Wat jouw poep zegt over je darmen

Stel je voor dat je een drukke stad onderzoekt, maar je alleen kijkt naar welke mensen er wonen. Niet waar ze wonen, wanneer of waarom ze zich verplaatsen, of wie hun buren zijn. Zo gaat het vaak in darmonderzoek: we gebruiken vooral DNA-technieken om te achterhalen welke bacteriën er zitten, maar we weten weinig over waar en hoe ze precies leven, met wie ze samenwerken, en met wie ze graag optrekken. We missen de context: de darm zelf!

Ik doe promotieonderzoek naar het nabootsen van darmomgevingen in het lab, zodat we beter kunnen begrijpen wat deze bacteriën écht doen in onze darmen.

Jungle van bacteriën

Onze darmen vormen een jungle van bacteriën, virussen en voedingsstoffen. Deze omgeving noemen wij ook wel het darmmicrobioom. Een microbioom is een verzamelnaam voor alle bacteriën, schimmels en andere micro-organismen die in of op iets leven. Dit kan jouw lichaam zijn, maar ook bijvoorbeeld een plant of de grond in een bos. Deze hebben allemaal hun eigen kenmerkende microbioom.

Je darmmicrobioom bestaat uit miljarden microben die jouw lichaam helpen met dingen zoals het verteren van eten dat je zelf niet kan verteren en het versterken van je afweer. Ook weten we dat door mysterieuze mechanismen bacteriën zelfs je stemming kunnen beïnvloeden. En bacteriën hebben ook te maken met talloze gezondheidsuitkomsten; goed én slecht.

De gouden drol

De belangrijkste manier waarop wetenschappers onderzoeken welke bacteriën in je darmen leven, is door naar je poep te kijken. Letterlijk. In ontlasting zitten namelijk nog veel bacteriën. Door het DNA van die bacteriën te analyseren, achterhalen we wie er allemaal in jouw darm hebben rondgehangen.

Er bestaan ook manieren om monsters uit de darm zelf te nemen, voordat alles uiteindelijk poep wordt. Toch blijft het gebruik van uitwerpselen de meest voorkomende methode. Simpelweg omdat het makkelijk te verzamelen is en je er dus grote hoeveelheden data mee kunt verzamelen bij veel mensen. Poep is de ‘heilige graal’ van het microbioomonderzoek. Vrijwel elke studie die darmbacteriën koppelt aan gezondheid of ziekte is er afhankelijk van. Ook ik gebruik vaak in mijn werk uitwerpselen van Parkinsonpatiënten voor verschillende experimenten.

Maar… is dat eigenlijk wel zo logisch?

Lappendeken

Terugkerend naar het voorbeeld van het bestuderen van de grote stad: is het wel zo logisch dat wanneer je wilt weten wie er in de stad leeft, je dan vervolgens alleen kijkt naar iedereen die de stad uit gaat?

Studies laten keer op keer zien dat je darm niet één uniforme ruimte met één soort bacteriepopulatie is. Eerder is het een soort lappendeken van verschillende micro-omgevingen. Elke plek, van de dunne darm tot de dikke darm, heeft z’n eigen mix van bacteriën, voedingsstoffen en omstandigheden.

Als we alleen naar poep kijken, missen we dus potentieel cruciale informatie. Inmiddels weten we heel goed welke bacteriën uit de darm komen, maar nog niet zozeer waar, of, en met wie ze in bepaalde darmomgevingen leven.

Omgeving en context

Net zoals mensen zich anders gedragen in hun woonkamer dan in een druk café, reageren bacteriën ook op hun omgeving. Dingen zoals zuurstof, zuurgraad en beschikbare voeding bepalen hoe ze zich gedragen. Toch laten we tijdens experimenten bacteriën groeien in extreem synthetische en niet representatieve omgevingen. Dat is makkelijk en soms ook erg handig, maar totaal niet te vergelijken met de complexe, dynamische omgeving van een echte darm.

Een belangrijke speler in de darm is de slijmlaag: een beschermende laag die de darmwand afschermt van alles wat er doorheen stroomt. Deze slijmlaag is als enige over het hele maag-darmkanaal constant aanwezig. Elke vierkante meter, en dat zijn er zo’n dertig tot veertig in totaal, is bedekt met een dik of dun laagje darmslijm.

Veel bacteriën gebruiken die slijmlaag als hun thuis. Hier zitten ze dicht bij de darmwand op een plek waar ze mogelijk direct invloed kunnen uitoefenen op onze gezondheid. Daarmee is dit echt de frontlinie van de interacties die plaatsvinden tussen bacteriën en jouw lichaam! Daarnaast is de darmslijmlaag een belangrijke omgeving die wellicht het slechts gerepresenteerd is in uitwerpselen en slechter bestudeerd is doordat hij lastiger te bereiken is.

Namaakslijm uit het lab

In het lab gebruik ik hydrogels om darmslijm na te bootsen. Hydrogels zijn zachte materialen die voor meer dan negentig procent uit water bestaan. De bekendste voorbeelden van hydrogels zijn wellicht gelatine, agar-agar, of alginaat, wat zelfs in keukens staat. 

Wat hydrogels zo handig maakt, is dat je hun eigenschappen precies kunt aanpassen: van zacht tot stevig, en van glad tot poreus. Darmslijm zelf is ook eigenlijk een soort natuurlijke hydrogel, met unieke eigenschappen die verschillen per plek in de darm.

Door in het lab zelf hydrogels te maken op basis van verschillende materialen, proberen we die slijmlaag op een realistische manier na te maken. Zo laten we bacteriën groeien in een omgeving die lijkt op hoe ze echt leven in het lichaam. Daarmee krijgen we beter inzicht in hoe ze zich gedragen, samenwerken, of elkaar juist tegenwerken. Als we echt willen begrijpen wat bacteriën in onze darmen doen, moeten we verder kijken dan alleen wat eruit komt.

Door de omgeving waarin ze leven na te bootsen, krijgen we een veel rijker en realistischer beeld van hun gedrag en invloed in jouw lichaam, en niet in een petrischaaltje. Pas dan kunnen we de complexe samenwerking tussen mens en microbe echt ontrafelen.