Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Tag archief: antibiotica

Het microbioom van de mens

Nog niet zo lang geleden begon men zich te realiseren dat wij mensen een enorme flora aan microben bezitten die normaal gesproken grotendeels uit ‘goede’ bacteriën bestaat. Voor die tijd werden bacteriën voornamelijk beschouwd als ziekteverwekkers en zonder pardon bestreden met antibiotica. Dit laatste heeft niet alleen grote gevolgen voor de ontwikkeling van resistentie bij bacteriën, maar betekent ook voor ieder individu een aanslag op zijn of haar gezondheid die heel ingrijpende en langdurige gevolgen kan hebben.

Een kaart van de verscheidenheid binnen het menselijke microbioom (klik op de foto voor een grotere versie)

Het microbioom van de mens is het totaal aan microben (bacteriën, archaea en virussen) dat te vinden is op de huid, in holtes en spleten en vooral in het darmkanaal. Het aantal microben ligt rond de 10 voor elke menselijke cel. De afgelopen 5 jaar is voor het eerst het microbioom van 242 gezonde mensen gescreend. Deze gegevens maken deel uit van het Human Microbiome Project (HMP) waarvan de resultaten afgelopen juni gepubliceerd werden. De mensen zijn zorgvuldig geselecteerd omdat hun microbioom dat van een gezond mens moest vertegenwoordigen. Bij kleine infecties in de neus of bij een teen werden deze mensen van de studie uitgesloten. Hun microbioom moest dat van een zo gezond mogelijk mens zijn.

De bacteriën van het microbioom houden bijvoorbeeld onze huid soepel en vormen een barrière waardoor de slechte bacteriën niet tot de huid kunnen doordringen. Andere bacteriën zijn, zoals iedereen inmiddels weet, uitermate belangrijk voor het welzijn van onze darmen en de absorptie van voedsel. Uit deze studie is gebleken dat er enorme variaties van het microbioom zijn tussen mensen onderling en tussen de verschillende plekken van het lichaam. Ieder mens heeft een eigen identiteit voor wat betreft het microbioom. De verschillende microbiomen worden gekenmerkt door de variatie aan type bacteriën en door de relatieve hoeveelheid van elk type bacterie.

Nu er bij zowel wetenschappers als medici het besef begint te komen dat het microbioom zo belangrijk is voor onze gezondheid is er een nieuwe biomedische tak ontstaan die wel medische ecologie genoemd wordt. Hierin worden wij met ons microbioom beschouwd als ecologische systemen met hun eigen evenwicht. Dit evenwicht kan drastisch verstoord worden door gebruik van antibiotica waarbij het niet zo zeker is of het oude evenwicht na de kuur weer hersteld wordt. Nu wil niemand antibiotica uitbannen, maar er zijn aanwijzingen dat het gebruik ervan ook kan leiden tot obesitas en diabetes.

Het microbioom ontstaat bij de geboorte. Reeds in de vagina van de zwangere vrouw zijn er lactobacillen aanwezig die normaal alleen in de darmen gevonden worden. De zojuist geboren baby wordt ermee bedekt en sommige lactobacillen gaan deel uitmaken van de darmflora waar ze de melk verteren. Er zijn onder 16 zogende moeders wel 600 verschillende bacteriën gevonden in de melk. Er kwamen ook oligosachariden in voor, suikers die baby’s niet kunnen verteren, maar bepaalde bacteriën wel. Met de groei van het kind wordt het microbioom complexer en wordt het de ‘leermeester’ van het immuunsysteem. Experimenten op ‘steriele’ muizen hebben aangetoond dat het immuunsysteem in afwezigheid van microbioom juist ontstekingen veroorzaakt. Als volwassenen werden de muizen dan vaak astmatisch of leden aan chronische ontsteking van de darmen. Daar was niets meer tegen te doen. Als de jonge muizen daarentegen een microbioom ontvingen werden deze problemen voorkomen.

Nu het microbioom beter bekend is, is het wellicht mogelijk een verstoord microbioom te redden. Bijvoorbeeld door middel van huidcrèmes waarop de ‘goede’ bacterien zich kunnen voeden en de plaats innemen van een schadelijke Staphylococcus aureus bijvoorbeeld. Of door middel van een transplantatie van ontlasting van een gezonde naar een zieke darmflora. In 83% van de 124 transplantatiegevallen is dit met succes beloond. Het onderzoek is wetenschappelijk nog niet goedgekeurd omdat er geen controlegroep bestond. Deze methode is veelbelovend. Temeer het mogelijk is het metabolisme van suiker te veranderen door een transplantatie van darmflora van dunne mensen naar mensen met obesitas.

Het is nu nog een kwestie van overtuigen van artsen. Dezen houden vaak van smetteloze omgevingen en steriele handen, dus kan het wel even duren voordat zij ons ecosysteem met microbioom als iets positiefs beschouwen, iets dat zoveel mogelijk beschermd of geïntegreerd dient te worden.

Uit: Nature, Carl Zimmer, Ed Yong op de radio, Jonathan Eisen.

Advertenties

Infectie en conjugatie in E. Coli

EHEC O104:H4 is een nieuwe variant van EHEC, een entero-hemorragische E. coli-stam. Deze variant heeft veel slachtoffers gemaakt de afgelopen weken in en buiten Duitsland en het dodental loopt nog steeds op tot 39 vandaag. Voorheen waren er vooral in de VS en Japan problemen met de variant EHEC O157:H7. Escherichia coli of E. coli is niet altijd agressief. Integendeel zelfs. De bacterie maakt normaal deel uit van onze darmflora en is daar bijzonder nuttig. De agressieve vormen als deze EHEC’s komen voort uit de overdracht van genetisch materiaal tussen virussen en bacteriën enerzijds en bacteriën onderling anderzijds.

De EHEC-bacterie wordt overgebracht van de feces naar de mond. Besmetting kan ook plaatsvinden door de consumptie van met feces besmette groenten of ander voedsel. Groenten kunnen bijvoorbeeld bemest zijn. De bacterie komt bij de mens in de darmen terecht en produceert daar shega-toxinen oftewel verotoxinen die in eerste instantie de darmwand aantasten met als gevolg diarree met bloed. Soms volgt daarop nierfalen en uiteindelijk de dood.

Bacteriofaag

Bacteriofaag die zijn DNA injecteert in een bacteriecel

Officieel is taugé nu de bron van de besmetting in Duitsland. Maar waar komen deze agressieve varianten vandaan, hoe kunnen ze ontstaan? Veel deskundigen spreken van virussen die E. coli infecteren en daarbij het gen voor shega-toxinen overbrengen naar de bacterie. Het gaat hierbij om bacteriofagen. Dit zijn virussen die specifiek bacteriën infecteren. Ze zetten zich vast aan de celwand van de bacterie en injecteren hun eigen genetisch materiaal, hun DNA, in de bacteriecel. Bevat dit DNA het gen voor shega-toxinen, dan is vervolgens de bacterie in staat shega-toxinen te produceren en af te scheiden.

Conjugatie

Conjugatie tussen een donor bacterie en een ontvangende bacterie

Het verotoxine kan ook doorgegeven worden tussen bacteriën onderling. Men spreekt dan van conjugatie of ‘horizontal gene transfer’ (HGT). In dit proces wisselen bacteriën DNA uit via een pilus, een kanaal dat zich tussen twee bacteriën vormt. Door dit kanaal worden plasmiden (kleine stukjes DNA) uitgewisseld. Bevat dit plasmide het gen voor shega-toxine dat zich van de donorbacterie naar de ontvangende bacterie verplaats dan wordt ook de ontvanger een EHEC ofwel een E. coli die shega-toxinen produceert. In weinig tijd worden alle ‘gezonde’ E.coli veranderd in gevaarlijke ziekteverwekkers.

Sommigen spreken in het geval van EHEC vooral van infectie door bacteriofagen, terwijl anderen zich vooral concentreren op conjugatie. De darmen van veedieren zijn ongevoelig voor verotoxinen en bevatten veel bacteriofagen. Het is waarschijnlijk dat het shega-toxine in eerste instantie door de bacteriofaag in de bacterie geïnjecteerd wordt en dat de verspreiding van het shega-gen onder de bacteriën vervolgens via conjugatie verloopt. Er is ook geobserveerd dat antibiotica infectie van bacteriën met bacteriofagen kan bevorderen.

Een dergelijke bacterie wordt extra gevaarlijk als deze ook nog eens resistent wordt tegen antibiotica. De Duitse variant is tegen bijna alle antibiotica resistent. Deze resistentie komt voort uit het overvloedig gebruik van antibiotica vooral in de veeteelt. Hier worden dieren vaak preventief aan antibiotica blootgesteld. Bacteriën muteren en er ontstaat ergens een resistente bacterie. Deze vermenigvuldigt zich in tegenstelling tot de gevoelige bacteriën en domineert uiteindelijk de hele populatie. Maar hoe raakt een gen dat resistentie biedt zo verspreid tussen verschillende soorten bacteriën? Conjugatie kan ook heel goed plaatsvinden tussen verschillende soorten bacteriën en dat is waarschijnlijk wat er gebeurt. De ontwikkeling van resistentie is een groeiend probleem, niet alleen in verband met EHEC.

Vandaag zijn er in Frankrijk  zeven kinderen besmet met een variant van EHEC. Het schijnt (gelukkig) om een andere stam te gaan.

Uit TheGaurdian en NatureNews

17 juni 2011 NRC: De EHEC-bacterie die in Nederland twee besmettingen veroorzaakte is bij het RIVM onbekend.

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

An archived blog about science & philosophy, by Massimo Pigliucci

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers liken dit: