Je leest:

De microbiota in het maag-darm kanaal

De microbiota in het maag-darm kanaal

Auteur: | 31 juli 2002

Ons maag-darm kanaal bevat een enorm groot aantal micro-organismen, gezamenlijk de microbiota genoemd. Het aantal bacteriën overtreft het aantal cellen waaruit wij zelf bestaan met een factor 10. Deze bacteriën zijn aan de ene kant belangrijk voor onze gezondheid, terwijl ze ons aan de andere kant ook ziek kunnen maken.

De microbiota van het maag-darm kanaal, en met name van de dikke darm, is lange tijd onderbelicht geweest. De dikke darm werd tot een jaar of 15 geleden opgevat als een plek in het lichaam waar slechts onverteerbare voedingsbestanddelen ingedikt werden en opgeslagen werden voordat ze het lichaam verlaten.

Bacteriën op ons lichaam!

Alle oppervlakken aan de buitenkant van ons lichaam zijn gekoloniseerd door micro-organismen (bacteriën, schimmels, virussen). De bacteriën maken hiervan het grootste deel uit. Niet alleen op de huid, maar ook in het maag-darm kanaal zitten grote aantallen bacteriën. In principe kan het maag-darm kanaal namelijk ook opgevat worden als de buitenkant van het lichaam. Het is in wezen een holle (kromme) buis die door ons lichaam loopt van “mond tot kont”. De aantallen bacteriën die voorkomen in de verschillende delen van het maag-darm kanaal varieren enorm (zie afbeelding 1). Het dichst bevolkte gedeelte is de dikke darm waar in totaal zo 1014 (ofwel: 100* 1 miljoen * 1 miljoen) bacteriën voorkomen.

Afbeelding 1. Aantallen bacterien in de verschillende compartimenten van het maag-darm kanaal. cfu/ml = kolonie vormende eenheden per milliliter. Duodenum= twaalfvingerige darm; jejunum= dunne darm; ileum= dunne darm; colon= dikke darm.

De microbiota van het maag-darm kanaal

De microbiota in het maag-darm kanaal (tot voor kort nog microflora genoemd) is enorm complex. In dit artikel zal de nadruk liggen op de microbiota van de dikke darm, die nog het meest complex is van alle verschillende populaties die in en op ons lichaam voor kunnen komen.

Als volwassen mens dragen wij zo’n 1 kilo aan bacteriën bij ons in onze dikke darm (de colon). Jaarlijks scheiden wij ons eigen lichaamsgewicht in bacteriën uit als we naar de WC gaan. Ongeveer 50% van wat we elke keer in de WC-pot deponeren bestaat uit bacteriën; de rest is voedsel dat niet door ons lichaam verteerd kan worden en dat niet door de bacteriën als voedsel gebruikt kan worden. Om een beetje een voorstelling te geven van het enorme aantal bacteriën dat zich in ons maag-darm stelsel heeft huisgevest: elke persoon heeft op dit moment meer bacteriën in zijn of haar maag-darm stelsel dan er ooit mensen op deze aarde rond zullen lopen, nu en in de toekomst.

Darmgezondheid

Darmgezondheid blijkt voor zowel mens als dier een steeds belangrijker item te worden. Er zijn vele aanwijzingen dat er relaties bestaan tussen darmgezondheid en het zich voordoen van allerlei ziekten (zoals dikke darm kanker en darmzweren). Tot voor kort werd van de dikke darm gedacht dat het slechts een opslagplaats voor onverteerbare voedingsbestanddelen was. Echter, de afgelopen 10 tot 15 jaar hebben een drastische verandering in die gedachte gebracht. Tegenwoordig wordt de dikke darm wel ‘het vergeten orgaan’ genoemd. In de dikke darm (de colon) zijn een factor 10 meer micro-organismen aanwezig dan wij zelf uit cellen bestaan. De verschillende enzymatische (biochemische) reacties van al die verschillende micro-organismen wordt minstens even groot geschat als dat van de lever. Deze biochemische reacties zijn van belang voor zowel ziekte als gezondheid.

Zo blijkt de microbiota in de dikke darm noodzakelijk voor het volledig ontwikkelen van die darm vlak na de geboorte, omdat kiemvrije dieren (dieren zonder een microbiota) geen goed ontwikkelde darm hebben. Daaruit blijkt dat wij in symbiose (tot nut van beiden) met onze microbiota leven. Aan de andere kant is het juist deze microbiota die voor ziektes in de darm zorgt, zoals ontstekingsreacties en darmkanker. Muizen-modellen die ontwikkeld zijn als model voor deze ziektes vertonen deze ziektebeelden alleen als de dikke darm geïnfecteerd raakt met de normale microbiota. Kiemvrije muizen ontwikkelen deze ziektes niet. Voorts zorgt het toedienen van antibiotica bij mensen met deze ziektes voor een vermindering van de ziekte. Ook hieruit blijkt dat de microbiota belangrijk is voor de aanzet of het in stand houden van deze ziektes. Ook bij de ontwikkeling en voorkoming van colon kanker speelt de microbiota in de dikke darm (de colon) een belangrijke rol. Recent onderzoek heeft aangetoond dat de microbiota bepaalde enzymatische activiteiten bevatten die procarcinogene en promutagene verbindingen om kunnen zetten in carcinogenen en mutagene stoffen (die DNA schade veroorzaken en zo bijdragen aan het ontstaan van kanker). Daarentegen zijn er ook studies gepubliceerd die laten zien dat probiotica (gezondheidsbevorderende micro-organismen zoals in Yakult, of Mona Vifit) colon kanker in proefdieren kan verminderen of voorkomen.

Onbekende bacteriën

Van de 100 * 1 miljoen * 1 miljoen bacteriën die we bij ons dragen is maar een klein gedeelte (zo’n 15%) bekend. Dit komt omdat deze micro-organismen te kweken zijn op voedingsbodems in het laboratorium. Hierbij zijn wel specifieke voorzorgsmaatregelen nodig, want de bacteriën kunnen niet of zeer slecht tegen zuurstof. De resterende 85% kan niet in zogenaamde rein-culture (culture die slechts uit 1 soort van bacteriën bestaat) gekweekt worden. Dit komt omdat men in de hele wereld nog niet slim genoeg is om voedingsbodems te verzinnen waarop die bacteriën kunnen groeien, of simpelweg omdat die bacteriën elkaar nodig hebben om te groeien en daarom dus nooit als reinkweek gegroeid kan worden.

Met nieuwe technieken die gebruik maken van DNA (zoals de polymerase chain reaction: PCR) krijgt men echter wel steeds meer inzicht in welke micro-organismen er nog meer aanwezig zijn. Schattingen die aan de hand van deze DNA technieken gedaan worden geven aan dat er zeer waarschijnlijk meer dan 1000 verschillende soorten bacteriën in onze dikke darm leven. Sommige schattingen hebben het over meer dan 10.000 verschillende. Haast elke dag wordt er wel een nieuwe bacterie soort gevonden.

De DNA technieken kunnen helaas geen inzicht geven in de metabole activiteit (de verzameling van biochemische reacties) van zulke nieuw ontdekte micro-organismen, zodat het moeilijk is te voorspellen of zo’n bacterie nu gezond voor ons is, of juist niet. Toch is dat van een groot aantal micro-organismen wel bekend. Afbeelding 2 laat schematisch zien in wat voor aantallen enkele soorten voorkomen in onze darm, en of ze beschouwd worden als gezondheidsbevorderend of juist als ziekte verwekkend (of neutraal als dit onbekend is).

Afbeelding 2. Gezonde (rechts) en ziekteverwekkende (links) bacterien. Van boven naar onder de log10 schaal van het voorkomen van microorganismen, lopend van 102 (100) tot 1011 (100.000 * 1.000.000) bacterien per gram faeces.

Gezondheidsbevorderende micro-organismen

Uit afbeelding 2 valt af te leiden dat de gezondheidsbevorderende micro-organismen die in onze dikke darm huizen behoren tot onder andere de soorten Lactobacillus en Bifidobacterium. Deze bacterie soorten zijn dan ook steeds vaker te vinden in gezondheidsdrankjes (o.a.Yakult met Lactobacillus casei Shirota; Mona Vifit met Lactobacillus rhamnosus Goldin en Gorbach (LGG); Bifidus-yoghurt, etc.). Lactobacillen worden al sinds ver voor onze jaartelling gebruikt in de fermentatie van voedsel, om het langer houdbaar te houden. Deze bacterien verlagen de zuurtegraad van het voedsel en voorkomen op die manier dat andere, ziekteverwekkende bacterien, kunnen groeien. Voorbeelden van producten die met deze bacterien gemaakt worden zijn kaas, gefermenteerde worsten (zoals salami), zuurkool, en ook yoghurt. Als sinds het begin van de 20e eeuw werden deze bacterien als gezond ervaren. Dit kwam omdat Metchnikoff (een Russische geleerde) vermoedde dat Bulgaren zo’n lang leven hadden omdat ze zoveel yoghurt aten (Metchnikoff 1907, The prolongation of life).

Bifidobacterien worden als gezond gezien omdat babies met borstvoeding heel veel van deze bacterien bij zich dragen. Integenstelling daartoe hebben babies met flesvoeding relatief minder Bifidobacterien. Fles-gevoede babies hebben ook vaker last van infecties en andere problemen met het maag-darm kanaal. Vermoedt wordt dat bepaalde bestanddelen uit de moedermelk selectief Bifidobacterien stimuleert. Deze zorgen voor een relatief lage zuurtegraad in de darm waardoor infecties voorkomen worden. Het is geen ijzersterk bewijs, en er zijn ook andere componenten uit de moedermelk die aan dit effect bijdragen (bijvoorbeeld antistoffen), maar er is toch een correlatie.

Afbeelding 3 laat een paar microscopische opnames zien van Lactobacillen en Bifidobacterien.

Afbeelding 3. Microscopische opnames(ca. 50.000x) van Lactobacillus (linksboven), Clostridium (rechtsboven), Bifidobacterium (linksonder) en Campylobacter (rechtsonder).c

Ziekteverwekkende micro-organismen

Naast gezonde bacterien komen er in onze darm ook een heleboel slechte bacterien voor. Voorbeelden hiervan zijn Escherichia coli, Salmonella, Clostridum en Campylobacter. Afbeelding 3 laat een paar microscopische opnames van deze laatste twee zien. Deze bacterien produceren bepaalde stoffen die ongezond voor ons lichaam zijn. Dit kunnen toxines zijn, die onze darmcellen afdoden en zorgen voor (bloederige diarree) of stofwisselingsproducten van deze bacterien die een negatief effect (maar niet direct afdodend) hebben op ons darmepitheel.

Methoden van analyse van de microbiota van het maag-darm kanaal

Afbeelding 4. Fluorescente opname (ca. 1000x) van bacterien in het maag-darm kanaal. Met de klok mee vanaf linksboven: diverse micro-organismen; Ruuminococcus; Clostridium; Lactobacillus.

Er komen steeds meer manieren om de verschillende bacterien die wij bij ons dragen nader te bestuderen. Vaak wordt hierbij gebruik gemaakt van het DNA van deze bacterien en de polymerase chain reactie (PCR). Deze techniek staat het toe om een stuk DNA in handen te krijgen, zonder dat hiervoor de micro-organismen opgekweekt hoeven te worden (wat vaak een groot probleem is bij bacterien uit het maag-darm kanaal). Specifieke bacterien kunnen met een fluorescent label ook gekleurd worden (zie afbeelding 4) zodat ze in een complex mengsel waarin ze met andere bacterien voorkomen, simpel geteld kunnen worden, omdat dit de enige bacterien zijn die onder een fluorescentie microscoop gekleurd oplichten.

Hierdoor krijgt men steeds meer inzicht in de verschillende bacterien die aanwezig zijn in onze darm, en daardoor ook steeds meer inzicht in het balang van deze verzameling micro-organismen van het maag-darm kanaal (de microbiota) in ziekte en gezondheid.

Bronnen

Metchnikoff E. (1907). The prolongation of life: optimisticstudies. London: Heinemann, 1907 (reprints New York: Putam, 1908. New York: Arno Press, 1977).

Dit artikel is een publicatie van Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI).
© Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI), sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 31 juli 2002

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.