitief
kunnen opgeruimd worden door
eerst de biofilm te vernietigen, en dit
kan alleen als de biofilmmatrix verbroken wordt, zodat de micro-orga nismen hun bescherming verliezen.
Antibiotica en de meeste farmaca
mislukken in deze opdracht.
De oplossing uit de natuur[44-49J
De natuur heeft wel een oplossing
voor pathogene biofilms. Al staat het
onderzoek nog in de begin fase en
zijn er nog geen definitieve wetenschappelijke bewijzen. Toch blijken
natuurlijke voedingscomponenten
en fytotherapie op dit gebied veel
meer mogelijkheden bieden. Dit
geldt voor een aantal enkelvoudige componenten, maar vaker zal
synergie meer en sneller effect
hebben . Ook is gedocumenteerd dat
sommige fytomolecules de quorum
sensing binnenin de biofilm verstoren, waardoor de microbiële inhoud
van de biofilm minder pathogeen en
resistent wordt . 45-49
Een aantal studies stelt bovendien
dat, in combinatie met natuurlijke
molecules, antibiotica ineens wel
effectief worden.
Een overzicht van wat nu al terug te
vinden is in de literatuurl44-s7J
Voor preventie en afbraak van bio-
films worden geciteerd :
(J Aliïne, allicine en andere zwa-
velhoudende componenten uit
uien en knoflook . Ruim gebruik
hiervan zou biofilms kunnen
voorkomen en afbreken.
() Ook N-acetyl-cysteïne, blijkt bacteriedodend, zowel tegen de vrij
levende vorm als de biofilmvormen van onder andere 'Enterococcus
faecalis .
(J Monolaurine uit kokosolie . Ook
neemolie wordt geciteerd.
G Lactoferrine.
0 Propolis.
0 Manukahoning, op basis van zijn
methylglyoxalgehalte. Er zijn
enkele studies die dit ondersteunen. Maar: ook etherische olie van
manuka (bevat geen methylglyoxal) is effectief.
() Diverse etherische oliën , dus ook
van tea tree, kruidnagel e.a hebben een groot effect op biofilms en
de infectie zelf.
<, Curcumine, tannines, catechine,
quercitine , EGCG uit groene thee ,
naringenine, stilbenen en resveratrol , gingerolen, zingiberone,
emodin , indolen, salicylzuur,
baicaleïne , myriocin, en tal van
andere bioflavonoïden verstoren
de quorum sensing in biofilms.
(J En tal van bioflavonoïden: alle
voornoemde en proanthocyanidines (donkere bessen), tannines,
gallaten en catechines, quercitine,
myrecitine , guaifenesine (uit
gujakboom) ,
() Tijm, kruisbloemige groenten zo-
Houd steeds rekening met het feit
dat, als de biofilm verbroken wordt,
de infectie en dus ook de symptomen , zeer stevig kunnen opflakkeren
(Herxheimerreacties).
Bedenkingen van de auteur
Er is nog zeer veel onderzoek nodig om het probleem van biofilms
definitief op te lossen. Is dit steeds
groeiende probleem de tol is die we
betalen voor onze moderne eetgewoonten? We eten te weinig verse,
natuurlijke en plantaardige componenten die ons zouden kunnE>n
beschermen tegen biofilmvorming
(of deze verbreken). Want indus triële
bewerking heeft alle nuttige moleculen weggehaald uit haar producten,
waardoor we dus niet meer in staat
zijn infecties tijdig op te ruimen en
biofilmvorming te voorkomen of
Biofilms aanpakken begint aller eerst
door preventie met voeding: zoveel
en verscheiden mogelijk natuurlijke
plantaardige voeding, met nadruk
op die producten waarvan activiteit
tegen pathogenen en biofilrns a l is
aangetoond. Natuurlijk zal het aanpakken van bestaande biofilms en
hardnekkig terugkerende infecties
hogere doseringen vereisen van fyto therapeutische preparaten, aangepast aan de individuele pathologie en
lokalisatie. Daar is zeker nog m eer en
specifieker onderzoek voor vereist. ()