Bijproducten van de darmmicrobiota circuleren in de bloedbaan en reguleren de fysiologische processen van de gastheer, waaronder immuniteit, metabolisme en hersenfuncties. Wetenschappers van het Institut Pasteur (een partneronderzoeksorganisatie van Université Paris Cité), Inserm en het CNRS hebben ontdekt dat hypothalamische neuronen in een diermodel direct variaties in bacteriële activiteit detecteren en de eetlust en lichaamstemperatuur dienovereenkomstig aanpassen. Deze bevindingen tonen aan dat er een directe dialoog plaatsvindt tussen de darmmicrobiota en de hersenen, een ontdekking die zou kunnen leiden tot nieuwe therapeutische benaderingen voor het aanpakken van metabole aandoeningen zoals diabetes en obesitas. De bevindingen worden op 15 april 2022 gepubliceerd in Science.
De darm is het grootste reservoir van bacteriën in het lichaam. Een groeiend aantal bewijzen onthult de mate van onderlinge afhankelijkheid tussen gastheren en hun darmmicrobiota, en benadrukt het belang van de darm-hersen-as. Aan het Institut Pasteur, neurobiologen van de Eenheid Perceptie en Geheugen (Institut Pasteur/CNRS)[1], immunobiologen van de Eenheid Micro-omgeving en Immuniteit (Institut Pasteur/Inserm), en microbiologen van de Biologie en Genetica van de Eenheid Bacteriële Celwand ( Institut Pasteur/CNRS/Inserm)[2] hebben hun expertise gedeeld om te onderzoeken hoe bacteriën in de darm de activiteit van bepaalde neuronen in de hersenen rechtstreeks controleren.
De wetenschappers concentreerden zich op de NOD2-receptor (nucleotide-oligomerisatiedomein) die zich in meestal immuuncellen bevindt. Deze receptor detecteert de aanwezigheid van muropeptiden, de bouwstenen van de bacteriële celwand. Bovendien is eerder vastgesteld dat varianten van het gen dat codeert voor de NOD2-receptor geassocieerd zijn met spijsverteringsstoornissen, waaronder de ziekte van Crohn, evenals neurologische aandoeningen en stemmingsstoornissen. Deze gegevens waren echter onvoldoende om een directe relatie tussen neuronale activiteit in de hersenen en bacteriële activiteit in de darm aan te tonen. Dat blijkt uit het consortium van wetenschappers in de nieuwe studie.
Met behulp van hersenbeeldvormingstechnieken observeerden de wetenschappers aanvankelijk dat de NOD2-receptor bij muizen tot expressie wordt gebracht door neuronen in verschillende hersengebieden, en in het bijzonder in een gebied dat bekend staat als de hypothalamus. Vervolgens ontdekten ze dat de elektrische activiteit van deze neuronen wordt onderdrukt wanneer ze in contact komen met bacteriële muropeptiden uit de darm. “Muropeptiden in de darm, het bloed en de hersenen worden beschouwd als markers van bacteriële proliferatie”, legt Ivo G. Boneca uit, hoofd van de biologie en genetica van de bacteriële celwandeenheid van het Institut Pasteur (CNRS/Inserm). Omgekeerd, als de NOD2-receptor afwezig is, worden deze neuronen niet langer onderdrukt door muropeptiden. Bijgevolg verliezen de hersenen de controle over de voedselinname en de lichaamstemperatuur. De muizen worden zwaarder en zijn vatbaarder voor het ontwikkelen van diabetes type 2, vooral bij oudere vrouwtjes.
In deze studie hebben de wetenschappers het verbazingwekkende feit aangetoond dat neuronen bacteriële muropeptiden direct waarnemen, terwijl men dacht dat deze taak voornamelijk was toegewezen aan immuuncellen. “Het is buitengewoon om te ontdekken dat bacteriële fragmenten direct inwerken op een hersencentrum dat zo strategisch is als de hypothalamus, waarvan bekend is dat het vitale functies beheert, zoals lichaamstemperatuur, voortplanting, honger en dorst”, zegt Pierre-Marie Lledo, CNRS-wetenschapper en hoofd van de afdeling Perceptie en Geheugen van het Institut Pasteur.
De neuronen lijken dus bacteriële activiteit (proliferatie en sterfte) te detecteren als een directe graadmeter voor de impact van voedselinname op het darmecosysteem. “Overmatige inname van een bepaald voedingsmiddel kan de onevenredige groei van bepaalde bacteriën of pathogenen stimuleren, waardoor het darmevenwicht in gevaar komt”, zegt Gérard Eberl, hoofd van de afdeling Micro-omgeving en immuniteit van het Institut Pasteur (Inserm).
De impact van muropeptiden op hypothalamische neuronen en metabolisme roept vragen op over hun mogelijke rol in andere hersenfuncties en kan ons helpen het verband tussen bepaalde hersenziekten en genetische varianten van NOD2 te begrijpen. Deze ontdekking maakt de weg vrij voor nieuwe interdisciplinaire projecten op de grens tussen neurowetenschappen, immunologie en microbiologie, en uiteindelijk voor nieuwe therapeutische benaderingen van hersenziekten en stofwisselingsstoornissen zoals diabetes en obesitas.
[1] Deze onderzoekseenheid staat ook bekend als het “Genes, Synapses and Cognition Laboratory” (Institut Pasteur/CNRS). Paris Brain Institute (CNRS/Inserm/Sorbonne Université/AP-HP) heeft ook bijgedragen aan deze bevindingen.
[2] De naam van de CNRS-eenheid is de “Integratieve en Moleculaire Microbiologie-eenheid” en de naam van de Inserm-eenheid is de “Host-Microbe Interactions and Pathophysiology Unit” (Institut Pasteur/CNRS/Inserm).
Verhaalbron:
Materialen geleverd door Pasteur Instituut. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Bijproducten van de darmmicrobiota circuleren in de bloedbaan en reguleren de fysiologische processen van de gastheer, waaronder immuniteit, metabolisme en hersenfuncties. Wetenschappers hebben ontdekt dat hypothalamische neuronen in een diermodel direct variaties in bacteriële activiteit detecteren en de eetlust en lichaamstemperatuur dienovereenkomstig aanpassen. Deze bevindingen tonen aan dat er een directe dialoog plaatsvindt tussen de darmmicrobiota en de hersenen, een ontdekking die zou kunnen leiden tot nieuwe therapeutische benaderingen voor het aanpakken van metabole aandoeningen zoals diabetes en obesitas.
Datum van publicatie: 16 april 2022
Bron: Klimaat | Top milieunieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–