Gewone voedingsmiddelen veranderen de darmbacteriën door virussen te beïnvloeden
Een groep onderzoekers heeft het idee van voeding als medicijn een stap dichterbij gebracht. Ze hebben bepaalde veelvoorkomende voedingsmiddelen geïdentificeerd die ons microbioom veranderen.
In de wetenschap van vandaag zijn voedsel en darmbacteriën twee onderwerpen die gegarandeerd interesse en debat zullen aanwakkeren. Beide zijn natuurlijk met elkaar verbonden, en een nieuwe studie richt zich op enkele subtiliteiten van deze relatie.
Het ontbreken van een gezonde populatie darmbacteriën brengt onze gezondheid in gevaar; hetzelfde geldt als we geen gezond dieet volgen. Wetenschappers begrijpen echter niet helemaal de exacte impact van specifieke voedingsmiddelen op darmbacteriën.
Deze kenniskloof is gedeeltelijk te wijten aan de ongelooflijke complexiteit van het microbioom. Een factor die het water vertroebelt, zijn bacteriofagen, of kortweg fagen.
De faag
Fagen zijn virussen die alleen bacteriën aanvallen. In de darmen overtreffen deze virussen de duizelingwekkende hoeveelheid darmbacteriën.
Elke faag valt alleen een specifiek type bacterie aan, wat betekent dat het de niveaus van darmbacteriën kan beïnvloeden. Fagen hebben bacteriën nodig om te leven, dus als er geen bacteriën zijn, kunnen de fagen niet overleven.
Dit betekent dat alle voedingsmiddelen die fagen beïnvloeden, darmbacteriën kunnen beïnvloeden en vice versa. Als de populatie van één type faag bijvoorbeeld toeneemt, zullen de bacteriën die ze consumeren afnemen, waardoor er mogelijk ruimte ontstaat voor een andere bacteriesoort om zich te vermenigvuldigen.
Op deze manier kunnen virussen het algehele microbioom beïnvloeden - door een soort te snoeien, bieden ze ruimte voor andere soorten om zich te vullen.
Overschakelen van profage
De meeste fagen in de darm zijn aanwezig in een slapende vorm - hun DNA is geïntegreerd in het genoom van de bacterie. In deze vorm worden ze profagen genoemd.
Wetenschappers hebben bepaalde verbindingen geïdentificeerd die ervoor zorgen dat profagen terugkeren naar hun actieve vorm. Wanneer dit gebeurt, springen honderden nieuwe fagen uit de bacteriële cel, waarbij de gastheer wordt gedood en andere bacteriën worden aangevallen; deze verbindingen omvatten sojasaus, nicotine en sommige antibiotica, zoals ciprofloxacine. Tot op heden is de lijst van faagbevorderende verbindingen relatief kort.
Het is essentieel om te achterhalen welke chemicaliën de faagactiviteit voeden. Omdat fagen bacteriën aanvallen en doden, als we begrijpen hoe we ze moeten manipuleren, kunnen ze werken als krachtige, natuurlijke antibiotica.
Een recente studie had tot doel de lijst van verbindingen die faagactiviteit induceren uit te breiden. De wetenschappers van de San Diego State University, CA, publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift DarmmicrobenZe hopen dat hun resultaten de "mogelijkheid zullen introduceren om voeding te gebruiken om opzettelijk het menselijke darmmicrobioom te landschapen via profaaginductie."
"We zouden bepaalde aandoeningen daadwerkelijk kunnen aanpakken door het voedsel dat we consumeren aan te passen, wat de microbiële diversiteit zal beïnvloeden, wat op zijn beurt de gezondheid en ziekten zal beïnvloeden."
Onderzoeksmedewerker Lance Boling
Om dit te onderzoeken, kozen de onderzoekers een breed scala aan verbindingen die de faagactiviteit zouden kunnen beïnvloeden. Ze selecteerden een reeks bacteriën uit twee phyla die veel voorkomen in de darmen: Bacteroidetes en Firmicutes. Ze omvatten zowel gunstige als pathogene bacteriestammen.
Van 117 voedselverbindingen beperkten ze hun zoektocht tot slechts 28. De onderzoekers observeerden de groei van bacteriën in de aanwezigheid van elke specifieke verbinding; ze observeerden ook de groei zonder de verbinding als controle. Vervolgens gebruikten ze flowcytometrie, een proces dat gevoelig genoeg is om onvoorstelbaar kleine virusdeeltjes te detecteren.
Welke voedingsmiddelen hebben invloed op fagen?
Van de 28 kandidaten produceerden 11 verbindingen niveaus van virusdeeltjes met een hogere snelheid dan de controles, wat betekent dat ze de faagactiviteit beïnvloedden.
Enkele van de meest significante faagboosts vonden plaats in de aanwezigheid van kruidnagel, propolis (een verbinding geproduceerd door bijen), uva ursi (ook bekend als kinnikinnick of beredruif) en aspartaam.
De krachtigste profaag-inductor was stevia, een van planten afkomstige suikervervanger. Bij sommige soorten van de bacteriestammen verhoogde stevia het aantal virusdeeltjes met meer dan 400%.
Omgekeerd verminderde sommige voedingsmiddelen het aantal virusdeeltjes; met name rabarber, fernet (een soort Italiaanse likeur), koffie en oregano.
Om de zaken nog ingewikkelder te maken, verhoogden sommige verbindingen de faagactiviteit die bij sommige bacteriën werd geassocieerd, maar verminderden ze de faagactiviteit die bij andere betrokken was; deze verbindingen zijn onder meer tandpasta, grapefruitzaadextract en granaatappel.
Volgens de auteurs was een van de krachtigste antibacteriële voedingsmiddelen hete tabasco-saus, die "de groei van alle drie [gastro-intestinale] soorten verminderde, behalve de opportunistische ziekteverwekker. P. aeruginosa, met gemiddeld 92%. "
Tabasco bevat azijn, maar als ze azijn alleen testten, verminderde het de bacteriegroei met 71%. Ze geloven dat capsaïcine - de pittige verbinding in chili - de extra antibacteriële eigenschappen kan verklaren. Bij de experimenten met tabasco werden echter geen virusdeeltjes gevonden, dus het is onwaarschijnlijk dat fagen erbij betrokken zijn.
De toekomst
Deze bevindingen zijn belangrijk. Wetenschappers weten nu dat het microbioom onze lichamelijke en geestelijke gezondheid kan beïnvloeden; het kan ook ontstekingen veroorzaken en het risico op kanker verhogen. Als wetenschappers kunnen uitzoeken hoe ze het microbioom op specifieke manieren kunnen veranderen, kunnen ze deze risico's in theorie wegnemen of verkleinen.
Zoals een van de auteurs, Forest Rohwer, uitlegt: "Het vermogen om specifieke bacteriën te doden, zonder anderen te beïnvloeden, maakt deze verbindingen erg interessant."
De nieuwe lijst van verbindingen is natuurlijk niet volledig, zoals Rohwer zegt: "Er zijn waarschijnlijk duizenden verbindingen die nuttig zouden zijn om ongewenste bacteriën te elimineren."
De auteurs hopen dat wetenschappers op deze manier zullen doorgaan. Ze leggen ook uit dat wetenschappers moeten proberen de moleculaire mechanismen te achterhalen die de faag omzetten van inactiviteit naar activiteit.
