Impact story

Adem geeft prijs hoe darmbacteriën voedsel verwerken

Onderzoekers van Fysiologie van Mens en Dier meten via de lucht hoe darmbacteriën van muizen zetmeel verwerken. Zo willen zij meer te weten komen over goede voeding en de gezondheid van darmen.

Mensen sjouwen ongeveer 0.2 kilo aan microben met zich mee: voornamelijk bacteriën, maar ook schimmels, gisten en virussen (samen het microbioom). De darmen zijn de hoofdstad van het microbioom: Hier wonen vrijwel alle van de 100 duizend miljard microben die op en in ons lichaam leven. “De bacteriën in de darmen spelen een belangrijke rol bij de spijsvertering. Ze zorgen voor de afbraak van voedingstoffen die het lichaam zelf niet kan afbreken. Maar soms raakt de balans tussen goede en slechte bacteriën verstoort en kunnen ziekten ontstaan,” zegt wetenschapper en fysioloog Dr. Evert van Schothorst. “Denk aan het Crohn-syndroom en obesitas. In onze groep Fysiologie van Mens en Dier meten we hoe de interactie tussen microbiota en voeding precies verloopt. Zo willen we meer te weten komen over goede voeding en de gezondheid van de darmen.”

Sensoren meten dag en nacht

De onderzoekers doen eerst metingen bij muizen en in een later stadium bij mensen. Ze schotelen muizen een verschillend dieet voor, met variatie in verteerbaarheid van zetmeel (koolhydraten): van makkelijk tot moeilijk verteerbaar. Sensoren meten dag en nacht welke gassen de muizen na een maaltijd in- en uitademen: zuurstof, kooldioxide, methaan of waterstof. Van Schothorst: “Mensen en knaagdieren gebruiken zetmeel (koolhydraten) als energiebron. Uit onze testen blijkt dat moeilijk verteerbaar zetmeel dat in de dikke darm terechtkomt, direct en snel door de darmbacteriën wordt gefermenteerd (afgebroken). Terwijl makkelijk verteerbaar zetmeel al is verteerd en opgenomen als glucose. De darmbacteriën gebruiken de moeilijk verteerbare zetmelen dus als eigen energiebron, waardoor er ook minder glucose in het bloed wordt opgenomen. Dit heeft ook gevolgen voor de energiebalans van muizen: er blijft minder energie over voor de muizen zelf. Bij dit proces komt waterstof vrij die de muizen uitademen.”

Daarnaast zien de onderzoekers dat de activiteit van de darmbacteriën een cyclische beweging vertoont: in de avond en nacht eten de muizen en daarna verbranden ze met name koolhydraten. Als de nacht overgaat in de dag verbranden ze juist meer vetzuren. Omdat ze geen energie meer uit hun voeding kunnen halen, gebruiken ze hun reserves: vetweefsel wordt afgebroken en vetzuren worden verbrand. “Dat zien we doordat de sensoren relatief minder CO2-productie en meer O2-consumptie meten. We zagen zelfs dat de dunne muizen relatief meer vet uit voeding verbranden dan dikke muizen. De darmbacteriën blijven ook wel actief als muizen minder eten en slapen, al is het minder actief. Al deze informatie hebben we verkregen, simpelweg door de lucht te meten.”

Ademtest

Voor de onderzoekers van Fysiologie van Mens en Dier is de volgende stap het meten van de adem van bijvoorbeeld oudere muizen en het kijken naar effecten van eiwitten in het dieet. Daarnaast willen ze de techniek ook gebruiken bij mensen. Van Schothorst: “Er bestaan al ruimtes waarin onderzoekers de adem van mensen kunnen meten. In samenwerking met Maastricht University willen we zulke kamers straks uitrusten met specifieke sensoren om de voedselvertering in realtime te meten. Dat is belangrijk omdat het informatie oplevert over gezonde voeding, de darmgezondheid èn in de toekomst over ziekten zoals het Crohn-syndroom, obesitas en daarmee samenhangende diabetes. We kunnen mogelijk in de nabije toekomst bijvoorbeeld ontsporingen in de darmen makkelijk detecteren door het afnemen van een soort ademtest. Zo draagt ons onderzoek bij aan de gezondheid van onze darmen.”