skip to Main Content
Kenniscentrum - sinds 2005 - met ruim 2000 artikelen over gezondheid!BEKIJK ALLE ONDERWERPEN

Bacteriële activiteit van het microbioom

De (in)activiteit van micro-organismen in de darm kan bepaald worden met behulp van fluorescentiemicroscopie in combinatie met nieuwe slimme technologieën. De mate van activiteit is erg interessant voor de diagnostiek als het gaat om potentieel pathogene bacteriën of juist om probiotische bacteriën.

Bacteriële activiteit van het microbioomHet darmmicrobioom is een zeer complex ecosysteem, waarbij afwijkingen in de samenstelling in verband worden gebracht met verschillende klachten en ziektebeelden. Inmiddels is via (openbare) wetenschappelijke bronnen een enorme hoeveelheid studies over dit onderwerp beschikbaar (voorbeelden hiervan zijn gegeven in de bronnen-sectie). Veel van deze kennis is onderdeel van het curriculum en de klinische praktijk van diëtisten, artsen en andere professionals in de zorg. Wat echter niet snel wordt beseft, is dat de interpretatie van het darmmicrobioom afhankelijk is van de meetmethode die wordt toegepast.

Klassieke microbiologische analyses zijn kweek-gebaseerd. De darmbacteriën worden gekweekt op een voedingsbodem in een laboratorium. Wat blijkt? Meer dan 90% van de darmbacteriën is anaëroob (kunnen niet tegen zuurstof). Deze anaërobe bacteriën zijn erg moeilijk tot niet te kweken in een laboratorium. Gedurende lange tijd was het bestaan van deze ‘anaëroben’ in de darm dan ook onbekend. Met enkel de kweek-methode blijft onze kennis over het darmmicrobioom dus zeer beperkt tot een kleine 10%.

Geschikter voor het bepalen van de microbioomsamenstelling zijn DNA-detectietechnieken. Voorbeelden hiervan zijn PCR (polymerase kettingreactie) en FISH (fluorescentie in situ hybridisatie). Deze technieken richten zich op het aanwezige DNA/RNA van de micro-organismen en zijn daarmee onafhankelijk van de kweekbaarheid van deze micro-organismen. In theorie kunnen alle micro-organismen hiermee in kaart gebracht worden.

Bacteriële activiteit van het microbioomHet grootste voordeel van een meetmethode op basis van microscopie (FISH) is dat de cellen daadwerkelijk zichtbaar worden gemaakt. De meting wordt dus niet alleen gedaan op basis van DNA, maar ook op basis van morfologie (vorm). Daarnaast worden álle micro-organismen zichtbaar gemaakt, waardoor deze methode óók inzicht geeft in het deel dat (nog) niet in te delen is in bacteriegroepen.

Eén van de nieuwste ontwikkelingen in de moderne laboratoriumdiagnostiek is de activiteitsbepaling van micro-organismen met behulp van FISH. NL-Lab maakt gebruik van deze methode en kan daarom naast de samenstelling van het microbioom ook unieke informatie geven over de activiteit van de verschillende bacteriegroepen. De sterkte van het fluorescente licht wordt met behulp van algoritmes vertaald naar relatieve eiwitproductie in de cel. Hoe sterker het signaal, hoe hoger de microbiële activiteit. Hieronder volgen een aantal voorbeelden, waardoor het nut van de activiteitsmeting nog duidelijker wordt.

Casus 1: recidiverende diarree

Bacteriële activiteit van het microbioomMevrouw X komt bij haar diëtist met klachten van recidiverende diarree. De diëtist vermoedt een verminderde hoeveelheid lactobacillen in het darmmicrobioom en laat dit testen. De test wordt uitgevoerd door een laboratorium dat gebruik maakt van de PCR-methode. De uitslag van de test is 0,2%, wat voor het aandeel lactobacillen in het microbioom voldoende is. De conclusie van de diëtist is dat hier geen suppletie nodig is.

De patiënt blijft, ondanks deze uitslag, last van diarree houden. De diëtist besluit een nieuw darmmicrobioomonderzoek te laten doen. Dit keer bij NL-Lab, waar ze in staat zijn om van de gemeten bacteriegroepen de actief/inactief verhouding te meten. De uitslag van het onderzoek laat zien dat het aantal actieve lactobacillen erg laag is terwijl het aantal inactieve lactobacillen gelijk is aan bijna 0,2%. De patiënte heeft dus amper actieve lactobacillen in haar darmmicrobioom. De diëtist schrijft meteen een lactobacillen-suppletie voor.

Casus 2: intestinale candidiasis

Bacteriële activiteit van het microbioomMevrouw Y heeft al jaren last van intestinale candidiasis en krijgt hiervoor al lange tijd agressieve antischimmeltherapie. Haar laboratoriumuitslagen komen onveranderd terug met hoge aantallen Candida albicans. De patiënte heeft last van de bijwerkingen van de antischimmeltherapie (concentratieverlies, buikpijn, spierpijn) en geeft aan dat ze de medicatie wil afbouwen. De behandelaar laat het microbioom van mevrouw Y daarom eerst in kaart brengen door NL-Lab. Met de fluorescente detectietechnologie kan de microbiële activiteit van de gistcellen gemeten worden.

Uit de analyse komt, enigszins onverwacht, dat de aantallen gisten & schimmels normaal zijn en dat daarnaast de activiteit van deze cellen sterk verhoogd is. Dit zou een goede verklaring kunnen zijn voor de eerder gerapporteerde verhoogde Candida aantallen. De aanwezige cellen hebben een hoge microbiële activiteit en dus ‘kweekbaarheid’.
De behandelaar vervangt de antischimmeltherapie voor een probioticumkuur, waardoor de bijwerkingen verdwijnen en candidiasis-geassocieerde klachten uitblijven.

Casus 3: langdurige obstipatieklachten

Bacteriële activiteit van het microbioomMeneer Z meldt zich bij zijn natuurdiëtist met langdurige obstipatieklachten. Hij heeft meerdere malen zijn darmmicrobioom laten analyseren, daaruit kwam nooit een duidelijk resultaat. De natuurdiëtist is bekend met de darmmicrobioom screening op basis van fluorescentie en weet dat deze diagnostiek in staat is een schatting te geven van de hoeveelheden minder voorkomende darmbacteriën (de groep ‘overig’).

Zodra de uitslag binnenkomt wordt de situatie duidelijk: 23% van meneer Z zijn darmmicrobioom wordt niet geïdentificeerd. Een groot deel van het microbioom wordt in de reguliere onderzoeken gemist. Meneer Z zijn klachten worden mogelijk veroorzaakt door overgroei van een minder bekende darmbacterie. Vervolgonderzoek is nodig om deze bacterie te identificeren.

Verschillende microbiële activiteit

Voorbeelden van verschillende microbiële activiteit (microscoopfoto 1000x vergroting). In zowel foto A als B zijn de bacteriën gekleurd met een specifieke, fluorescente DNA kleuring. Het verschil in fluorescent signaal tussen foto A en foto B is duidelijk zichtbaar. De cellen op foto A hebben een hoge eiwitproductie en dus een hogere activiteit dan de cellen op foto B.

Wilt u meer weten over het darmmicrobioomonderzoek van NL-Lab of over onze FISH-detectietechnologie?
Ik vertel u graag meer over onze testen en de FISH-methode. U kunt uw vragen of opmerkingen per e-mail sturen naar: info@nl-lab.nl.

Bacteriële activiteit van het microbioom

 

Dr. Gijsbert J. Jansen, medisch bioloog, www.nl-lab.nl .

Darmmicrobioomonderzoek met FISH-detectietechnologie

 

 

 

DBacteriële activiteit van het microbioomarmmicrobioomonderzoek met FISH-detectietechnologie

NL-LAB met new light analytics

Geraadpleegde literatuur:
1. Tamminga, G. G., Paulitsch-Fuchs, A. H., Jansen, G. J. & Euverink, G.-J. W. Development and validation of an alternative parameter for quantification of signals emitted by fluorescently labelled bacteria in microscopic images. Journal of Microbiological Methods 166, 105717 (2019).
2. Tamminga, G. G., Paulitsch-Fuchs, A. H., Jansen, G. J. & Euverink, G.-J. W. Different binarization processes validated against manual counts of fluorescent bacterial cells. Journal of Microbiological Methods 128, 118–124 (2016).
3. Franks, A. H. et al. Variations of Bacterial Populations in Human Feces Measured by Fluorescent In Situ Hybridization with Group-Specific 16S rRNA-Targeted Oligonucleotide Probes. Applied and Environmental Microbiology 64, 3336–3345 (1998).
4. Shreiner, A. B., Kao, J. Y. & Young, V. B. The gut microbiome in health and in disease. Current opinion in gastroenterology 31, 69–75 (2015).
5.  Goodrich, J. K. et al. Human Genetics Shape the Gut Microbiome. Cell 159, 789–799 (2014).
6. Cani, P. D. Human gut microbiome: hopes, threats and promises. Gut 67, 1716–1725 (2018).
7. Arumugam, M. et al. Enterotypes of the human gut microbiome. Nature 473, 174–180 (2011).
8. Kinross, J. M., Darzi, A. W. & Nicholson, J. K. Gut microbiome-host interactions in health and disease. Genome Medicine 3, 14 (2011).