Clostridium butyricum strains XMC 312 and SWY 13 alleviate dextran sulfate sodium- induced colitis through restoration of intestinal barrier integrity and modulation of gut microbiota

De menselijke darm is een bruisend ecosysteem, een uitgestrekt intern landschap waar biljoenen microscopische levensvormen samenleven met de weefsels van het eigen lichaam. In een gezonde staat fungeert deze gemeenschap van bacteriën als een ijverige werkkracht die helpt bij de vertering van voedsel, het trainen van het immuunsysteem en, misschien wel het belangrijkste, het handhaven van een sterke barrière tussen de inhoud van de darm en de rest van het lichaam. Deze barrière is geen solide muur, maar een delicaat, levend membraan bestaande uit cellen die bij elkaar worden gehouden door nauwe zegels en bedekt met een beschermende laag slijm. Wanneer deze barrière standhoudt, blijft het lichaam veilig voor schadelijke indringers. Echter, wanneer de barrière wordt doorbroken of de balans van bacteriën wordt verstoord, kan het immuunsysteem een chaotische en beschadigende aanval inzetten op de darmwand zelf. Deze aandoening, bekend als colitis ulcerosa, veroorzaakt pijnlijke ontstekingen, bloedingen en een afbraak van de zeer eigen verdedigingsmechanismen die het lichaam heel houden. Voor degenen die lijden aan deze chronische ziekte, is het vinden van een manier om de barrière te herstellen en de microbiële balans te herstellen een cruciaal doel.

Onderzoekers van de China Agricultural University richtten hun aandacht recentelijk op een specifiek type bacterie dat van nature een stof genaamd butyraat produceert, een nutriënt dat helpt de darmcellen gezond te houden. Ze concentreerden zich op twee nieuw ontdekte stammen van deze bacterie, genaamd XMC 312 en SWY 13, die oorspronkelijk werden gevonden in de uitwerpselen van kippen en het maagvocht van vee. De wetenschappers wilden zien of deze specifieke stammen als een remedie voor een beschadigde darm konden dienen. Om dit te testen, gebruikten ze een standaard laboratoriummodel waarbij muizen een chemische stof in hun drinkwater kregen die de symptomen van de menselijke colitis ulcerosa nabootst, wat ontsteking en weefselschade veroorzaakt. Voordat de onderzoekers de muizen blootstelden aan deze chemische stof, voerden ze een van de twee nieuwe bacteriestammen toe om te zien of de bacteriën de darm konden voorbereiden om de aanval te weerstaan.

De resultaten toonden aan dat de muizen die met de bacteriën werden behandeld, het aanzienlijk beter deden dan de muizen die dat niet waren. De dieren die de bacteriële behandeling ontvingen, verloren minder gewicht, leden minder aan diarree en bloederige ontlasting, en behielden een langere colonlengte, wat een belangrijke indicator is voor de darmgezondheid. Wanneer de onderzoekers het weefsel onder een microscoop onderzochten, ontdekten zij dat de bacteriële behandeling de structuur van de darmwand had behouden. Bij de muizen die de bacteriën niet ontvingen, waren de beschermende cellen die slijm produceren uitgeput en waren de nauwe zegels tussen de cellen verbroken, waardoor schadelijke stoffen konden lekken. In tegenstelling hiertoe behielden de muizen die met de bacteriën waren behandeld, met name de SWY 13-stam, een gezonder aantal van deze slijmproducerende cellen en vertoonden zij een sterkere expressie van de eiwitten die de darmcellen bij elkaar houden. Dit suggereert dat de bacteriën hielpen de fysieke verdediging van de darm te versterken, waardoor de interne chaos die leidt tot ernstige ontsteking werd voorkomen.

Naast het simpelweg repareren van de fysieke barrière, hielpen de bacteriën het lichaam ook om de chemische stress veroorzaakt door de ontsteking te beheersen. De behandeling verhoogde de niveaus van antioxidanten in het bloed, die de natuurlijke instrumenten van het lichaam zijn om de schadelijke moleculen te neutraliseren die zich tijdens een ziekte ophopen. Het hielp ook bij het handhaven van de niveaus van een specifiek antilichaam, IgG, dat een rol speelt bij de immuunverdediging. De studie onthulde dat de bacteriën niet alleen passief in de darm zaten; ze vormden de microbiële gemeenschap actief om. In de muizen met colitis verminderde de bacteriële behandeling de aantallen schadelijke bacteriën die de neiging hebben te gedijen tijdens ontstekingen, en verhoogde het de aanwezigheid van gunstige groepen, zoals Bifidobacterium en Lactobacillus. Deze verschuiving in de microbiële populatie ging gepaard met een stijging in de productie van kortketenvetzuren, de zeer specifieke voedingsstoffen die de darmwand voeden en deze gezond houden.

De onderzoekers observeerden dat hoewel beide bacteriestammen effectief waren, ze op iets verschillende manieren werkten. De SWY 13-stam was bijzonder goed in het herstellen van de slijmlaag en het vergroten van een breed scala aan gunstige bacteriën, terwijl de XMC 312-stam een sterk vermogen toonde om specifieke beschermende eiwitten in de darmwand te stimuleren. Beide stammen slaagden er echter in om de immuunrespons te kalmeren en de weefselschade die met de ziekte gepaard gaat, te verminderen. De studie concludeert dat deze twee nieuw geïsoleerde stammen veelbelovend zijn als potentiële probiotica voor het ondersteunen van de darmgezondheid. Hoewel de onderzoekers opmerken dat verdere arbeid nodig is om de veiligheid en de langetermijneffecten van deze specifieke stammen volledig te begrijpen, bieden hun bevindingen een duidelijk beeld van hoe bepaalde bacteriën als bewakers kunnen optreden, de verdediging van de darm repareren en het delicate evenwicht van het interne ecosysteem herstellen wanneer het onder aanval staat.