Opvallende veranderingen in het darmmicrobioom bij ontstaan van ALS - onderzoeksresultaten

Verkorte versie

Uit een studie blijkt dat er bij muismodellen met ALS en een bevestigde superoxide dismutase 1 (SOD1) mutatie veranderingen optraden in de samenstelling van het darmmicrobioom, gevolgd door aantasting van de motoriek en het enterisch zenuwstelsel (ENS) – dat is het eigen zenuwstelsel van het spijsverteringsstelsel en een van de hoofdafdelingen van het autonome zenuwstelsel (ANS) – terwijl dat bij gezonde muizen niet werd vastgesteld.

Deze veranderingen in het microbioom traden vroeg in het ziekteverloop op, maar verminderden zodra de muizen butyraat toegediend kregen, een natuurlijk voorkomende ontstekingsremmende stof die door bepaalde darmbacteriën wordt geproduceerd.
Volgens de onderzoekers lijkt de uitkomst van het onderzoek erop te wijzen dat therapieën gericht op het darmmicrobioom van groot nut zouden kunnen zijn voor mensen met SOD1-ALS.

De studie, “Aberrant enteric neuromuscular system and dysbiosis in amyotrophic lateral sclerosis” (afwijkend enterisch neuromusculair systeem en dysbiose bij amyotrofe laterale sclerose) werd gepubliceerd in het tijdschrift Gut Microbes.
Er zijn toenemende bewijzen voorhanden dat ALS-patiënten chronische ontstekingen ontwikkelen in de darmen (neuro-inflammatie), onderhevig zijn aan veranderingen in de samenstelling van de darmbacteriën (darmmicrobioom) en ook een geringere hoeveelheid goedaardige bacteriën vertonen in de darmen.

Het maagdarmkanaal heeft een eigen en autonoom zenuwstelsel, bekend als het enterisch zenuwstelsel (ENS). Hoe het ENS en het microbioom bij ALS precies worden aangetast, en op welke manier ze de ziekteprogressie beïnvloeden, is nog onduidelijk.
Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago hebben veranderingen in het ENS en het microbioom bestudeerd in een ALS-muismodel met een mutatie in het SOD1-gen. Deze muizen ontwikkelen symptomen die vergelijkbaar zijn met die van ALS-patiënten wanneer zij ongeveer 3 maanden oud zijn. Ter controle werden de muizen met ALS en SOD1-mutatie vergeleken met normale muizen van dezelfde leeftijd (wild-type).

In eerste instantie werd de intestinale mobiliteit van de muizen geëvalueerd als de dieren respectievelijk 1, 2 en 3 maanden oud waren. Vanaf de leeftijd van 2 maanden en "voor het ontstaan van ALS", hadden SOD1-ALS muizen een beduidend langere darmtransit - de tijd die het voedsel nodig heeft om de weg af te leggen door de darmen en als ontlasting te worden uitgescheiden - wat wijst op een tragere intestinale mobiliteit. Deze 2-maanden oude muizen hadden ook een slechtere spier- en grijpkracht.
Om de relevantie voor patiënten te beoordelen, gebruikten de onderzoekers menselijke organoïden van de dikke darm. Dat zijn uit stamcellen verkregen "mini-darmen" die menselijk weefsel in vitro of in laboratoriumexperimenten nabootsen. De organoïden werden gemanipuleerd zodat ze dezelfde SOD1-mutatie droegen.

Uit de onderzoeksresultaten bleek dat de ontlasting van de ALS-muizen de aggregatie van SOD1 in deze organoïden bevorderde, terwijl dit bij de uitwerpselen van gezonde controledieren niet werd waargenomen.
Deze onderzoeksresultaten brengen duidelijke verschillen aan het licht tussen het microbioom van ALS- muizen en dit van controlemuizen. De afwijkingen die tussen beide muismodellen werden vastgesteld betreffen onder meer een significante verrijking van de bacteriën die een rol spelen in ontstekingsprocessen (Enterohabdus Muris), maar ook van deze die auto-immuniteit induceren (Clostridium sp. ASF502). 

“De spectaculaire bacteriële veranderingen die werden waargenomen in de SOD1-muizen kunnen verklaren waarom hun uitwerpselen de SOD1-aggregatie in de colonoïden versterken," schreven de wetenschappers.
Veranderingen die optraden in het microbioom van ALS-muizen werden hersteld met butyraat, wat doet vermoeden dat de voordelen van butyraat bij het vertragen van de ALS-progressie in dit muismodel te maken kunnen hebben met de invloed ervan op het microbioom.
“Ons onderzoek geeft inzicht in de grondslagen van de intestinale neuromusculaire structuur/functie en het microbioom in ALS. Daaruit blijkt het potentieel van microbiële biomarkers voor de diagnose en de wegen die de manipulatie van het intestinale microbioom opent voor de behandeling," besloten de onderzoekers

Vertaling: Petra Ghysens
Bron: ALS News Today