Volgens een nieuwe publicatie in Science Translational Medicine zou de vervanging van een aantal ‘slechte’ darmbacteriën door ‘goede’ de ziekte van Crohn kunnen behandelen. Onderzoekers hebben een bacterieel enzym geïdentificeerd die achter de disbalans in de darmflora bij Crohn’s zit.

Verwijdering van ‘slechte’ darmbacteriën

Een onderzoeksteam van de Pennsylvania State University identificeerde een bacterieel enzym en stelt dat de verwijdering van een behoorlijk aantal darmbacteriën verbetering kan brengen bij de ziekte van Crohn. Na de verwijdering zou een aantal goede bacteriën geherintroduceerd moeten worden, die het specifieke enzym (urease) niet hebben. Urease is afkomstig van afkomstig van Bacteroides, Proteus, Klebsiella.

Senior auteur van de studie, Gary D. Wu, zegt:

“Omdat dit enzym betrokken is bij het ontstekingsproces dat bij Crohn’s speelt, kan het een doelgerichte oplossing zijn. Het idee is dat we de compositie van het darm microbioom op zo’n manier kunnen bouwen, dat dit enzym voortaan ontbreekt.”

Disbalans in de darmflora

Een disbalans in het darm microbioom houdt in dat zich in de darmflora meer ‘slechte’ dan ‘goede’ bacteriën bevinden. Dit wordt ook wel dysbiose genoemd. Disbiose wordt veroorzaakt door stressoren, zoals onder andere darm ontsteking, antibiotica of voeding. Aangenomen wordt dat Crohn’s en andere ziekten gevoed worden door een dysbiose van het darm microbioom.

In een reeks studies op muizen en mensen ontdekten de onderzoekers dat bepaalde typen ‘slechte’ bacteriën zich voeden met urea, een afvalproduct dat terug kan komen in de darmen. Deze bacteriën, Proteobacteria, spelen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van een dysbiose.

Stikstof stofwisseling

De slechte bacteriën die het enzym urease herbergen, zetten urea om in ammoniak en dit wordt vervolgens opnieuw geabsorbeerd door bacteriën om aminozuren te maken die in verband staan met de dysbiose bij Crohn’s. De goede bacteriën gedragen zich waarschijnlijk niet op deze manier, en kunnen om deze reden een mogelijke behandelwijze bieden om het darm microbioom in een gezondere staat te krijgen.

Wu meldt dat de studie belangrijk is omdat het toont dat de omzetting van stikstof in bacteriën een belangrijk proces is bij het ontstaan van een disbalans in de darmflora. Het laat tevens zien dat één enzym de gehele samenstelling van de darmbacteriën kan reconfigureren.

Om de rol van het stikstof metabolisme te bestuderen voerde het team een metabolomic analyse uit om de kleine moleculen van 90 patiënten met Crohn’s en 26 gezonde kinderen in kaart te brengen.

Uit de analyses bleek dat de fecale aminozuren -een resultaat van het bacteriële stikstof metabolisme- duidelijk in verband stonden met Crohn’s, dysbioses en een overvloedige aanwezigheid van Proteobacteria bij de patiënten. Aan de hand hiervan bestudeerde het team de stikstof metabolisme activiteit bij muizen om de mechanismen verder bloot te kunnen leggen.

Om aan te tonen dat urease het bacteriële stikstof metabolisme reguleert en tot een dysbiose leidt, moest het microbioom eerst schoongeveegd worden voordat er een andere configuratie tot stand kon worden gebracht. Dit was het team eerder gelukt bij muizen, door ze antibiotica (vancomycine en neomycine) en polyethyleen glycol (PEG) toe te dienen. Dit alles verlaagde de bacteriële verontreiniging voldoende zodat een nieuwe bacteriële kolonie geïntroduceerd kon worden.

Nieuw darm microbioom

Net als bij de muizen, kregen 5 mensen dezelfde twee antibiotica en PEG. Ook bij hen verlaagde dit succesvol de bacteriële verontreiniging in het spijsverteringskanaal (100.000 x meer). Dit suggereert volgens de auteur dat het mogelijk is om de compositie van het darm microbioom te ontwerpen bij patiënten met een inflammatoire darmziekte.

Wu:

“Nu we effectief de bacteriële verontreiniging bij mensen kunnen verlagen, kan het nu goed mogelijk zijn om het microbioom in een andere configuratie te bouwen, zoals we bereikt hebben bij de muizen. Hoewel we hier dichtbij zitten, valt er nog genoeg werkt te doen.”

Op dit moment voert het team een therapeutische klinische studie uit bij patiënten met  Crohn’s, waarbij de strategie uit deze studie gebruikt wordt.