Het darmmicrobioom als sleutelfactor in de ontwikkeling van neurodegeneratieve ziekten

Neurodegeneratieve ziekten (NDD's), waarvoor geen behandeling bekend is en waarvan de oorzaken onduidelijk blijven, veroorzaken onherstelbare schade aan de hersenen en het zenuwstelsel. Onderzoek naar deze ziekten heeft zich doorgaans gericht op de hersenen, maar studies bij muizen van de afgelopen jaren suggereren dat het microbioom ook een rol speelt bij het ontstaan en de progressie van sommige NDD's.

"Deze resultaten suggereren dat het darmmicrobioom een belangrijke rol speelt bij het ontstaan en de progressie van ten minste een aantal neurodegeneratieve ziekten", aldus Chris Ellis, hoofdonderzoeker van een multi-institutioneel team van microbiologen van Netellis, de Universiteit van Tennessee in Knoxville en de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill.

Tijdens ASM Microbe, de jaarlijkse bijeenkomst van de American Society for Microbiology, presenteerden deze onderzoekers een nieuw verband tussen een metaboliet geproduceerd door darmmicroben en drie neurodegeneratieve aandoeningen (NDD's) bij mensen. Hun analyse suggereert dat de metaboliet DHPS (2,3-dihydroxypropaan-1-sulfonaat) kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over hoe zwavelmetabolisme het microbioom aan deze ziekten kan koppelen.

DHPS was nog niet eerder bij mensen aangetroffen en de onderzoekers merkten op dat metabolieten die door darmmicroben bij NDD-patiënten worden geproduceerd, waardevolle aanwijzingen kunnen bieden voor een beter begrip, wat kan leiden tot betere diagnostische hulpmiddelen of zelfs betere behandelingen.

Uit eerdere onderzoeken is gebleken dat fecale transplantaties de progressie van Alzheimer bij muizen kunnen verlichten. Wanneer fecale transplantaties van mensen met de ziekte aan muizen worden gegeven, ervaren de dieren geheugenverlies.

De onderzoekers voerden een nieuwe studie uit om de onderscheidende bacteriële en metabolische profielen van het darmmicrobioom te bepalen bij mensen met een diagnose van een van de drie neurodegeneratieve aandoeningen: amyotrofische laterale sclerose (ALS), de ziekte van Alzheimer (AD) en de ziekte van Parkinson (PD). Om vroegtijdig gegevens over de ziekte te verzamelen, verzamelden ze ontlastingsmonsters van gediagnosticeerde patiënten tijdens hun eerste twee consulten met de specialist en vergeleken de resultaten van deze monsters met monsters van gezonde personen.

Hun analyse identificeerde 19 metabole biomarkers van neurodegeneratie in alle drie de NDD-groepen; ze vonden ook 20 unieke markers voor ALS, 16 unieke markers voor AD en negen unieke markers voor PD. Deze gemeenschappelijke biomarkers omvatten metabolieten die geassocieerd zijn met dyshomeostase in de zwavelmetabole routes.

Bovendien vonden ze in alle drie de ziektegroepen associaties met de bacteriële taxa Bilophila en Desulfovibrio, die een rol spelen bij de synthese en afbraak van DHPS. De toename van de Bilophila-concentratie kwam overeen met de observatie dat patiënten met AD, ALS en PD minder DHPS in hun ontlasting hadden dan gezonde proefpersonen.

Bilophila kan DHPS afbreken tot waterstofsulfide, en waterstofsulfide-accumulatie wordt geassocieerd met mitochondriale disfunctie, waarvan bekend is dat het bijdraagt aan de ontwikkeling van NDD. Waterstofsulfide wordt geassocieerd met bekende kenmerken van NDD, waaronder ontsteking, oxidatieve stress en darmdysbiose.

De auteurs opperden dat de nieuwe studie DHPS aanwijst als een ‘ontbrekende schakel’ in ons huidige begrip van de mechanismen die NDD koppelen aan zwavelmetabolisme, mitochondriale disfunctie en neuro-ontsteking.