Darmmicroben kunnen het verloop van ALS beïnvloeden

Onderzoekers isoleerden een molecule die mogelijk ondergeproduceerd is in de ingewanden van patiënten

Weizmann Institute of Science

Onderzoekers van het Weizmann Institute of Science hebben bij muizen aangetoond dat darmmicroben, gezamenlijk het darmmicrobioom genoemd, het verloop van amyotrofische laterale sclerose (ALS) kunnen beïnvloeden. Zoals vandaag gerapporteerd in Nature, werd de progressie van een ALS-achtige ziekte vertraagd nadat de muizen bepaalde stammen van darmmicroben of stoffen ontvingen waarvan bekend was dat ze door deze microben werden uitgescheiden. Voorlopige resultaten suggereren dat de bevindingen over de regulerende functie van het microbioom van toepassing kunnen zijn op menselijke patiënten met ALS.

Afbeelding: Het repertoire van kleine moleculen (metabolieten) in bloed, waarvan vele afkomstig zijn uit het microbioom, vertoonden een ander patroon bij patiënten met ALS (boven) in vergelijking met gezonde individuen (onder).
Bron: Weizmann Institute of Science

"Ons al lang bestaande wetenschappelijke en medische doel is om de impact van het microbioom op de menselijke gezondheid en ziekte op te helderen, met de hersenen als een fascinerende nieuwe grens", zegt prof. Eran Elinav van de afdeling Immunologie. Zijn team voerde het onderzoek uit samen met dat van prof. Eran Segal van de afdeling Computer Science and Applied Mathematics. Segal legt uit: "Gezien het toenemende bewijs dat microbioom de hersenfunctie en ziekte beïnvloedt, wilden we de potentiële rol ervan bij ALS bestuderen." De studie werd geleid door postdoctorale wetenschappers Drs. Eran Blacher en Stavros Bashiardes, en door stafwetenschapper Dr. Hagit Shapiro, allemaal in het Elinav-lab. Ze werkten samen met Dr. Daphna Rothschild, een postdoctorale wetenschapster in het laboratorium van Eran Segal, en Dr. Marc Gotkine, hoofd van de Motor Neuron Disease Clinic in het Hadassah Medical Center, evenals met andere wetenschappers van Weizmann en elders.

De wetenschappers begonnen in een reeks experimenten aan te tonen dat de symptomen van een ALS-achtige ziekte bij transgene muizen verergerden nadat deze muizen breedspectrumantibiotica kregen om een aanzienlijk deel van hun microbioom weg te vagen. Bovendien ontdekten de wetenschappers dat het kweken van deze ALS-gevoelige muizen in kiemvrije omstandigheden (waarin muizen per definitie geen eigen microbioom hebben) buitengewoon moeilijk is, omdat deze muizen het moeilijk hadden om te overleven in de steriele omgeving . Samen duidden deze resultaten op een mogelijk verband tussen veranderingen in het microbioom en versnelde ziekteprogressie bij muizen die genetisch gevoelig waren voor ALS.

Vervolgens, met behulp van geavanceerde computationele methoden, karakteriseerden de wetenschappers de samenstelling en functie van het microbioom in de ALS-gevoelige muizen, door ze te vergelijken met reguliere muizen. Ze identificeerden 11 microbiële stammen die veranderden in ALS-gevoelige muizen naarmate de ziekte voortschreed of zelfs voordat de muizen duidelijke ALS-symptomen ontwikkelden. Toen de wetenschappers deze microbiële stammen isoleerden en ze een voor een - in de vorm van probiotische supplementen - aan ALS-gevoelige muizen gaven na behandeling met antibiotica, hadden sommige van deze stammen een duidelijk negatieve invloed op de ALS-achtige ziekte. Maar één stam, Akkermansia muciniphila, vertraagde de ziekteprogressie bij muizen aanzienlijk en verlengde hun overleving.

Om het mechanisme te onthullen waardoor Akkermansia mogelijk effect heeft, hebben de wetenschappers duizenden kleine moleculen onderzocht die door de darmmicroben worden afgescheiden. Ze richtten zich op één molecule genaamd nicotinamide (NAM): de waarden in het bloed en in de hersenvocht van ALS-gevoelige muizen waren verlaagd na behandeling met antibiotica en namen toe nadat deze muizen waren aangevuld met Akkermansia, die deze molecule kon afscheiden. Om te bevestigen dat NAM inderdaad een door microbiomen uitgescheiden molecule was die het verloop van ALS kon belemmeren, hebben de wetenschappers de ALS-gevoelige muizen continu geïnfuseerd met NAM. De klinische toestand van deze muizen verbeterde aanzienlijk. Een gedetailleerde studie van genexpressie in hun hersenen suggereerde dat NAM de werking van hun motorneuronen verbeterde.

Vertaling: Christina Lambrecht

Bron: EurekAlert!