Isolation and Probiotic Characterization of Bacillus stercoris VR19 from the polyherbal Ayurvedic fermented formulation Madhookasavam

De menselijke darm is een bruisend ecosysteem, de thuisbasis van biljoenen microscopische bewoners die helpen bij het verteren van voedsel, het trainen van het immuunsysteem en het beschermen tegen indringers. Onder deze bewoners is een specifieke groep bekend als probiotica—levende micro-organismen die gezondheidsvoordelen bieden wanneer ze in de juiste hoeveelheden worden geconsumeerd—die al lang een focuspunt is van de medische belangstelling. Hoewel veel mensen deze nuttige bacteriën associëren met yoghurt of zuivelproducten, kijken wetenschappers steeds vaker elders naar nieuwe stammen, met name in traditionele gefermenteerde voedingsmiddelen en medicijnen. Deze eeuwenoude bereidingen vertrouwen vaak op natuurlijke fermentatie, een proces waarbij planten en suikers interageren met wilde microben over een bepaalde tijd, wat complexe omgevingen creëert die robuuste, veerkrachtige bacteriën kunnen koesteren. De vraag die recente onderzoeken drijft, is of deze traditionele bronnen onbenut potentieel bevatten voor het vinden van nieuwe, effectieve probiotica die de zware reis door het menselijke spijsverteringskanaal kunnen overleven en zich in de darm kunnen vestigen om goed werk te doen.

In een recent onderzoek richtten onderzoekers hun aandacht op een traditioneel Ayurvedisch medicijn genaamd Madhookasavam, een gefermenteerde vloeistof gemaakt van de bloemen van de Madhuka-boom, honing en andere kruiden zoals kardemom en sandelhout. Deze formulering wordt al eeuwenlang gebruikt om de darmgezondheid te ondersteunen, maar de interne microbiële wereld ervan bleef grotendeels onverkend. Het team zette zich in om bacteriën te isoleren uit deze vloeistof en te testen of sommige van hen de specifieke eigenschappen bezaten die vereist zijn om als probioticum te functioneren. Ze zochten niet zomaar naar bacteriën; ze hadden organismen nodig die het zure milieu van de maag konden overleven, de galzouten in de darmen konden weerstaan en veilig de darm konden koloniseren zonder schade aan te richten. Uit een collectie van twintig verschillende bacteriestammen die ze uit het medicijn haalden, viel één kandidaat bijzonder op.

De onderzoekers noemden deze uitblinkende stam VR19. Voordat ze het een potentiële probioticum verklaarden, onderwierpen ze het aan een strenge veiligheidscontrole. Eerst testten ze of de bacteriën rode bloedcellen konden vernietigen, een teken van potentieel gevaar; VR19 vertoonde geen dergelijke activiteit, wat aangaf dat het veilig was. Vervolgens stelden ze de stam bloot aan een batterij van veelvoorkomende antibiotica, waaronder chloramphenicol en azithromycine, om te verzekeren dat het geen drager van medicijnresistentie zou worden. De stam bleek gevoelig voor al deze middelen, wat betekende dat hij niet zou overleven als een patiënt deze medicijnen zou moeten nemen, een cruciale veiligheidsfunctie. Met de veiligheid vastgesteld, testte het team de veerkracht. Ze plaatsten de bacteriën in oplossingen die het menselijke maagmilieu nabootsten, variërend van zeer zuur tot matig zuur, en ontdekten dat VR19 overleefde en goed groeide, vooral in omstandigheden die dichter bij een pH van 5 en 6 lagen. Ze daagden de stam ook uit met pepsin, een spijsverteringsenzym, en galzouten, die in de dunne darm worden gevonden. De bacteriën weerstonden deze stressfactoren met opmerkelijke gemak en behielden hun groei, zelfs bij blootstelling aan galconcentraties tot 3 procent en zoutgehaltes tot wel 10 procent.

Buiten louter overleving wilden de onderzoekers weten wat VR19 daadwerkelijk zou kunnen doen zodra het in de darm arriveert. Ze ontdekten dat de stam een enzym produceert genaamd cellulase, dat helpt bij het afbreken van cellulose, een taaie vezel die in plantencelwanden wordt gevonden. Dit vermogen is significant omdat het suggereert dat de bacteriën de gastheer kunnen helpen bij de vertering van voedingsvezels, wat potentieel andere gunstige microben in de darm kan voeden. Bovendien demonstreerde de stam een sterk vermogen om schadelijke vrije radicalen te neutraliseren, een proces dat bekend staat als antioxidantactiviteit. In tests vangde het bacteriële extract tot 72,9 procent van de vrije radicalen op, een maat voor zijn vermogen om oxidatieve stress te verminderen, wat gelinkt is aan ontsteking en chronische ziekten.

Om te zien of deze bacteriën daadwerkelijk een verblijfplaats konden vinden in een levend organisme, gebruikten de wetenschappers een klein, transparant wormpje genaamd Caenorhabditis elegans als model. Deze wormen hebben een eenvoudig spijsverteringsstelsel dat functioneel vergelijkbaar is met dat van grotere dieren, waardoor ze ideaal zijn om te observeren hoe bacteriën interageren met een gastheer. De onderzoekers voerden de VR19-stam aan de wormen en observeerden wat er gebeurde. Gedurende meerdere dagen ontdekten ze dat de bacteriën erin slaagden de darm van de worm te koloniseren en daar te blijven voortbestaan, zelfs wanneer de wormen werden uitgehongerd. De bacteriën bleven in hogere aantallen aanwezig in de wormen dan een standaard laboratoriumvoedselbron, wat bewees dat VR19 niet alleen de reis kon overleven, maar ook een voet aan de grond kon krijgen.

Ten slotte, om precies te identificeren wat voor soort organisme ze hadden gevonden, analyseerde het team de genetische code. Door een specifiek gen, bekend als het 16S rRNA-gen, te sequensen, bepaalden ze dat VR19 behoort tot een soort genaamd Bacillus stercoris. Dit is een relatief nieuw erkende bacteriesoort, en hoewel deze is bestudeerd vanwege haar vermogen om biomassa af te breken en antimicrobiële verbindingen te produceren, markeert deze studie voor het eerst dat zij is geïsoleerd uit een Ayurvedische formulering en gekarakteriseerd als een potentiële probioticum. De bevindingen suggereren dat Bacillus stercoris VR19 veiligheid combineert met het vermogen om harde spijsverteringsomstandigheden te overleven en nuttige functionele eigenschappen zoals vezelvertering en antioxidantproductie bezit. Hoewel de onderzoekers waarschuwen dat verder testen in zoogdieren en mensen nodig is voordat het als therapie kan worden gebruikt, benadrukt de studie dat traditionele gefermenteerde medicijnen een rijke, onverkende bron zijn van nieuwe microbiële bondgenoten voor de menselijke gezondheid.