De dialoog tussen je darmbacteriën en je brein

Heb jij vlinders in je buik, ben je misselijk van angst of ligt er van de zorgen een knoop in je maag? Het lijkt wel alsof de emoties in je hoofd verbonden zijn met je spijsverteringsstelsel. En dat is ook zo: je darmen en je brein staan met elkaar in verbinding en voeren een gesprek. Je hersenen sturen signalen naar je darmen, maar je darmen sturen ook signalen naar je hersenen.

De bacteriën die in je darmen leven doen mee aan deze conversatie. Via allerlei routes kunnen zij invloed hebben op je humeur, je gedachten en je gezondheid. Daarnaast lijken zij een rol te spelen bij een aantal ziektes, waaronder diabetes, depressie, autisme en Alzheimer. Daarom zijn onderzoekers uit allerlei verschillende velden – de psychologie, microbiologie, neurowetenschappen en maag-lever-darmgeneeskunde – geïnteresseerd geraakt in de dialoog tussen brein en darmbacteriën.

Hersenontwikkeling

Als er iets misgaat in de communicatie tussen de darmen en de hersenen kan dat leiden tot ziektes. Dat idee is niet nieuw. “Al ver terug in de geschiedenis gaven clinici de darmen de schuld voor hersenziektes en hersenaandoeningen”, vertelt Dr. Sahar El Aidy, microbioloog aan de Rijksuniversiteit Groningen. Zij onderzoekt wat darmbacteriën precies produceren aan signaalstoffen en afbraakproducten, en hoe die onze gezondheid beïnvloeden.

“In de negentiende eeuw werd de maag zelfs gezien als het belangrijkste orgaan, omdat die een sterke invloed leek te hebben op de lichamelijke en geestelijke gezondheid. Later verschoof die aandacht naar de conversatie tussen het microbioom, de darmen en het brein.”

In 2004 werd voor het eerst bewijs gevonden voor een invloed van darmbacteriën op de hersenen. Steriele muizen (zonder bacteriën in en op hun lichaam) reageerden sterker op stress dan soortgenoten met een normaal darmmicrobioom, en maakten meer stresshormoon aan. Maar toen de onderzoekers de steriele muizen probiotica gaven, werd hun lichamelijke reactie weer normaal.

Inmiddels, vijftien jaar na dat eerste experiment, is de rol van darmbacteriën op onze lichamelijke en geestelijke gezondheid verder uitgeplozen. We weten nu dat onze darmbewoners communiceren met onze hersenen op allerlei verschillende manieren: via signaalstoffen die zij uitscheiden, via afbraakproducten van het voedsel dat zij afbreken, via galzuren en via ons eigen immuunsysteem. Maar de darmbacteriën hebben de meeste invloed direct na de geboorte.

Muizenjongen gestrest

Baby’s krijgen tijdens hun geboorte bacteriën van de moeder binnen. Die bacteriegemeenschap is de basis van het darmmicrobioom van het kindje, en speelt vanuit de darmen een grote rol bij de ontwikkeling van de hersenen. El Aidy legt uit: “Het brein van baby’s is kwetsbaar omdat het zich aanpast om op de wereld om zich heen te kunnen reageren. Als het darmmicrobioom van de moeder verandert voor de geboorte, bijvoorbeeld door veel stress, een bepaald dieet, een infectie of antibiotica, ontvangt de baby het veranderde microbioom. Dat kan de ontwikkeling van het brein beïnvloeden, en niet op een goede manier. Met zelfs mogelijke gevolgen op de lange termijn.”

Muizenjongen die geboren worden uit gestreste moeders, hebben minder verschillende soorten bacteriën in hun darmen. Naar verloop van tijd herstellen de darmbacteriën zich weer, en als de muis volwassen is, is er in vergelijking met het darmmicrobioom van andere muizen niets geks te ontdekken. Maar de ontwikkeling van de hersenen is wel anders verlopen. Als de muizen uit gestreste moeders zelf gestrest raken, maken ze meer stresshormonen aan dan gezonde soortgenoten.

Bacteriën tegen piekeren

De darmbacteriën hebben invloed op onze hersenen, en daarmee ook op ons gedrag. Daarom wordt hier niet alleen onderzoek naar gedaan door microbiologen, maar door wetenschappers uit andere velden, zoals neurowetenschappers en psychologen. Cognitief psycholoog dr. Laura Steenbergen van de Universiteit van Leiden doet onderzoek naar onder andere de effecten van probiotica op piekergedrag bij gezonde mensen.

“Er waren al twee of drie studies die aantoonden dat depressieve mensen zich door probiotica iets minder negatief gingen voelen,” vertelt ze, “minder negatief – maar niet zozeer positiever.” Piekeren is een onderliggend mechanisme bij depressie en veel stress-gerelateerde aandoeningen. Daarom onderzocht Steenbergen of gezonde mensen minder gaan piekeren als zij probiotica nemen. Na vier weken piekerden de twintig deelnemers aan de studie inderdaad minder en zij hadden ook minder agressieve gedachten. Bij de controlegroep, bestaande uit twintig mensen die een placebo kregen, was er niets veranderd.

Muizenstudies bevestigen het effect van darmbacteriën op depressie. Zo werden ratten die darmbacteriën van depressieve mensen ontvingen zelf ook depressief. Depressieve muizen bewegen minder en zijn minder geneigd open ruimtes te verkennen dan muizen zonder depressie. Als gezonde muizen in een zwembadje gelegd worden, peddelen ze zichzelf doorgaans zo snel mogelijk naar het droge. Depressieve muizen doen een stuk minder hun best, of laten zichzelf simpelweg stil in het water drijven.

Je bent wat je eet

Nog een andere manier waarop bacteriën ons beïnvloeden, is via ons eten. Vezels die wij eten, maar niet kunnen verteren, dienen in onze darmen als voedsel voor bacteriën. De bacteriën die op die manier ‘gevoerd’ worden, vermeerderen zich. Op die manier bepaalt ons dieet voor een deel de samenstelling van ons darmmicrobioom. De darmbacteriën die ‘gegeten’ hebben, produceren korte-keten vetzuren, zoals butyraat (de stof die kaas zijn scherpe smaak geeft) en acetaat (de smaak van azijn). Die stoffen zijn, althans volgens dierstudies, goed voor de gezondheid. De vetzuren hebben een ontstekingsremmende werking, voorkomen allergieën en verminderen de gevoeligheid voor astma. De bacteriën hebben dus via het voedsel dat je eet invloed op je gezondheid.

Vooral het korte-keten vetzuur boterzuur ligt onder een vergrootglas, vanwege de positieve effecten op het brein. Boterzuur werkt bij muizen depressie tegen, en maakt autistische muizen socialer. Muizen met de ziekte van Huntington leven er langer door, en het vermindert klachten bij Parkinson en Alzheimer – alle drie hersenziektes. Die bevindingen zijn allemaal gedaan in dierstudies; of boterzuur ook zo’n effect heeft op de hersenen van mensen met deze ziektes en aandoeningen is nog niet onderzocht.

Over voedsel gesproken; als je net hebt gegeten stroomt er gal de dunne darm in, waar de galzuren helpen bij de vertering van vetten. Maar de galzuren spelen ook een communicatieve rol. Sommige darmbacteriën kunnen de galzuren omzetten in secundaire galzuren. Secundaire galzuren hebben allerlei signaalfuncties en werken ook nog eens antibacterieel, zodat de darmbacteriegroei niet uit de hand loopt. In dierstudies blijkt dat galzuren invloed hebben op depressie, en er zijn aanwijzingen voor een rol bij Alzheimer, Parkinson en autisme.

Wij spreken dezelfde taal

Naast afbraakproducten van voedsel produceren bacteriën ook signaalstoffen – dezelfde als die van ons eigen zenuwstelsel. De bacteriën maken wel veel kleinere hoeveelheden, dus een groot effect op ons zenuwstelsel heeft het niet. Toch blijkt uit onderzoek dat darmbacteriën via deze signaalstoffen invloed hebben op ons humeur, angst en denkvermogen.

De darmen hebben een eigen zenuwstelsel, het enterisch zenuwstelsel, die met een zenuw verbonden is met de hersenen. Die zenuw is de meest directe verbinding tussen de darm en hersenen, en wordt daardoor gezien als één van de belangrijkste routes in de conversatie tussen darmbacteriën en het brein. De zenuw staat niet direct in contact met de darmbacteriën – want die zitten veilig opgeborgen in de binnenkant van de darm, achter de darmwand – maar de signaalstoffen die de bacteriën uitscheiden hebben wel invloed op de zenuw. Zo produceren de bacterie-families Lactobacillus en Bifidobacterium kleine hoeveelheden van de signaalstof GABA, die in de hersenen angst en depressie tegengaan.

Het afweersysteem

Ook ons eigen afweersysteem doet mee aan de conversatie tussen darmbacteriën en het brein. Als de bacteriegroei in de darm toch uit de hand loopt, of als er iets mis is met de darmwand, kan de darm gaan ‘lekken’. Bacteriën of deeltjes van bacteriën komen door de darmwand heen, de bloedvaten in. Dit veroorzaakt een chronische ontsteking in het hele lichaam. Uit onderzoek blijkt dat mensen met depressie vaak een meer doorlaatbare darmwand hebben dan gezonde mensen en meer ontstekingsstoffen in hun bloed. Veel stress draagt ook bij aan een verhoogde doorlaatbaarheid van de darmwand. Daarnaast zijn de darmbacteriën ook nog eens heel belangrijk voor de ontwikkeling van het immuunsysteem.

Hoe groot is de invloed?

De meeste onderzoeken op dit gebied zijn gedaan in proefdieren, en maar enkele in mensen. Kunnen we dan wel zo stellig zeggen dat dit alles ook voor mensen geldt? “In experimenten werden angstige muizen dapper en verlegen muizen sociaal”, zegt El Aidy. “Ratten die bacteriën binnenkregen van depressieve mensen ontwikkelden zelf klachten die wijzen op depressie. Dat is alles wat we hebben op dit moment. We moeten erg voorzichtig zijn als we gaan vertalen naar de menselijke situatie. De paar studies die er gedaan zijn in mensen suggereren in ieder geval dat het eten van specifieke soorten bacteriën hersenactiviteit kan veranderen en angst kan verminderen. Die observaties zijn belangrijk om mee te beginnen.”

“Onderzoek doen in mensen is lastig op dit gebied”, zegt Steenbergen. “Voorlopig onderzoeken we alleen het verschil tussen gezonde en zieke mensen, en mensen die antibiotica hebben gehad en mensen die dat niet hebben gehad. Of we geven mensen probiotica en kijken wat er verandert. Het darmmicrobioom speelt zeker een rol bij die geestesziektes. We weten alleen nog niet precies hoe, en hoe groot het aandeel is. Menselijk gedrag bestaat uit allerlei factoren bij elkaar, en mentale aandoeningen zijn per definitie heel complex. Als het microbioom vijf procent kan verklaren van het deel waarom mensen wel of geen autisme hebben, dan vind ik dat al heel veel, in gedragstermen.”

“Je moet natuurlijk wel uitkijken dat je het niet gaat oververkopen”, zegt Steenbergen. “We zijn terecht voorzichtig met claims. Maar aan de andere kant: we zijn al tientallen jaren op zoek naar een onderliggend mechanisme van depressie en stress-gerelateerde aandoeningen, naar medicatie en training en therapie, en toch kunnen we die ziektes nog niet voorkomen. Als mensen depressie hebben, moeten ze maar wat medicatie uitproberen om te kijken wat werkt. Misschien is dat wel omdat we iets zoeken in het hoofd terwijl het niet in het hoofd zit. De darmen hebben een compleet zenuwstelsel dat we nu eigenlijk helemaal negeren, en dat is best naïef.”