Hoe darmbacteriën gekoppeld zijn aan motoriek bij parkinson

Wetenschappers hebben voor het eerst een functionele link gevonden tussen bacteriën in de darmen en de ziekte van Parkinson.

Veranderingen in de samenstelling van darmbacteriepopulaties - of mogelijk darmbacteriën zelf - dragen actief bij aan en kunnen zelfs de achteruitgang van motorische vaardigheden veroorzaken die het kenmerk is van deze ziekte. De bevindingen hebben ingrijpende gevolgen voor de behandeling van Parkinson, zeggen de onderzoekers.

Parkinson treft 1 miljoen mensen in de VS en tot 10 miljoen mensen wereldwijd, waardoor het de op een na meest voorkomende neurodegeneratieve ziekte is. Karakteristieke kenmerken zijn onder meer trillingen en moeite met lopen, aggregatie van een eiwit genaamd alfa-synucleïne (?Syn) in cellen in de hersenen en de darmen, en de aanwezigheid van ontstekingsmoleculen die cytokines worden genoemd in de hersenen. Bovendien heeft 75 procent van de mensen met de ziekte gastro-intestinale afwijkingen, voornamelijk constipatie.

"De darm is een permanente thuisbasis voor een diverse gemeenschap van nuttige en soms schadelijke bacteriën, bekend als het microbioom, die belangrijk is voor de ontwikkeling en functie van het immuunsysteem en het zenuwstelsel", zegt Sarkis Mazmanian, hoogleraar microbiologie aan het California Institute of Technologie.

"Opmerkelijk is dat 70 procent van alle neuronen in het perifere zenuwstelsel - dat wil zeggen niet de hersenen of het ruggenmerg - zich in de darmen bevinden en dat het zenuwstelsel van de darm direct is verbonden met het centrale zenuwstelsel via de nervus vagus. Omdat GI-problemen vaak vele jaren voorafgaan aan de motorische symptomen en omdat de meeste PD-gevallen worden veroorzaakt door omgevingsfactoren, hebben we verondersteld dat bacteriën in de darmen kunnen bijdragen aan PD. "


innerlijk abonneren grafisch


Kiemvrije muizen

Om dit te testen gebruikten de onderzoekers muizen die ?Syn overproduceerden en symptomen van Parkinson vertoonden. Eén groep muizen had een complex consortium van darmbacteriën; de anderen, kiemvrije muizen genoemd, werden in een volledig steriele omgeving gefokt en hadden dus geen darmbacteriën. De onderzoekers lieten beide groepen muizen verschillende taken uitvoeren om hun motorische vaardigheden te meten, zoals rennen op loopbanden, een balk oversteken en van een paal afdalen. De kiemvrije muizen presteerden significant beter dan de muizen met een compleet microbioom.

"Dit was het 'eureka'-moment."

"Dit was het 'eureka'-moment', zegt Timothy Sampson, een postdoctoraal onderzoeker in biologie en biologische engineering en eerste auteur van het artikel in het tijdschrift Cel. “De muizen waren genetisch identiek; beide groepen verdienden te veel ?Syn. Het enige verschil was de aan- of afwezigheid van darmmicrobiota. Zodra je het microbioom verwijdert, hebben de muizen normale motorische vaardigheden, zelfs met de overproductie van ?Syn.”

"Alle drie de kenmerkende eigenschappen van Parkinson waren verdwenen in de kiemvrije modellen", zegt Sampson. "Nu waren we er vrij zeker van dat darmbacteriën de symptomen van PD reguleren en zelfs nodig hebben. Dus we wilden weten hoe dit gebeurt. "

Sloot de lus

Wanneer darmbacteriën voedingsvezels afbreken, produceren ze moleculen die 'short-chain fatty acids' (SCFA's) worden genoemd, zoals acetaat en butyraat. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat deze moleculen ook immuunresponsen in de hersenen kunnen activeren.

Onderzoekers veronderstelden dus dat een onbalans in de niveaus van SCFA's hersenontsteking en andere symptomen van Parkinson reguleert. Toen kiemvrije muizen SCFA's kregen, werden cellen genaamd microglia – immuuncellen die zich in de hersenen bevinden – geactiveerd. Dergelijke ontstekingsprocessen kunnen ertoe leiden dat neuronen defect raken of zelfs afsterven. In feite vertoonden kiemvrije muizen die SCFA's kregen nu motorische beperkingen en ?Syn-aggregatie in hersengebieden die verband houden met de ziekte van Parkinson.

In een laatste reeks experimenten hebben Mazmanian en zijn groep samengewerkt met Ali Keshavarzian, een gastro-enteroloog aan de Rush University in Chicago, om fecale monsters te verkrijgen van patiënten met PD en van gezonde controles. De menselijke microbioommonsters werden getransplanteerd in kiemvrije muizen, die vervolgens opmerkelijk symptomen van PD begonnen te vertonen. Deze muizen vertoonden ook hogere niveaus van SCFA's in hun ontlasting. Getransplanteerde fecale monsters van gezonde personen veroorzaakten daarentegen geen PD-symptomen, in tegenstelling tot muizen met darmbacteriën van PD-patiënten.

"Dit sloot echt de lus voor ons," zegt Mazmanian. "De gegevens suggereren dat veranderingen aan het darmmicrobioom waarschijnlijk meer zijn dan alleen een gevolg van PD. Het is een provocerende bevinding die verder moet worden bestudeerd, maar het feit dat je het microbioom van mensen naar muizen kunt transplanteren en symptomen overdragen, suggereert dat bacteriën een grote bijdrage leveren aan de ziekte. "

De bevindingen hebben belangrijke implicaties voor de behandeling van Parkinson, zeggen de onderzoekers.

"Voor veel neurologische aandoeningen is de conventionele behandelmethode het verkrijgen van een medicijn in de hersenen. Echter, als PD inderdaad niet alleen wordt veroorzaakt door veranderingen in de hersenen, maar in plaats daarvan door veranderingen in het microbioom, dan moet je mogelijk medicijnen in de darmen krijgen om patiënten te helpen, wat veel gemakkelijker is om te doen, "zegt Mazmanian.

Dergelijke geneesmiddelen zouden kunnen worden ontworpen om SCFA-niveaus te moduleren, nuttige probiotica te leveren of schadelijke organismen te verwijderen. "Dit nieuwe concept kan leiden tot veiliger therapieën met minder bijwerkingen in vergelijking met huidige behandelingen."

Financiering kwam van de Larry L. Hillblom Foundation, de Knut en Alice Wallenberg Foundation, de Swedish Research Council, de heer en mevrouw Larry Field, het Heritage Medical Research Institute en de National Institutes of Health.

Bron: Caltech

Related Books:

at InnerSelf Market en Amazon