Een gezond microbioom bestaat uit een rijke diversiteit aan ‘goede’ en ‘schadelijke’ bacteriën die elkaar in balans houden. Ze zorgen voor een goede spijsvertering, prikkelen ons afweersysteem en houden de darm gezond. Welke bacteriën er voorkomen in het microbioom hangt voor een groot deel af van externe factoren. Dus van wat je eet en drinkt, waar je woont, of je veel beweegt, stress hebt, ziek bent, medicijnen gebruikt, rookt; wetenschappers onderscheiden meer dan 100 factoren die van invloed zijn op je darmflora.
Geen microbioom is daarom hetzelfde, wat het net zo uniek en persoonlijk maakt als een vingerafdruk. Het is alleen een stuk minder stabiel omdat het aan verandering onderhevig is.
Sasha Zhernakova onderzoekt al jaren door welke factoren het microbioom wordt gevormd en hoe het verandert. Ze gebruikt hiervoor gegevens uit Lifelines, het grootschalige bevolkingsonderzoek onder de inwoners van Noord-Nederland en richt zich zowel op omgevings- als erfelijke factoren.
“Het merendeel van de bacteriën wordt beïnvloed door de omgeving, maar sommige bacteriën ook door je genen”, zegt ze. “Dat weten we van bijvoorbeeld tweelingenstudies.”
In een recente studie die ze publiceerde in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Genetics beschrijft Zhernakova een interessante ontdekking bij personen met een lactose-intolerantie: “Om de lactose in melkproducten te kunnen verteren, heb je het enzym lactase nodig. Als je lichaam dat niet of te weinig aanmaakt, iets wat je genen bepalen, komt de lactose onverteerd in de dikke darm terecht. Dat geeft klachten.
“We zagen echter dat mensen met een lactose-intolerantie evenveel melkproducten consumeerden als personen die het lactase-enzym wel aanmaken. De darmflora van personen met lactose-intolerantie bleek een hogere concentratie bifidobacteriën te bevatten die de lactose kunnen afbreken. Hoe meer melk ze dronken, hoe meer ze van deze bacterie in hun darm hadden. De bifidobacterie zorgt er mogelijk voor dat deze personen alsnog melk kunnen drinken.”
Uit een grote, internationale studie blijkt dat dit fenomeen alleen te zien is bij volwassenen: “Kinderen hebben sowieso een hoge concentratie bifidobacteriën in hun darmen, ongeacht hun genenpakketje.”
Een andere onderzoeksrichting van Zhernakova is de ontwikkeling van het darmmicrobioom van baby’s tijdens het eerste levensjaar. Welke factoren zijn daarbij belangrijk en welke effecten hebben ze op bijvoorbeeld darmklachten, allergieën en glutenovergevoeligheid?
“De darmflora van een pasgeboren baby bevat heel weinig bacteriën”, zegt Zhernakova. “De baby krijgt bacteriën mee via het geboortekanaal en de huid van de moeder, en via voeding. We bestuderen onder meer het microbioom van moedermelk, de bacteriën die daarin aanwezig zijn, hoe ze het microbioom van baby’s vormgeven en welke gezondheidseffecten ze hebben.”
Zhernakova heeft zojuist een pilotstudie afgerond bij 30 baby’s uit Lifelines Next, de vierde generatie Lifelines-deelnemers. “Daarin zien we hoe het microbioom zich ontwikkelt, hoe het een steeds rijkere diversiteit aan bacteriën krijgt, afkomstig van zowel de moeder als de omgeving. We volgen deze kinderen een aantal jaren in Lifelines Next en daarna hopen we ze in de ‘gewone’ Lifelines verder te volgen zodat we de gezondheidseffecten op de lange termijn kunnen bestuderen.”
Wat deze studie zo uniek maakt, is dat de ouders van de baby’s ook al onderzocht zijn in Lifelines, aldus Zhernakova: “We kunnen zien hoe hun microbioom dat van de baby beïnvloedt, hoe hun gezondheid in het algemeen is en hoe die de gezondheid van de baby beïnvloedt. Het is daarmee veel breder dan alleen een microbioomstudie.”
Een andere interesse van Zhernakova zijn bacteriofagen, ofwel virussen die bacteriën infecteren. Bacteriofagen kunnen bacteriën doden en daardoor het ecosysteem van het microbioom beïnvloeden. “Er leven meer virussen dan bacteriën in het microbioom”, zegt Zhernakova. “Wij zijn geïnteresseerd in welke virussen dat zijn en hoe ze zich verhouden tot de bacteriën. Wat is de dynamiek in het eerste levensjaar? Wat is het effect van verschillende diëten, bijvoorbeeld?”
Het is heel interessant wat we daarvan kunnen leren voor wat betreft onze gezondheid, zegt Zhernakova. “Sommige bacteriofagen kunnen we misschien in de toekomst gebruiken voor het behandelen van infecties in plaats van antibiotica. Heel belangrijk aangezien antibioticaresistentie een steeds groter probleem wordt. Of als behandeling voor het verbeteren van de algemene gezondheid. Moedermelk bevat bacteriën en waarschijnlijk bacteriofagen die goed zijn voor de gezondheid van baby’s.
“Misschien kunnen we die ook gebruiken om onze gezondheid in het algemeen te verbeteren. Maar dit is nog allemaal toekomstmuziek. Om daar te komen, moeten we eerst beschrijven wat er gebeurt met die bacteriofagen en hoe ze werken. Net zoals we dat ook voor het microbioom hebben gedaan. Dankzij die grote studies zijn er nu een heleboel wetenschappers en bedrijven die microben ontwikkelen die goed zijn voor allerhande toepassingen, zoals voor de behandeling van maag- en darmziekten.”
Het aantal onderzoeken naar het microbioom is nog lang niet uitgeput. “Met het UMCG microbioom-team zijn we net klaar met een grote studie naar gezond en ongezond microbioom bij 10.000 deelnemers uit Lifelines”, zegt Zhernakova.
“Die gegevens bieden heel veel interessante ontdekkingen. Bijvoorbeeld dat het microbioom van mensen die samenleven op elkaar lijkt omdat ze dezelfde omgeving delen, hetzelfde voedsel eten, enzovoort. We zien veel overeenkomsten tussen het microbioom van ouders en thuiswonende kinderen van onder de 18. Boven de 18 dan zien we veel minder overeenkomsten. Wat logisch is, aangezien die vaak niet meer thuis wonen, hun eigen leefstijl hebben en zelf hun voedselkeuzes maken.”
Een andere ontdekking is dat huisdieren ook van invloed lijken te zijn op het microbioom van hun baasjes. Betekent dit soms dat we een aantal microben delen met onze trouwe viervoeters? “Dat weten we nog niet”, zegt Zhernakova, “daarvoor zouden we het microbioom van de individuele dieren moeten bestuderen. Maar ik denk eerder dat regelmatig wandelen met de hond een gunstig effect heeft op de gezondheid van het microbioom van mens én dier.”
Sasha Zhernakova is niet de enige die wetenschappelijk onderzoek doet naar het microbioom. De onderzoeksgroep van het UMCG wordt verder nog geleid door Rinse Weersma, hoogleraar maag- darm- leverziekten, met als onderzoeksrichting chronische darmziekten en het microbioom, en onderzoeker Jingyuan Fu die het microbioom onderzoekt in relatie tot medicijnen. “Er zijn heel veel mensen betrokken bij dit werk, onder wie PhD-studenten, postdoctoraal onderzoekers en labanalisten”, zegt Zhernakova. Ze noemt in het bijzonder medisch microbioloog Hermie Harmsen die de functionele analyse van bacteriën leidt, en Rector Magnificus van de RUG en hoogleraar Humane Genetica Cisca Wijmenga: “Cisca heeft het onderzoek naar het microbioom in Lifelines geïnitieerd en wereldwijd baanbrekende studies gedaan en opgezet naar de rol van genen bij chronische ziekten.”
