Darmbacteriën gebruiken onze stervende cellen als brandstof voor infecties
Onderzoekers van het Vlaams Instituut voor Biotechnologie-Universiteit Gent (VIB-UGent) hebben samen met Amerikaanse collega's ontdekt hoe darmbacteriën voedingsstoffen kunnen benutten die vrijkomen uit stervende cellen en zo darminfecties kunnen veroorzaken. Mogelijk kan het beperken van de afgifte van die stoffen door stervende darmcellen op termijn leiden tot nieuwe therapieën .
Twee schijnbaar verschillende onderzoeksgebieden worden al lang bestudeerd: hoe bepaalde bacteriën onze darmkanalen koloniseren en hoe onze eigen cellen afsterven. Maar is er een verband tussen beide processen?
Dat is waar dokter Christopher Anderson en zijn collega’s in het team van professor Kodi Ravichandran (VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek) zich op focusten. Als stervende cellen stoffen afscheiden die kunnen worden herkend door gezonde naburige cellen, wat houdt andere organismen, zoals darmbacteriën, dan tegen om deze stoffen te herkennen?
"We weten al decennia dat het afsterven van cellen indirect bacteriële infecties kan beïnvloeden door de immuunrespons van het lichaam te veranderen. In ons labo bestuderen we ook hoe stervende cellen communiceren met hun buren. In dit onderzoek leggen we een link tussen beide focusvelden", zei Ravichandran.
Uit onderzoek in cellen uit gezonde muisingewanden vonden de wetenschappers dat cellen van het darmepitheel - het binnenste laagje van de darm - bepaalde moleculen actief produceren en uitstoten wanneer ze sterven. Darmbacteriën zoals Salmonella en Escherichia coli kunnen deze moleculen direct waarnemen en gebruiken.
'DINNR' voor bacteriën
De onderzoekers toonden aan dat deze relatie tussen stervende cellen en darmbacteriën, die zij 'death-induced nutrient release' (DINNR) noemen, plaatsvindt bij verschillende ziektes.
Darmbacteriën kunnen moleculen uit stervende cellen gebruiken om ‘voet aan land’ te krijgen tijdens voedselvergiftiging, ontstekingsaandoeningen (zoals inflammatoire darmziekte (IBD) of de ziekte van Crohn), en door chemotherapie veroorzaakte mucositis (ontsteking van de slijmvliezen).
Dit laatste is een van de belangrijkste bijwerkingen bij kankerpatiënten die chemotherapie ondergaan, en het kan de werkzaamheid van de behandeling verminderen. Bovendien hebben kankerpatiënten die chemotherapie krijgen een aanzienlijk groter risico op het ontwikkelen van bijkomende infecties.
Belangrijke nieuwe inzichten voor infecties die verband houden met chemotherapie
"Deze relatie tussen chemotherapie en bacteriële infecties was bijzonder interessant voor ons", zei Anderson, die het onderzoek leidde.
"In tegenstelling tot door voedsel overgedragen infecties of opflakkeringen van IBD of de ziekte van Crohn, waarbij een patiënt niet weet wanneer hij zal worden 'aangevallen', weten artsen precies wanneer ze chemotherapie aan kankerpatiënten toedienen. Dit betekent dat we een therapeutisch venster hebben waar we kunnen proberen een soort combinatietherapie te ontwikkelen om een deel van deze brandstof voor bacteriën te beperken."
De onderzoekers vonden ook dat het beperken van de afgifte van voedingsstoffen uit stervende cellen dieren kon beschermen tegen infectie. Hierbij was het niet nodig om het celdoodproces zelf te stoppen.
Volgens Anderson zou dit grote gevolgen kunnen hebben voor de ontwikkeling van toekomstige therapieën.
"Erg boeiend is dat we de dood zelf niet hoeven te bedriegen om nog enige bescherming te zien. We hoeven niet op zoek te gaan naar de heilige graal. Als we sommige van de voedingsstoffen die vrijkomen tijdens celdood kunnen aanpassen of beperken, kunnen we de patiëntenzorg verbeteren. Zoals bij elk fundamenteel onderzoek, is er meer werk aan de winkel, maar hiermee kunnen we mogelijk toekomstige therapieën ontwikkelen."
De studie van het team van het VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek, in samenwerking met onderzoekers van de University of Virginia School of Medicine in Charlottesville en het Sloan Kettering Institute in New York, is gepubliceerd in Nature. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van VIB-UGent.
Doorbraak in onderzoek is geen doorbraak in geneeskunde
Een doorbraak in een onderzoek betekent niet hetzelfde als een doorbraak in de geneeskunde. De verwezenlijkingen van VIB-onderzoekers kunnen de basis vormen voor nieuwe therapieën, maar het traject om die te ontwikkelen, kan nog jaren in beslag nemen.
Dit kan veel vragen oproepen en daarom stelt het VIB een e-mailadres ter beschikking, waar iedereen met vragen over dit en ander medisch gericht onderzoek terechtkan: patienteninfo@vib.be.