Darmbacterie bestrijdt ondervoeding

Labmuizen van de Gnotobiologisch laboratorium van de Tsjechische Academie van Wetenschap waar deze voedingsexperimenten zijn uitgevoerd. Foto: Gnotobiologická laboratoř, Mikrobiologický ústav AV ČR

In muizen stuurt een stam van darmbacterie Lactiplantibacillus plantarum signaalroutes zodanig dat het groeiachterstand door ondervoeding tegengaat.

Jonge muizen herstellen snel van postnatale ondervoeding als ze in hun dieet een specifieke stam van de probiotische darmbacterie Lactiplantibacilus plantarum krijgen toegediend. Deze zogeheten Lp^WJL-stam van L. plantarum doet dit door de bij stofwisseling betrokken NOD2-signaalroute in de darmepitheelcellen van muizen te sturen. De bacterie verhoogt de vermeerdering van darmcellen, verbetert opname van voedingstoffen en verhoogt de uitstoot van insulinegroeifactor IGF-1, waardoor er ondanks ondervoeding groeiherstel plaatsvindt in de jonge muizen. Hiervoor hoeft de bacteriestam niet eens levend in de darm aanwezig te zijn, zo blijkt uit onderzoek van een Tsjechisch-Frans team van microbiologen (Science, 24 februari).

MUISMODEL

In eerder onderzoek ontdekte hetzelfde team al dat de Lp^WJL-stam de groei en ontwikkeling van jonge fruitvliegen (Cell Metabolism, 2011) en muizen (Science, 2016) stimuleert na chronische uithongering. De huidige experimenten zijn opgezet om de achterliggende mechanismen te identificeren in een conventioneel muismodel voor ondervoeding. Hierbij zijn pasgeboren mannelijke muizen op een dieet met weinig eiwit en vet gedurende vijf weken gespeend met de betrokken bacteriestam of een placebo. Toediening van Lp^WJL zonder verbeterde voeding leidt op 8 weken leeftijd tot muizen met 3,5 procent langere dijbeenlengte en 10 procent zwaarder gewicht in vergelijking tot de placebogroep. Een groeiachterstand die de placebogroep ook later in het leven niet meer inhaalt, zo blijkt uit metingen op een muisleeftijd van 84 dagen.

L. plantarum is een extreem veelzijdige melkzuurbacterie, van zowel plantaardige als dierlijke herkomsten, die veel wordt toegepast bij fermentatie van groenten, zuivel en andere voedingsproducten. Het groeibevorderende effect lijkt specifiek voor de Lp^WJL-stam en bijvoorbeeld de stam Lp^NIZO2877 vertoont nauwelijks groeieffecten, tonen de onderzoekers aan. Uit hun experimenten blijkt tevens dat groeiherstel bij ondervoeding al optreedt bij toepassing van geïsoleerd celwandmateriaal van Lp^WJL-bacteriën. Het is toe te schrijven aan peptidoglycaanverbindingen, die de NOD2-receptor van het aangeboren immuunsysteem activeren.

Schematische voorstelling van hoe de toediening van de probiotische bacterie Lactiplantibacillus plantarum^WJL de groei van chronisch ondervoede jonge muizen verbetert via de NOD2-signaalroute in darmepitheelcellen. Illustratie: Petra Schwarzer

De Canadese immunologen Jitender Yadav en Dana Philpott van de University of Toronto beschrijven in een begeleidend perspective de mogelijke implicaties van dit onderzoek. ‘Hoewel het bestrijden van voedselonzekerheid verreweg de belangrijkste en meest ethische manier is om ondervoeding te voorkomen, suggereren deze bevindingen de mogelijkheid dat het verstrekken van NOD2-verbindingen of probiotische bacteriën kan helpen om de verschrikkelijke gevolgen van ondervoeding te verbeteren’, aldus Yadav en Philpott. ‘Eveneens (...) kunnen vergelijkbare strategieën effect hebben voor behandeling van de ziekte van Crohn en specifiek het probleem aanpakken van groeiachterstand bij kinderen met deze ziekte.’