Een doorbraak die een nieuw beeld schetst van hoe de darmen en de hersenen met elkaar communiceren

In een baanbrekend onderzoek dat de manier waarop de darmen en de hersenen met elkaar communiceren opnieuw bekijkt, hebben onderzoekers ontdekt wat zij een 'neurobiotisch gevoel' noemen: een nieuw systeem waarmee de hersenen in realtime kunnen reageren op signalen van de microben die in onze darmen leven.

Een nieuwe studie van neurowetenschappers Diego Bojorquez, PhD, en M. Maya Kelberer, PhD, van de Duke University School of Medicine, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, richt zich op neuropoden, kleine sensorische cellen die het epitheel van de dikke darm bekleden. Deze cellen herkennen een veelvoorkomend microbieel eiwit en sturen snelle signalen naar de hersenen die de eetlust helpen onderdrukken.

Maar dat is nog maar het begin. Het team gelooft dat dit neurobiotische gevoel kan dienen als een breder platform voor begrip van hoe de darm microben waarneemt en alles beïnvloedt, van eetgewoonten tot stemming – en zelfs hoe de hersenen het microbioom daarop kunnen beïnvloeden.

"We waren geïnteresseerd in de vraag of het lichaam microbiële signalen in realtime kan herkennen – niet alleen als een immuun- of ontstekingsreactie, maar als een neurale reactie die direct van invloed is op het gedrag",
aldus Diego Bojorquez, PhD, hoogleraar geneeskunde en neurobiologie aan de Duke University School of Medicine en hoofdauteur van de studie.

Het belangrijkste ingrediënt is flagelline, een oeroud eiwit dat deel uitmaakt van het bacteriële flagellum, de staartvormige structuur die bacteriën gebruiken om zich te verplaatsen. Wanneer we eten, geven sommige darmbacteriën flagelline af. Neuropoden detecteren dit via een receptor genaamd TLR5 en sturen een signaal via de nervus vagus, de belangrijkste verbindingslijn tussen de darmen en de hersenen.

Het team, gesteund door de Amerikaanse National Institutes of Health, opperde een gewaagde hypothese: flagelline uit bacteriën in de dikke darm zou neuropoden kunnen activeren en een eetlustremmend signaal naar de hersenen kunnen sturen – een directe microbiële invloed op het gedrag.

De onderzoekers testten dit door muizen een nacht te laten vasten en vervolgens een kleine dosis flagelline rechtstreeks in hun dikke darm te injecteren. Deze muizen aten minder.

Toen de onderzoekers hetzelfde experiment herhaalden bij muizen zonder de TLR5-receptor, veranderde er niets. De muizen bleven eten en kwamen aan – een aanwijzing dat deze receptor de eetlust helpt reguleren. De bevindingen suggereren dat flagelline een 'genoeg'-signaal via TLR5 stuurt, waardoor de darmen de hersenen kunnen vertellen dat het tijd is om te stoppen met eten. Zonder deze receptor komt de boodschap niet aan.

De ontdekking werd mogelijk gemaakt door de hoofdauteurs van de studie, Winston Liu, MD, PhD, Emily Olway, beiden promovendi in het Health Scientists Training Program, en postdoctoraal onderzoeker Naama Reicher, PhD. Hun experimenten toonden aan dat het verstoren van deze signaalroute het eetgedrag van muizen verandert, wat wijst op een diepere connectie tussen darmmicroben en gedrag.

"Vooruitkijkend denk ik dat dit werk bijzonder nuttig zal zijn voor de bredere wetenschappelijke gemeenschap om te verklaren hoe microben ons gedrag beïnvloeden", zegt Bojorquez.
"De logische volgende stap is om te bestuderen hoe specifieke diëten de microbiële samenstelling in de darmen veranderen. Dit zou een sleutelelement kunnen zijn bij het oplossen van problemen zoals obesitas of psychische stoornissen."