Reconsidering the Use of Dimethyl Sulfoxide for Xenobiotic-Gut Microbiota Interaction Studies
Deze studie onthult dat dimethylsulfoxide (DMSO), dat veel wordt gebruikt als oplosmiddel in onderzoek naar de xenobiotische darmmicrobiota, onafhankelijk het microbieel metabolisme verandert en *Desulfovibrio desulfuricans* verrijkt, waardoor de interpretatie van experimentele resultaten met betrekking tot toxines zoals aflatoxine B1 en fumonisine B1 potentieel kan compliceren.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
In het menselijk lichaam is het spijsverteringskanaal niet louter een buis voor de verwerking van voedsel; het is een bruisend, dichtbevolkt ecosysteem. Biljoenen microscopische organismen, collectief bekend als de darmmicrobiota, leven daar en werken in complexe gemeenschappen om de gastheer te helpen bij het verteren van voedingsstoffen, het trainen van het immuunsysteem en zelfs om met de hersenen te communiceren. Deze piepkleine bewoners zijn gevoelig voor hun omgeving. Wanneer vreemde chemicaliën het lichaam binnenkomen — of dit nu door medicijnen, vervuiling of voedselcontaminanten komt — kunnen ze dit delicate evenwicht verstoren, wat potentieel kan leiden tot ziekte. Om te begrijpen hoe deze chemicaliën het darmsysteem beïnvloeden, bestuderen wetenschappers de microbiota vaak in het laboratorium. Ze kweken monsters van menselijke darmbacteriën in glazen containers en voegen specifieke chemicaliën toe om te zien hoe de gemeenschap reageert. Veel van deze chemicaliën lossen echter niet gemakkelijk op in water, waardoor onderzoekers ze eerst in een vloeibaar oplosmiddel moeten mengen om ze in de cultuur te krijgen. Decennialang is een chemische stof genaamd dimethylsulfoxide, of DMSO, de standaardkeuze voor deze taak geweest. Het is krachtig in het oplossen van hardnekkige stoffen, en wetenschappers zijn er over het algemeen van uitgegaan dat het bij kleine hoeveelheden chemisch inert is, wat betekent dat het slechts als een stille drager fungeert die de bacteriën die het bedoelde te bestuderen zijn, niet verstoort.
Een nieuwe studie daagt deze langgehouden aanname uit en onthult dat het oplosmiddel zelf misschien wel de luidste stem in de kamer is. Onderzoekers aan de Arizona State University zetten zich in om te testen hoe de darmmicrobiota reageert op twee veelvoorkomende voedselcontaminanten: aflatoxine B1 en fumonisine B1. Dit zijn toxische stoffen geproduceerd door schimmels die regelmatig gewassen zoals maïs contamineren. Om dit te bestuderen, kweekte het team menselijke darmbacteriën in een gecontroleerde, zuurstofvrije omgeving gedurende zestien dagen. Ze voegden de toxines toe in verschillende lage concentraties, oplossend in DMSO. Cruciaal was dat ze ook een controlegroep bevatten waarbij de bacteriën alleen aan DMSO werden blootgesteld, zonder de toxines, en een andere groep zonder DMSO. Deze opzet stelde hen in staat om de effecten van de toxines te scheiden van de effecten van het oplosmiddel. De resultaten waren opmerkelijk. Terwijl de toxines zelf slechts minimale, tijdelijke veranderingen veroorzaakten, veroorzaakte de aanwezigheid van DMSO een grote verschuiving in de bacteriegemeenschap. In de loop van de tijd fungeerde DMSO als een krachtige selectieve kracht, waardoor een specifiek type bacterie, Desulfovibrio desulfuricans, snel vermenigvuldigde en de cultuur domineerde. Deze bloei vond plaats ongeacht de hoeveelheid aanwezige toxine, wat suggere르게 wijst erop dat het oplosmiddel de biologische veranderingen aanstuurde, en niet de contaminanten.
De impact van deze door het oplosmiddel gedreven verschuiving strekte zich uit voorbij alleen het aantal bacteriën; het veranderde de werkelijke chemie van de darmomgeving. De bacteriën in de DMSO-groepen produceerden andere hoeveelheden gassen en vetzuren vergeleken met de groepen zonder het oplosmiddel. Specifiek leidde de aanwezigheid van DMSO tot een significante daling in de methaanproductie en een stijging van koolstofdioxide, terwijl ook de niveaus van gunstige vetzuren die de cellen die de darmwand bekleden van energie voorzien, veranderden. De onderzoekers ontdekten dat de bacteriën waarschijnlijk het DMSO gebruikten als een voedselbron of een energiebron, een metabolisch proces dat het gedrag van de gehele gemeenschap veranderde. Omdat deze verandering zo diepgaand en consistent was over alle toxinegroepen heen, maskeerde het effectief de specifieke effecten die de toxines hadden kunnen hebben. Met andere woorden, als een wetenschapper alleen naar de bacteriën zou kijken die in de met DMSO gevulde buisjes groeiden, zou hij de veranderingen mogelijk ten onrechte toeschrijven aan de toxines, terwijl in werkelijkheid het oplosmiddel de primaire oorzaak was.
Deze bevinding suggereert dat veel eerdere studies die onderzoeken hoe chemicaliën interageren met de darmen, mogelijk opnieuw beoordeeld moeten worden. Als onderzoekers geen controlegroep zonder het oplosmiddel hadden opgenomen, hebben zij mogelijk de effecten van de drager vloeistof waargenomen in plaats van de stof die zij beoogden te bestuderen. De studie beweert niet dat DMSO gevaarlijk is voor de menselijke gezondheid in de doses die voor experimenten worden gebruikt, maar het benadrukt een kritieke fout in het experimentele ontwerp: de aanname dat een oplosmiddel onzichtbaar is voor het microbioom. De onderzoekers wijzen erop dat in een levend dier of mens het lichaam het oplosmiddel mogelijk snel verwerkt, waardoor dergelijke verschuivingen worden voorkomen. Echter, in een glazen pot waar het oplosmiddel direct met de bacteriën samen zit, is de invloed ervan onmiskenbaar. De studie concludeert dat voor wetenschappers om echt te begrijpen hoe verontreinigingen of medicijnen onze interne ecosystemen beïnvloeden, zij eerst hun oplosmiddelen rigoureus moeten testen. Ze moeten ervoor zorgen dat het hulpmiddel dat ze gebruiken om een chemische stof toe te dienen, niet per ongeluk het verhaal herschrijft dat ze proberen te vertellen.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.