De darmbarrière: sleutelspeler in metabole gezondheid

In het eerder gepubliceerde artikel 'Het verband tussen metabole aandoeningen en de darmmicrobiota' kwam de relatie tussen de darmen en metabole leefstijlaandoeningen aan de orde. De darmbarrière speelt een sleutelrol in metabole gezondheid. Deze barrière is de beschermende laag in onze darmen die de binnenkant van ons lichaam scheidt van de buitenkant. Hij laat selectief specifieke stoffen door en houdt tegelijkertijd de doorgang van andere, schadelijke stoffen naar het lichaam tegen. Verstoringen in de darmmicrobiota kunnen leiden tot een verhoogde permeabiliteit (doorlaatbaarheid) van de darmbarrière. Een verhoogde permeabiliteit wordt in verband gebracht met het ontstaan van laaggradige ontstekingen en de ontwikkeling van verschillende chronische ziekten.  

De opbouw van de darmbarrière

De darmbarrière bestaat uit onder meer een slijmlaag, hecht verbonden epitheelcellen in darmwand, antimicrobiële stoffen en immuuncellen.[1] De slijmlaag vormt de eerste verdedigingslinie. Deze bevat eiwitten die voorkomen dat schadelijke bacteriën en stoffen in direct contact komen met de onderliggende epitheelcellen. Ook immuuncellen en antimicrobiële stoffen (zoals defensinen en lysozym) helpen de epitheelcellen te beschermen.[1]

Het darmslijmvlies zelf, dat bestaat uit een enkele laag epitheelcellen, is de sterkste fysieke barrière. Deze cellen zijn nauw met elkaar verbonden door eiwitcomplexen die tight junctions worden genoemd. De tight junctions dichten kieren tussen de cellen af en laten selectief stoffen door naar het lichaam.[2]

Het bewaken van de (darm)gezondheid

De darmbarrière heeft meerdere functies in het bewaken van de gezondheid in de darm, maar ook daarbuiten. In de eerste plaats het reguleren van de doorlaatbaarheid van de darm. Bij gezonde mensen zorgen de darmepitheelcellen voor de opname van essentiële voedingsstoffen, terwijl ze voorkomen dat schadelijke stoffen, gifstoffen en ziekteverwekkers in de bloedbaan terechtkomen. Dit wordt gereguleerd door de fysieke barrière: de enkele laag epitheelcellen. Om deze gezond te houden, is het cruciaal dat schadelijke stoffen uit het beschermende darmslijmvlies worden geweerd.[3]

In de tweede plaats heeft de darmbarrière een immuunfunctie. In deze barrière bevindt zich een aanzienlijk deel van het immuunsysteem van het lichaam: 60 tot 80% van alle immuuncellen. Deze werken samen met de darmcellen om een evenwichtig darmmilieu te bewaken en immuuntolerantie te bevorderen. Dit is belangrijk voor gerichte immuunreacties tegen ziekteverwekkers en voor het ontwikkelen van tolerantie voor onschadelijke bacteriën en voedsel.  

Een derde belangrijke functie van de darmbarrière is de interactie met de darmmicrobiota, de triljoenen microben die in onze darm leven. De darmmicrobiota speelt een essentiële rol in het behoud van de integriteit van de darmbarrière door de productie van slijm te bevorderen en de groei van nuttige bacteriën te ondersteunen. Op zijn beurt helpt de darmbarrière de samenstelling en activiteit van de darmmicrobiota te reguleren, wat invloed heeft op talloze processen in ons lichaam.

Negatieve invloeden op de integriteit van de barrière

De integriteit van de darmbarrière, dat wil zeggen de mate waarin de darmbarrière intact is en naar behoren werkt, wordt beïnvloed door factoren zoals voeding, stress, lichaamsbeweging, gifstoffen en medicijnen. Ook de darmmicrobiota zelf kan de integriteit van de darmbarrière beïnvloeden.  

Als de barrière meer permeabel wordt, kunnen schadelijke bacteriën en stoffen zoals lipopolysacchariden (LPS, delen van de celwand van gramnegatieve bacteriën) uit de darm de bloedbaan binnendringen. Dit leidt tot een (milde) immuunreactie en uiteindelijk tot chronische laaggradige ontstekingen in het hele lichaam. Laaggradige ontstekingen kunnen leiden tot een verminderd vermogen om acute, bedreigende ontstekingen tegen te gaan.[4,5] Ze zijn in tegenstelling tot een acute ontsteking subtiel en niet zelflimiterend, waardoor ze gaan sluimeren.  

Laaggradige ontstekingen worden veroorzaakt door leefstijlfactoren zoals een ongezond voedingspatroon, stress en een zittende leefstijl. Ze gaan niet noodzakelijk gepaard met duidelijke tekenen en symptomen van een ontsteking en worden daarom als klinisch niet relevant beschouwd. Dit type ontsteking is niet acuut of onmiddellijk levensbedreigend, maar kan in de loop van de tijd bijdragen aan de ontwikkeling en progressie van verschillende metabole aandoeningen, zoals T2DM, NAFLD en obesitas.[6] Een intacte darmbarrière speelt een belangrijke rol bij het voorkomen of verminderen van laaggradige ontstekingen.

De rol van de darmmicrobiota

Er zijn sterke aanwijzingen dat de darmmicrobiota en diens metabolieten een rol spelen bij metabole aandoeningen. Talrijke studies tonen aan dat metabole aandoeningen in de basis worden veroorzaakt door onder meer chronische laaggradige ontstekingen, zoals hierboven beschreven.[6]  

De darmmicrobiota is dynamisch, divers en worden door allerlei factoren, waaronder een ongezonde westerse leefstijl met slechte voeding, gebrek aan beweging, te weinig slaap, te veel stress, roken en overmatig alcoholgebruik negatief beïnvloed. Daar staat tegenover dat een gezonde leefstijl en probiotica kunnen bijdragen aan verbetering van de samenstelling van de darmmicrobiota.  

De gunstige invloed van probiotica

Probiotica zijn levende micro-organismen die, wanneer ze in voldoende hoeveelheden worden toegediend, de gezondheid ten goede kunnen komen.[7] Via de interactie met de darmbarrière (versterken van de darmbarrière en zo het verminderen van het lekken van schadelijke stoffen naar de bloedbaan) zijn ze in staat om de metabole gezondheid verbeteren.[8] Ook stimuleren ze het immuunsysteem en het hormonale systeem. Dit kan leiden tot een verbeterde insulinegevoeligheid, een beter bloedlipide profiel (de balans tussen vetachtige stoffen zoals cholesterol en triglyceriden), het verminderen van laaggradige ontstekingen en een beter metabole gezondheid.[9] Met behulp van de juiste probiotica kan een gezonde stofwisseling worden ondersteund en metabole problematiek worden voorkomen.[10-14] Het is dan wel van belang om erop te letten dat de probiotica in preklinisch en klinisch onderzoek een gunstig effect hebben laten zien op een specifieke indicatie.

Referenties

1. Vancamelbeke M, Vermeire S. The intestinal barrier: a fundamental role in health and disease. Expert Rev Gastroenterol Hepatol 2017; 11: 821–34.

2. Zuo L, Kuo W-T, Turner JR. Tight junctions as targets and effectors of mucosal immune homeostasis. Cell Mol Gastroenterol Hepatol 2020; 10: 327–40.

3. Araújo J, Cai J, Stevens J. Prevalence of Optimal Metabolic Health in American Adults: National Health and Nutrition Examination Survey 2009–2016. Metab Syndr Relat Disord 2019; 17: 46–52.

4. Gazal M, Jansen K, Souza LD, et al. Association of interleukin-10 levels with age of onset and duration of illness in patients with major depressive disorder. Braz J Psychiatry 2015; 37: 296–302.

5. Mattos RT, Medeiros NI, Menezes CA, et al. Chronic low-grade inflammation in childhood obesity is associated with decreased IL-10 expression by monocyte subsets. PLoS One 2016; 11: e0168610.

6. Pereira SS, Alvarez-Leite JI. Low-grade inflammation, obesity, and diabetes. Curr Obes Rep 2014; 3: 422–31.

7. Hill C, Guarner F, Reid G, et al. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2014; 11: 506–14.

8. Kocsis T, Molnár B, Németh D, et al. Probiotics have beneficial metabolic effects in patients with type 2 diabetes mellitus: a meta-analysis of randomized clinical trials. Sci Rep 2020; 10: 11787.

9. Zheng Y, Zhang Z, Tang P, et al. Probiotics fortify intestinal barrier function: a systematic review and meta-analysis of randomized trials. Front Immunol 2023; 14: 1143548.

10. Tenorio-Jiménez C, Martínez-Ramírez MJ, Gil Á, Gómez-Llorente C. Effects of Probiotics on Metabolic Syndrome: A Systematic Review of Randomized Clinical Trials. Nutrients 2020; 12: 124.

11. Salgaço MK, Oliveira LGS, Costa GN, Bianchi F, Sivieri K. Relationship between gut microbiota, probiotics, and type 2 diabetes mellitus. Appl Microbiol Biotechnol 2019; 103: 9229–38.

12. Sun Z, Sun X, Li J, et al. Using probiotics for type 2 diabetes mellitus intervention: Advances, questions, and potential. Crit Rev Food Sci Nutr 2020; 60: 670–83.

13. Tao Y-W, Gu Y-L, Mao X-Q, Zhang L, Pei Y-F. Effects of probiotics on type II diabetes mellitus: a meta-analysis. J Transl Med 2020; 18. DOI:10.1186/s12967-020-02213-2.

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