Obesitas, Diabetes, Metabool syndroom

Het is bekend dat het voedingspatroon de samenstelling van het microbioom sterk beïnvloedt (1,2). De beïnvloeding is geen eenrichtingsverkeer, bijvoorbeeld tussen de darmwandcellen, cellen van het immuunsysteem, en het microbioom (3). Ziekten die een sterke relatie met een verstoord metabolisme hebben zijn:

Obesitas
Obesitas is een risicofactor voor een groot aantal ziekten, zoals diabetes type 2, hart- en vaatziekten, en diverse soorten kanker (4). De opbouw van lichaamsgewicht vereist voedingsstoffen die via de darmen worden opgenomen en het ligt daarom voor de hand om een mogelijke invloed van het darm-microbioom te onderzoeken. De eerste studies die een overtuigend verband lieten zien tussen lichaamsgewicht en microbioom werden uitgevoerd met steriele muizen (zonder darm-microbioom), die veel magerder bleven dan normale muizen ondanks dat ze meer aten. Transplantatie van het microbioom van normale muizen naar deze steriele soortgenoten leidt tot een flinke toename van lichaamsgewicht en transplantatie van het microbioom uit obese muizen leidt tot nog grotere toename van lichaamsgewicht (1,4,5). Dit is een sterke aanwijzing voor een oorzakelijk verband tussen het microbioom en obesitas (5). Bij mensen met obesitas worden verschillen in microbioom samenstelling ten opzichte van magere mensen aangetroffen (5). Deze afwijkingen in microbioom worden minder als patiënten afvallen (onafhankelijk van het type dieet) en waarbij de normalisering van het microbioom bovendien correleert met de afname van het lichaamsgewicht en niet met de hoeveelheid calorieën die ze consumeren (4). In een studie waarin mensen met obesitas een ‘poeptransplantatie’ kregen, was het resultaat een verminderde insulineresistentie, maar nog geen meetbaar lager lichaamsgewicht na zes weken (5-7). Desondanks laat dit de potentie zien van interventies die rechtstreeks het microbioom beïnvloeden, want insulineresistentie speelt een belangrijke rol bij obesitas en gerelateerde ziekten en normalisatie van de insulinegevoeligheid is een belangrijke eerste stap naar een verbeterde metabole gezondheid.

Het metabool syndroom
Deze aandoening is te zien als het verbindende element tussen alle metabole ziekten die hier worden besproken. Het metabool syndroom wordt gekenmerkt door obesitas, een verstoord lipidenprofiel, glucose-intolerantie, hoge bloeddruk, en een verhoogd risico op hart- en vaatziekten en diabetes type 2 (8,9). Daarmee zijn de aanwijzingen voor een rol van het microbioom bij bijvoorbeeld obesitas, verstoorde glucose metabolisme en diabetes ook van toepassing op het metabool syndroom (1,4,5,8). Deze aanwijzingen betreffen o.a. de er een oorzakelijke verband is tussen microbioom transplantatie en gewichtstoename bij proefdieren, dat er verschillen worden gevonden in samenstelling en diversiteit van het microbioom tussen magere en obese personen en tussen mensen met en zonder diabetes, en het gegeven dat het microbioom invloed heeft op systemische laaggradige ontsteking. De onder het onderwerp obesitas genoemde studie met ‘poeptransplantatie’ bij obese personen betrof mensen met een vastgesteld metabool syndroom en het feit dat de systemische insulineresistentie flink verbeterde, is een sterke aanwijzing dat aanpassing van het microbioom een gunstig effect kan hebben op de kenmerken van het metabool syndroom (6,7).

Diabetes mellitus type 1
Hierbij worden de insuline-producerende beta-cellen in de alvleesklier vernietigd door een autoimuunreactie (10). Er is wereldwijd een grote toename van diabetes type 1 die niet verklaard kan worden door genetische factoren (11). In proefdieronderzoek blijkt aanpassing van het microbioom via antibiotica, probiotica, of poeptransplantatie het verloop van diabetes type 1 te beïnvloeden. Ook in mensen blijkt er een correlatie tussen antibioticagebruik en diabetes type 1. Er zijn verschillende aanwijzingen gevonden voor de aanwezigheid en rol van een zogenaamde ‘lekke darm’ (leaky gut) bij diabetes type 1 patiënten, wat kan resulteren in immuunreacties die kunnen leiden tot de vernietiging van beta-cellen (10). Net als bij veel andere ziekten, worden ook bij diabetes type 1 afwijkingen gevonden in de samenstelling en diversiteit van het microbioom (10,12). Van bijzonder belang bij diabetes type 1 is dat dit vaak al op jonge leeftijd ontstaat en dat het microbioom van kinderen sterke verandering doormaakt. Bij kinderen met genetische aanleg blijkt er al voordat autoimmuunreacties tegen beta-cellen worden waargenomen een verschil te zijn tussen het microbioom van degenen die later diabetes type 1 ontwikkelen en zij die dat niet ontwikkelen, waarbij de verschillen groter lijken te worden rond de periode dat de kinderen met vast voedsel beginnen (13). Tot slot zijn er eerste aanwijzingen dat zeer vroege toepassing van probiotica (in de eerste vier weken na de geboorte) bij kinderen met een genetische aanleg voor diabetes type 1, leidt tot een lager risico op autoimmuunactiviteit tegen beta-cellen, wat kan helpen om het ontstaan van diabetes type 1 uit te stellen of te voorkomen (13).

Diabetes mellitus type 2
De precieze wijze waarop diabetes type 2 ontstaat is nog niet geheel bekend (11). Zeker is dat de regulatie van bloedsuiker (glucoseregulatie) ontregeld raakt door afnemende insuline aanmaak in de context van insulineresistentie. Interessant hierbij is dat, zoals pas recent duidelijk begint te worden, de darmen de glucose-homeostase kan beïnvloeden (14). Een belangrijk punt in het licht van een verstoorde glucoseregulatie als centrale kenmerk van diabetes type 2, is dat de darmen informatie over de eigenschappen van de geconsumeerde voeding detecteren en communiceren aan andere organen en dat dit een meetbaar effect heeft op de diverse vormen van regulatie, waaronder de glucoseregulatie. Het microbioom speelt een rol in deze detectie en communicatie van informatie over de voeding (14). Bij diabetes type 2 speelt bovendien ook een verhoogde ontstekingsgraad een rol en, zoals in de introductie ook al opgemerkt, het microbioom beïnvloedt dit (4,15). Daarnaast is gebleken dat een lage diversiteit van het microbioom gecorreleerd is aan o.a. laaggradige ontsteking en insulineresistentie en, omgekeerd, dat bij diabetici de samenstelling van het microbioom afwijkt van gezonde personen (4,15). De eerste klinische studies met probiotica laten op korte termijn bovendien voorzichtige positieve effecten op bepaalde parameters zoals insulineresistentie en HbA1c zien (16).

Referenties

1. Janssen AWF, Kersten S. The role of the gut microbiota in metabolic health. FASEB J Off Publ Fed Am Soc Exp Biol. 2015;29:3111–23. 

2. David LA, Maurice CF, Carmody RN, Gootenberg DB, Button JE, Wolfe BE, Ling AV, Devlin AS, Varma Y, Fischbach MA, et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature. 2013;559–63. 

3. Shulzhenko N, Morgun A, Hsiao W, Battle M, Yao M, Gavrilova O, Orandle M, Mayer L, Macpherson AJ, McCoy KD, et al. Crosstalk between B lymphocytes, microbiota and the intestinal epithelium governs immunity versus metabolism in the gut. Nat Med. 2011;17:1585–93. 

4. Barlow GM, Yu A, Mathur R. Role of the Gut Microbiome in Obesity and Diabetes Mellitus. Nutr Clin Pract Off Publ Am Soc Parenter Enter Nutr. 2015;30:787–97. 

5. Meijnikman AS, Gerdes VE, Nieuwdorp M, Herrema H. Evaluating Causality of Gut Microbiota in Obesity and Diabetes in Humans. Endocr Rev. 2017; 

6. Marotz CA, Zarrinpar A. Treating Obesity and Metabolic Syndrome with Fecal Microbiota Transplantation. Yale J Biol Med. 2016;89:383–8. 

7. Vrieze A, Nood EV, Holleman F, Salojärvi J, Kootte RS, Bartelsman JFWM, Dallinga–Thie GM, Ackermans MT, Serlie MJ, Oozeer R, et al. Transfer of Intestinal Microbiota From Lean Donors Increases Insulin Sensitivity in Individuals With Metabolic Syndrome. Gastroenterology. 2012;143:913-916.e7. 

8. Mazidi M, Rezaie P, Kengne AP, Mobarhan MG, Ferns GA. Gut microbiome and metabolic syndrome. Diabetes Metab Syndr. 2016;10:S150-157. 

9. Festi D, Schiumerini R, Eusebi LH, Marasco G, Taddia M, Colecchia A. Gut microbiota and metabolic syndrome. World J Gastroenterol WJG. 2014;20:16079–94. 

10. Gomes AC, Bueno AA, de Souza RGM, Mota JF. Gut microbiota, probiotics and diabetes. Nutr J. 2014;13:60. 

11. Semenkovich CF, Danska J, Darsow T, Dunne JL, Huttenhower C, Insel RA, McElvaine AT, Ratner RE, Shuldiner AR, Blaser MJ. American Diabetes Association and JDRF Research Symposium: Diabetes and the Microbiome. Diabetes. 2015;64:3967–77. 

12. Dunne JL, Triplett EW, Gevers D, Xavier R, Insel R, Danska J, Atkinson MA. The intestinal microbiome in type 1 diabetes. Clin Exp Immunol. 2014;177:30–7. 

13. Knip M, Honkanen J. Modulation of Type 1 Diabetes Risk by the Intestinal Microbiome. Curr Diab Rep. 2017;17:105. 

14. Haluzík M, Kratochvílová H, Haluzíková D, Mráz M. Gut as an emerging organ for the treatment of diabetes: focus on mechanism of action of bariatric and endoscopic interventions. J Endocrinol. 2018;237:R1–17. 

15. Tilg H, Moschen AR. Microbiota and diabetes: an evolving relationship. Gut. 2014;63:1513–21. 

16. Kasińska MA, Drzewoski J. Effectiveness of probiotics in type 2 diabetes: a meta-analysis. Pol Arch Intern Med. 2015;125:803–13.