Je leest:

De invloed van het microbioom op ons brein

De invloed van het microbioom op ons brein

Auteur: | 12 december 2016

Na miljoenen jaren van co-evolutie is er een harmonieuze relatie tot stand gekomen tussen de mens en zijn microbioom. Een aantal van deze micro-organismen blijkt zelfs in staat het menselijk gedrag te beïnvloeden, wat suggereert dat bacteriën controle kunnen hebben over onze hersenen. Zo eng is het gelukkig niet. Langzamerhand wordt duidelijk dat er een heus gesprek plaatsvindt tussen ons lichaam en ons microbioom.

Achterhalen wat er in de conversatie tussen ons lichaam en ons microbioom wordt gezegd en hoe we in staat zouden kunnen zijn om de toon van het gesprek te veranderen ten gunste van onze geestelijke gezondheid is verre van eenvoudig. Ten eerste omdat niemand de precieze samenstelling van een gezond microbioom kan definiëren en ten tweede omdat het optimale recept waarschijnlijk verschilt van persoon tot persoon.

Daarnaast is het alles behalve gemakkelijk om het recept naar wens aan te passen door specifieke micro-organismen blijvend in het microbioom van de darm te introduceren of eruit te verwijderen. Bovendien is het nog allerminst duidelijk hoe de bacteriën in de darm het contact met onze hersenen precies onderhouden, alhoewel de wetenschap op dit gebied wel grote vorderingen maakt en er verschillende conversatiescenario’s worden onderzocht.

Gespreksroutes

De conversatie van het darmslijmvlies met de rest van ons lichaam wordt beïnvloed door het darmmicrobioom. Signalen vanuit de darm kunnen direct worden doorgegeven aan de hersenen via de zogenaamde ‘nervus vagus’, een zenuwbaan die het aan de darm gekoppelde zenuwstelsel, ook wel het tweede brein genoemd, verbindt met het centrale zenuwstelsel (onze hersenen). Dat ‘tweede brein’ speelt een belangrijke rol in het besturen van de functies van ons darmsysteem.

Onze darm is het enige orgaan in ons lichaam dat een ‘eigen’ zenuwstelsel heeft met een netwerk van zenuwcellen (neuronen) dat ongeveer even ingewikkeld is als het zenuwnetwerk in ons ruggenmerg. Het is slecht voor te stellen dat het tweede brein alleen zou dienen om zaken als darmperistaltiek en andere typische darmfuncties te controleren. Waarschijnlijk dient het ook om te luisteren naar die triljoenen bacteriën die in onze darm gehuisvest zijn, en die informatie vervolgens naar onze hersenen te sturen.

Meer indirecte vormen van communicatie maken gebruik van de signaalmoleculen van het immuunsysteem of de hormonen die de darmslijmvliezen produceren en via de bloedbaan de activiteit van de hersenen kunnen beïnvloeden. Bovendien ‘spreken’ bacteriën en zenuwcellen chemisch gezien gedeeltelijk dezelfde taal. Bacteriën kunnen dezelfde chemische stoffen maken die hersencellen gebruiken voor communicatie (neurotransmitters). Door bacteriële productie van neurotransmitters als serotonine, norepinefrine en dopamine verandert het gedrag en de stemming van de gastheer. Darmbacteriën fungeren als kleine fabrieken van verschillende neuro-actieve stoffen.

Communicatie tussen de darmen, darmbacteriën en de hersenen.
Sittrop Grafisch Realisatiebureau, Nijmegen

Breinontwikkeling

De eerste levensfase van een baby is een belangrijke en unieke periode als het gaat om hersenontwikkeling. Het directe contact dat tijdens de geboorte plaatsvindt tussen het vaginale microbioom van de moeder en het kind en de daaropvolgende kolonisatie van de babydarmen, legt het fundament voor de rol van micro-organismen in de ontwikkeling van de hersenen. In die eerst periode van het leven is de hersenontwikkeling zeer gevoelig voor invloeden vanuit de omgeving.

Wanneer de samenstelling van het vaginale microbioom van de moeder verandert door bijvoorbeeld stress, dieet, infectie of antibioticagebruik, heeft dat gevolgen voor de manier waarop de baby­darmen worden gekoloniseerd en daarmee op de ontwikkeling van het immuunsysteem, het metabolisme en zeker ook de hersenen. Dit heeft direct consequenties voor de gezondheid van het kind, ook op de langere termijn.

Experimenten met muizen hebben aangetoond dat stress bij de moeder voor de geboorte gevolgen heeft voor het microbioom in de pasgeboren muizen. Wanneer de muizen volwassen zijn, is het afwijkende microbioom weer volledig genormaliseerd en is het niet te onderscheiden van dat van ‘normale’ muizen. Echter, als deze muizen worden blootgesteld aan stress reageren ze heel anders dan ‘normale’ muizen. Dit zou kunnen suggereren dat het voorkomen van prenatale stress een manier kan zijn om het microbioom, en daarmee de ontwikkeling van het pasgeboren kind, gunstig te beïnvloeden.

Angsten en depressies

De bacteriën in onze darm bepalen mede wie er angsten of depressies krijgt. Recente proeven laten zien dat gedrag van dieren te beïnvloeden is door de samenstelling van het darmmicrobioom te veranderen. Angstige muizen veranderden in moedige muizen, en verlegen muizen werden sociaal. Het werd nog spannender toen bleek dat poeptransplantatie van depressieve mensen naar ratten ervoor zorgde dat die ratten tekenen van depressiviteit begonnen te vertonen. Ook studies in kleine groepen mensen geven aan dat toevoeging van specifieke bacteriesoorten aan het dieet, de hersenactiviteit kan beïnvloeden en zo angstproblemen kan onderdrukken.

De constatering dat de darmbacteriën onze hersenen kunnen beïnvloeden, betekent niet dat ons gedrag geheel door hen wordt beheerst. De conversatie tussen ons microbioom en onze hersenen is een daadwerkelijk gesprek en niet een monoloog, en ons gedrag kan ook het darmmicrobioom veranderen.

Homeostase in de darm. Een muur van darmepitheelcellen die als pilaren naast elkaar staan, voorzien van een dikke slijmlaag (fluorescerend rood) vormt het grensvlak tussen het lichaam en de miljarden darmbacteriën (fluorescerend groen) die bovenop de slijmlaag liggen. Slijmcellen produceren voortdurend slijm, zichtbaar als roodgekleurde blaasjes in de cellen, om de laag intact te houden.
Marcel Jaklofsky, HMI WUR

Gedragsbeïnvloeding

Een manier om de samenstelling van het darm­microbioom te veranderen is door ons voedsel. Het eten dat paste bij onze evolutionaire geschiedenis is heel anders dan wat we nu kunnen krijgen in de fastfoodrestaurants. Het bevatte veel meer slecht verteerbare ingrediënten die als voedsel dienden voor het microbioom van de dikke darm.

Veel van de van oudsher aanwezige bacteriën in ons microbioom dreigen we kwijt te raken door onze nieuwe manier van eten, en daarmee ook de gezondheidsbevorderende effecten van die door co-evolutie geselecteerde bacteriën. Mogelijk kunnen we dit verlies corrigeren door meer van die onverteerbare ingrediënten terug te brengen in ons dieet.

Een ander dieet kan leiden tot veranderingen in de chemische en fysiologische samenstelling van onze hersenen, en op die manier ons gedrag en stemming beïnvloeden. Dat soort voedselingrediënten wordt wel stemmingsvoedsel of mood foods genoemd. Voedsel dat bijvoorbeeld veel van het aminozuur tryptofaan bevat, zoals vlees of vis, maar ook chocola en sommige zaden en noten, kan een rol spelen in het verbeteren van onze stemming.

Tryptofaan is een belangrijke grondstof voor de productie van een aantal neurotransmitters, waaronder serotonine dat een positieve stemming stimuleert. Door consumptie van meer voedingsmiddelen die rijk zijn aan dit aminozuur kan onze stemming verbeteren, waarbij het darmmicrobioom kan bijdragen aan de omzetting van tryptofaan en dus de stemmingsverbetering.

De relatie tussen het microbioom en de neurobiologie van onze hersenen is een betrekkelijk nieuw concept waaraan veel onderzoek wordt gedaan, maar waar we nog heel veel niet van snappen. Het zal dus nog wel even duren voor we die kennis kunnen inzetten voor de geestelijke gezondheid van de mens. Tot dusver zijn de studies die in mensen zijn gedaan uitgevoerd met kleine groepen mensen en met wisselend resultaat. Een steeds groter wordend aantal dierstudies geeft echter aan dat hier veel te bereiken zou kunnen zijn. Daarnaast valt niet te ontkennen dat mensen die ziek geworden zijn door een darm­infectie, of die een antibioticumkuur krijgen of hun dieet drastisch veranderd hebben, vaak ook een verandering van hun stemming of gedrag vertonen.

Hoge verwachtingen

Als we de communicatie tussen het darmmicrobioom en onze hersenen beter begrijpen, biedt dat grote mogelijkheden voor wetenschappers en clinici om te werken aan alternatieve therapieën in de geestelijke gezondheidszorg. Het is opmerkelijk dat verschillende gedragsstoornissen vaak gepaard gaan met darmklachten of voedselallergieën, zoals autisme, ADHD, angstsyndromen of depressie.

Bovendien gaat een aantal degeneratieve hersenziekten, zoals de ziekte van Parkinson of Alzheimer, vaak gepaard met darmproblemen. Mogelijk speelt het microbioom een rol in het ontstaan of de ernst van deze problemen, en zijn er dus manieren te bedenken om die rol te beïnvloeden. Op dit moment is dit echter nog toekomstmuziek en de daadwerkelijke effectiviteit van dit soort benaderingen moet nog blijken.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 december 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.