Bij het reguleren van de schildklierhormoonhuishouding zijn er verschillende hormonen betrokken,…
Translocatie bacteriën naar het brein
Kunnen bacteriën onze hersenen bereiken? Recente ontwikkelingen suggereren een sterk verband tussen darmdysbiose en neurologische ziekten. Er is nog relatief weinig bekend over de invloed van darmbacteriën en longbacteriën op onze hersenen.
De darm-hersen-as
De darm-hersen-as, een bidirectioneel signaalnetwerk tussen de darm en het centrale zenuwstelsel, is cruciaal voor de regulatie van de fysiologie en ontstekingen van de gastheer. Bidirectioneel is een term die wordt gebruikt om aan te geven dat er sprake is van twee richtingen van communicatie of interactie.
Een onderzoek [1] toont aan dat darmcommensale bacteriën zich rechtstreeks naar de hersenen kunnen verplaatsen wanneer muizen een veranderd dieet krijgen dat dysbiose en darmpermeabiliteit veroorzaakt. Dit gebeurt ook zonder dieetverandering in verschillende muizenmodellen van neurologische ziekten. De bacteriën werden niet aangetroffen op andere systemische plaatsen of in het bloed, maar werden gedetecteerd in de nervus vagus.
Translocatie darmbacteriën en schimmels naar de hersenen
Recent bewijs suggereert een sterke correlatie tussen darmdysbiose en neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer (AD), de ziekte van Parkinson (PD) en autismespectrumstoornis (ASS).
Er is aangetoond dat darmbacteriën indirect de neurodegeneratie beïnvloeden via uitgescheiden metabolieten en toxines.
Veranderingen in de structuur van het darmmicrobioom en in de interactie ervan met de hersenen via de darm-hersen-as worden steeds vaker betrokken bij neurologische en neurodegeneratieve ziekten. Intestinale microbiële dysbiose en translocatie van microben en microbiële producten, maar ook schimmelsoorten, naar de hersenen zijn betrokken bij de ontwikkeling van ziekten (waaronder Alzheimer). (Front. Aging Neurosci., 18 July 2022)
Bijvoorbeeld de Candida albicans, een opportunistische ziekteverwekker bij mensen, kan de gastro-intestinale barrière passeren en zich naar hersenweefsel verspreiden. C. albicans werd gedetecteerd in verschillende hersengebieden.
Invloed dieet op translocatie van pathogenen
In een onderzoek[1] kregen muizen een vetrijk dieet dat dysbiose en een hyperpermeabele darm (lekkende darm) veroorzaakt. Men stelde vervolgens vast dat darmbacteriën, waaronder Staphylococcus xylosus, rechtstreeks naar de hersenen kunnen verplaatsen.
Staphylococcus xylosus kan worden gebruikt bij de fermentatie van salami. Het wordt ook aangetroffen in melk, kaas. Staphylococcus xylosus is een coagulase-negatieve, niet-beweeglijke gram-positieve kokken die behoren tot de Staphylococcus saprophyticus -groep. Deze bacteriegroep is alomtegenwoordig van aard en blijft bestaan in de bodem en op oppervlakken.
Staphylococcus xylosus is een veel voorkomende commensale bacterie die over het algemeen wordt aangetroffen in de huid en slijmvliezen van een verscheidenheid aan zoogdieren en soms ook mensen. Waarschijnlijk koloniseert het de huid en oppervlakken door een biofilm te vormen. Hoewel Staphylococcus xylosus wordt beschouwd als een niet-pathogene Staphylococcus en vaak wordt gebruikt als startcultuur voor vleesproducten, beschrijven verschillende rapporten opportunistische infecties bij dieren en mensen.
De nervus vagus
De nervus vagus is de 10de zenuw van onze twaalf hersenzenuwen, de zwerver genoemd. Het is tevens ook de langste en meest complexe zenuw in het hele lichaam. Het verbindt het brein met alle belangrijke organen zoals de darmen, de maag, het hart en de longen.
Het doorsnijden van de nervus vagus aan één kant van de nek verminderde het aantal bacteriën in de hersenen aanzienlijk. Dit wijst erop dat de nervus vagus een belangrijk kanaal is voor deze verplaatsing.
De aanwezigheid van bacteriën in de hersenen hing samen met activering van microgliacellen, wat een teken is van neuro-inflammatie, en met ophoping van neurale eiwitten, wat een kenmerk is van verschillende neurodegeneratieve ziekten.
Hier kunt u meer lezen over Nervus Vagus klachten.
Translocatie: long-hersen-as
Er zijn ook bidirectionele interacties in de long-hersen-as gerapporteerd [2]. Het centrale zenuwstelsel (CZS) communiceert uitgebreid met andere systemen. Studies hebben aangetoond dat de hersenen en de longen op verschillende manieren kunnen communiceren, waaronder de neuroanatomische route, de endocriene route en de immuunroute.
Meestal is de long een orgaan dat microbiota bevat. De microbiële gemeenschap in de longen bestaat uit ongeveer 140 verschillende families, terwijl de meeste van hun functies bij gezonde individuen nog onbekend zijn.
Acute longontsteking wordt meestal veroorzaakt door infectieuze pathogenen (bijvoorbeeld bacteriën, virussen en schimmels), wat leidt tot een ontstekingsaandoening van de longen. Acute longontsteking is de afgelopen jaren een van de belangrijkste doodsoorzaken geweest. Naast acute longontsteking-gerelateerde respiratoire insufficiëntie zijn neurologische aandoeningen na ernstige acute longontsteking vaak voorkomende complicaties die de levenskwaliteit van de patiënt verminderen.
Een zeer recent voorbeeld is ‘hersenmist’ die optreedt bij lange coronavirusziekte . Sommige mensen die besmet zijn met het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) kampen weken tot maanden met concentratieproblemen en andere cognitieve symptomen die gepaard gaan met veranderingen in de hersenstructuur. Neurologische syndromen na ernstige longontsteking komen voor bij herstelde patiënten met veel luchtwegaandoeningen.
Dysbiose is gekoppeld aan ziekten van lichaam en geest
Een verstoring van de samenstelling van het darmmicrobioom staat bekend als dysbiose. Een gevolg van dysbiose zijn veranderde hoeveelheden metabolieten die door het microbioom worden geproduceerd, wat verband kan houden met de ontwikkeling van verschillende ziekten, zoals inflammatoire darmziekten , nierziekten en hepatische encefalopathie . Hoewel er meer onderzoek nodig is om de mechanismen die dysbiose en ziekte verklaren volledig te begrijpen, is laaggradige ontsteking een veel voorkomend thema bij aandoeningen die verband houden met darmdysbiose.
In de dysbiotische toestand verstoren verhogingen van o.a. LPS (lipopolysachariden bacteriën) de integriteit van de darmbarrière en veroorzaken ze verschillende immuunresponscascades , afhankelijk van hun bron. Deze ontstekingsreactie beschadigt de integriteit van de darmbarrière verder, waardoor translocatie van darmmicroben en LPS rechtstreeks in de bloedbaan of via de poortcirculatie mogelijk wordt.
Een verhoogde concentratie van LPS in de darmen en in de bloedsomloop wordt in verband gebracht met door cytokine geïnduceerde ontstekingen en zelfs insulineresistentie. LPS binden aan Toll-like receptoren (TLR), een receptorplaats die op de meeste cellen tot expressie komt. LPS-binding aan TLR activeert door cytokine geïnduceerde ontstekingen die worden waargenomen bij angst en depressie, obesitas , diabetes type 2 en de ziekte van Parkinson .
Translocatie intracellulaire pathogenen
Bij NL-Lab doen ze onderzoek naar bacteriën die zich in de witte bloedcel verschansen. Deze zogenaamde intracellulaire pathogenen kunnen chronische ontstekingen en infecties veroorzaken en kunnen leiden tot langdurig vage klachten zoals vermoeidheid, concentratieverlies, spierpijn, gewrichtspijn en hoofdpijn.
Een chronische infectieziekte verloopt traag en kent vaak langdurige perioden van onduidelijke ziekteverschijnselen. Deze verschijnselen kunnen maanden of jaren sluimeren.
Chronische infectieziekten zijn meestal moeilijker vast te stellen dan acute infecties. Hierdoor kan de schade hoog oplopen vóór een langdurige behandeling wordt ingesteld.
Witte bloedcellen zijn geprogrammeerd om de ontsteking te bestrijden. Ze schakelen alle beschadigde of geïnfecteerde cellen uit. Als de schade van deze acute infectie is bestreden en de eerste klachten voorbij zijn, sterven de witte bloedcellen af of gaan ze weer doen wat ze daarvoor deden: klaarstaan bij nieuw letsel.
Een chronische ontsteking ontstaat als de oorzaak van de infectie, waaronder een bacterie, kans ziet om zich in de witte bloedcel te verschansen. Hier kan de bacterie zich vegeteren en uiteindelijk gaan vermenigvuldigen zonder dat het afweersysteem er iets tegen kan doen. Immers de ziekteverwekker bevindt zich ín een deel van het afweersysteem: de witte bloedcel.
Op deze manier zijn de ziekteverwekkers zeer moeilijk te traceren en kunnen ze zich verspreiden door het hele lichaam.
NL-Lab heeft onderzoeksmethoden ontwikkeld om deze ziekteverwekkers in hun ‘ondergedoken’ vorm op te sporen:
Aeromonas hydrophila
Anaplasma soorten
Babesia soorten
Bartonella soorten
Bordetella pertussis
Borrelia burgdorferi
Borrelia soorten
Chlamydia pneumoniae
Chlamydia trachomatis
Ehrlichia soorten
Haemophilus influenzae
Mycobacterium tuberculosis
Mycobacterium soorten
Mycoplasma pneumoniae
Porphyromonas gingivalis
Propionibacterium acnes
Pseudomonas aeruginosa
Rickettsia soorten
Salmonella enterica
Salmonella soorten
Staphylococcus aureus
Staphylococcus soorten
Streptococcus soorten
Darmmicrobioom (ontlastingsonderzoek) (en €386,- incl. btw.) intracellulair pathogenenonderzoek kan helpen traceren door welke pathogenen we ziek zijn geworden. Dit geeft de mogelijkheid om een meer op maat behandeltraject aan te bieden. Denk daarbij aan: specifieke antibiotica, diverse kruiden, immuunversterkende nutriënten en medicinale paddenstoelen, lactoferrine.
Een voorbeeldrapport van het darmmicrobioom-onderzoek (NDN) leest u hier.
Bronnen
[1] Thapa M, Kumari A, Chin C Y, et al. Translocation of gut commensal bacteria to the brain. bioRxiv, 2023, p. 2023.08. 30.555630. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.08.30.555630v1
[2] Neurological disorders after severe pneumonia are associated with translocation of endogenous bacteria from the lung to the brain (18 Oct 2023). https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi0699
Meer referenties:
Carabotti M., Scirocco A., Maselli M. A. & Severi C. The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems. Ann Gastroenterol 28, 203–209 (2015).
Golubeva A. V. et al. Microbiota-related Changes in Bile Acid & Tryptophan Metabolism are Associated with Gastrointestinal Dysfunction in a Mouse Model of Autism. EBioMedicine 24, 166–178, doi:10.1016/j.ebiom.2017.09.020 (2017).
Sampson T. R. et al. Gut Microbiota Regulate Motor Deficits and Neuroinflammation in a Model of Parkinson’s Disease. Cell 167, 1469–1480 e1412, doi:10.1016/j.cell.2016.11.018 (2016
Gu X. et al. Huanglian Jiedu decoction remodels the periphery microenvironment to inhibit Alzheimer’s disease progression based on the “brain-gut” axis through multiple integrated omics. Alzheimers Res Ther 13, 44, doi:10.1186/s13195-021-00779-7 (2021).
Ma Q. et al. Impact of microbiota on central nervous system and neurological diseases: the gut-brain axis. J Neuroinflammation 16, 53, doi:10.1186/s12974-019-1434-3 (2019).
Mou Y. et al. Gut Microbiota Interact With the Brain Through Systemic Chronic Inflammation: Implications on Neuroinflammation, Neurodegeneration, and Aging. Front Immunol 13, 796288, doi:10.3389/fimmu.2022.796288 (2022).
Fung T. C., Olson C. A. & Hsiao E. Y. Interactions between the microbiota, immune and nervous systems in health and disease. Nat Neurosci 20, 145–155, doi:10.1038/nn.4476 (2017).
Cryan J. F., O’Riordan K. J., Sandhu K., Peterson V. & Dinan T. G. The gut microbiome in neurological disorders. Lancet Neurol 19, 179–194, doi:10.1016/S1474-4422(19)30356-4 (2020).
Tedesco D. et al. Alterations in Intestinal Microbiota Lead to Production of Interleukin 17 by Intrahepatic gammadelta T-Cell Receptor-Positive Cells and Pathogenesis of Cholestatic Liver Disease. Gastroenterology 154, 2178–2193, doi:10.1053/j.gastro.2018.02.019 (2018).
Breit S., Kupferberg A., Rogler G. & Hasler G. Vagus Nerve as Modulator of the Brain-Gut Axis in Psychiatric and Inflammatory Disorders. Front Psychiatry 9, 44, doi:10.3389/fpsyt.2018.00044 (2018). Chen C. et al. Gut inflammation triggers C/EBPbeta/delta-secretase-dependent gut-to-brain propagation of Abeta and Tau fibrils in Alzheimer’s disease. EMBO J 40, e106320, doi:10.15252/embj.2020106320 (2021).
Waller R. et al. Iba-1-/CD68+ microglia are a prominent feature of age-associated deep subcortical white matter lesions. PLoS One 14, e0210888, doi:10.1371/journal.pone.0210888 (2019).
Minett T. et al. Microglial immunophenotype in dementia with Alzheimer’s pathology. J Neuroinflammation 13, 135, doi:10.1186/s12974-016-0601-z (2016).
Ito D. et al. Microglia-specific localisation of a novel calcium binding protein, Iba1. Brain Res Mol Brain Res 57, 1–9, doi:10.1016/s0169-328x(98)00040-0 (1998).
Bloomingdale P. et al. Hallmarks of neurodegenerative disease: A systems pharmacology perspective. CPT Pharmacometrics Syst Pharmacol 11, 1399–1429, doi:10.1002/psp4.12852 (2022).
Irvine G. B., El-Agnaf O. M., Shankar G. M. & Walsh D. M. Protein aggregation in the brain: the molecular basis for Alzheimer’s and Parkinson’s diseases. Mol Med 14, 451–464, doi:10.2119/2007-00100.Irvine (2008).
Kowalski K. & Mulak A. Brain-Gut-Microbiota Axis in Alzheimer’s Disease. J Neurogastroenterol Motil 25, 48–60, doi:10.5056/jnm18087 (2019).
Coretti L. et al. Sex-related alterations of gut microbiota composition in the BTBR mouse model of autism spectrum disorder. Sci Rep 7, 45356, doi:10.1038/srep45356 (2017). – DOI – PMC – PubMed
Zhu M. et al. Gut Microbiota: A Novel Therapeutic Target for Parkinson’s Disease. Front Immunol 13, 937555, doi:10.3389/fimmu.2022.937555 (2022).
Devraj K., Guerit S., Macas J. & Reiss Y. An In Vivo Blood-brain Barrier Permeability Assay in Mice Using Fluorescently Labeled Tracers. J Vis Exp, doi:10.3791/57038 (2018).
Wilcock D. M., Gordon M. N. & Morgan D. Quantification of cerebral amyloid angiopathy and parenchymal amyloid plaques with Congo red histochemical stain. Nat Protoc 1, 1591–1595, doi:10.1038/nprot.2006.277 (2006).
Zaqout S., Becker L. L. & Kaindl A. M. Immunofluorescence Staining of Paraffin Sections Step by Step. Front Neuroanat 14, 582218, doi:10.3389/fnana.2020.582218 (2020).
Kogel V., Trinh S., Gasterich N., Beyer C. & Seitz J. Long-Term Glucose Starvation Induces Inflammatory Responses and Phenotype Switch in Primary Cortical Rat Astrocytes. J Mol Neurosci 71, 2368–2382, doi:10.1007/s12031-021-01800-2 (2021).
Becker B. et al. Effect of Intrastriatal 6-OHDA Lesions on Extrastriatal Brain Structures in the Mouse. Mol Neurobiol 55, 4240–4252, doi:10.1007/s12035-017-0637-9 (2018).
Heppner F. L., Roth K., Nitsch R. & Hailer N. P. Vitamin E induces ramification and downregulation of adhesion molecules in cultured microglial cells. Glia 22, 180–188 (1998).
Band V. I. et al. Antibiotic failure mediated by a resistant subpopulation in Enterobacter cloacae. Nat Microbiol 1, 16053, doi:10.1038/nmicrobiol.2016.53 (2016).
