Het microbioom. 9 n o v e m b e r november 2020 Arts en Leefstijl

(1)

Het microbioom

D r . K a r e n K o n i n g

9 n o v e m b e r 2 0 2 0

9 november 2020 Arts en Leefstijl

(2)

9 november 2020

Bacteriën zijn overall

Arts en Leefstijl

Met tongzoenen wissel je 80 miljoen bacteriën uit!

(3)

‘Hot topic’ in de wetenschap

(4)

….En in de ‘niet wetenschappelijke’ wereld

(5)

9 november 2020

Micropia

‘s Werelds eerste dierentuin voor microben

Arts en Leefstijl

(6)

Onze microbiota

Het menselijk microbioom bevat

4930

soorten

MICRO-ORGANISMEN

60-80 %

van het IMMUUNSYSTEEM

zit rond de darm We zijn

MEER BACTERIE DAN MENS

De microbiota bevat

360X

meer DNA dan de mens

Naast elkaar kunnen onze microben 2,5x de wereld rond

De

microbiota weegt

1-2 KG

(7)

Hoe ontstaat onze microbiota?

Arts en Leefstijl GEBOORTE

Een pasgeborene krijgt microben van:

• moeders geboortekanaal

• huid van de moeder en andere verzorgende

BORSTVOEDING

Moedermelk voorziet de baby van:

• nutriënten, vitaminen en antilichamen

• verschillende microben die de darm van de baby koloniseren

OMGEVING

Verder in het leven ontwikkelt de microbiota zich door bacteriën te winnen uit:

• aarde, grond, water

• mensen, (huis)dieren, planten

• (nieuwe) voeding

9 november 2020

(8)

9 november 2020

Microbiota ontwikkeling

Arts en Leefstijl

Blootstelling in het vroege leven

• Voeding (borst- vs flesvoeding))

• Soort bevalling (vaginaal vs keizersnede)

• Infecties

• Antibioticagebruik (perinataal)

• Gezinsgrootte

• Aantal huisdieren Adapted from Stiemsma 2015

and Cryan 2019

(9)

Kalenderleeftijd (maanden)

(10)

9 november 2020

Microbiota ontwikkeling

Arts en Leefstijl

(11)

Onze microbiota

• Unieke persoonlijke microbiota, relatief stabiel

• Verlies van diversiteit is geassocieerd met afname/verslechtering van

gezondheid

(12)

Het microbioom en immuunontwikkeling

Zheng et al, Cell Research 2020

(13)

9 november 2020

Het microbioom en immuunontwikkeling

Arts en Leefstijl Belkaid et al, Immunity 2017

(14)

9 november 2020

Microbiota moeder beïnvloedt de microbiota baby

Arts en Leefstijl Gomez de Aguero et al, Science 2016

(15)

Reduction and perturbation of bacteria

I n d i c a t i o n

Arts en Leefstijl 9 november 2020

Adapted from Pascal 2018

(16)

Development microbiota and immune system

Indication

Arts en Leefstijl 9 november 2020

Normal intestinal microbiota

Dysbiotic intestinal microbiota Early life exposures

• Diet (breast milk vs formula)

• Birth mode (vaginal vs Caesarean section)

• Infection

• Antibiotic exposure

• Household size and number of siblings

• Furred pet exposure

Intestinal homeostasis and immune tolerance

Immune dysregulation (atopic disease, T1D, and IBD)

Adapted from Stiemsma 2015

(17)

Verstoring van de microbiota

Oorzaken verstoring

• Voeding/dieët

• Antibiotica

• Stress

Gezonde

microbiota Verstoorde

microbiota

9 november 2020 NURSING EXPERIENCEArts en Leefstijl

(18)

9 november 2020

Medicatie en het microbioom

Arts en Leefstijl

(19)

9 november 2020

Antibiotica maakt dik!

Arts en Leefstijl Cox LM et al. 2014

(20)

(21)

9 november 2020

Het microbioom en immuuntherapie bij kanker

Arts en Leefstijl

(22)

9 november 2020

Het microbioom en immuuntherapie bij kanker

Arts en Leefstijl

(23)

9 november 2020

Verstoring microbiota

Arts en Leefstijl

Direct gelinkt met:

• Diarree

- Antibiotica geassocieerd - Reizigers

- Infectieuze (Rotavirus)

- Veroorzaakt door voedselvergiftiging

• Obstipatie

• Ontstekingsdarmziekte (IBD)

• Prikkelbaar darmsyndroom (PDS/IBS)

• Helicobacter pylori infecties

Indirect gelinkt met:

• Allergieën

• Kanker

• Hart- en vaatziekten

• Urineweginfecties

• Bacteriële vaginose

• Bovenste luchtweginfecties

(24)

Faeces from allergic baby

Faeces from healthy baby

Cow’s milk allergic germ-free mice

Transfer gut microbiota from babies

Challenge with cow’s milk allergen

Adapted from Feehley 2019 Allergic

Protected

Microbiota en allergie

(25)

9 november 2020

Ever had a gut feeling?

Arts en Leefstijl

Ziektes en ziekteprocessen waarbij de microbiota-gut-brain axis

betrokken is.

Cryan JF et al. 2019

(26)

Epithelial barrier dysfunction

Healthy situation Thick mucus layer Strong tight junctions

Epithelial cells in good condition

Proinflammatory

cytokines Low grade

inflammation e.g. LPS in

circulation

Disturbed situation Thick mucus layer Strong tight junctions

Epithelial cells in good condition

Chronic disease conditions?

(27)

Diseases Related to Barrier Dysfunction

GUT-BRAIN AXIS Autism

Depression

Chronic fatigue syndrome Migraine

Alzheimer’s disease

Arts en Leefstijl

CHRONIC INFLAMMATION

Inflammatory Bowel Disease (IBD) Irritable Bowel Syndrome (IBS) Metabolic syndrome

Obesity

Type 2 diabetes Liver disease

Cardiovascular disease Allergies

9 november 2020

(28)

9 november 2020

Gut-brain-axis

Arts en Leefstijl Mayer 2014

(29)

Germfree mice: higher stressresponse

Sudo 2004

One of the first studies: Germfree mice have

a more profound stress response than mice

with a (pathogen free) microbiota.

(30)

Microbiota - depression

Kelly 2016 Jiang 2015, Kelly 2016

Depressed patient seem to have different microbiota than healthy controls

Microbiota of depressed patients induce depressed phenotype in germ-free mice compared to control

Antidepressants potential confounder

(31)

Mechanisms in gut-brain

Indication

Neurological pathway

• Vagus nerve

• Enteric nervoussystem

• Neurotransmitters (serotonine, GABA) Humoral pathway

• Gut and endocrine hormones Metabolic pathway

• Bacterial metabolites (eg SCFA) Immune pathway

• Cytokines

Cryan & Dinan 2012

(32)

Verstoring van de microbiota

Oorzaken verstoring

• Voeding

• Medicatie

• Stress

Gezonde

microbiota Verstoorde

microbiota

(33)

Wat kunnen we doen om een

verstoring te voorkomen (preventie)of te herstellen (therapeutisch)?

(34)

9 november 2020

Beperk medicatiegebruik

Arts en Leefstijl

(35)

Voeding

(36)

9 november 2020

Microbiota management

Arts en Leefstijl

Gezonde microbiota

Stress

(maagdarm) infectie

Antibiotica Dysbiose

Prebiotica Feces transplantatie

ProbioticaProbiotica

(37)

Prebiotica

Definitie: “niet verteerbare

levensmiddelen ingredienten die selectief de groei en/of activiteit van een of meerdere bacteriesoorten in de microbiota stimuleren en zo een gezondheidsbevorderend effect hebben voor de gastheer”.

(38)

Soorten prebiotica

• Inuline

• Fructo-oligosachariden (FOS)

• Galacto-oligosaccharides (GOS)

• Pectines uit groenten en fruit

• Glucanen uit graanproducten

(39)

9 november 2020

Probiotica

Arts en Leefstijl

(40)

Probiotica

Definitie: “Levende micro-organismen die wanneer toegediend in

voldoende hoeveelheid een

gezondheid bevorderend effect

hebben voor de gastheer”.

(41)

9 november 2020

Werkingsmechanismen

Arts en Leefstijl

(42)

Toepassingsgebieden probiotica

• (Recidiverende) infecties

• Functionele darmaandoeningen

• Immuungerelateerde aandoeningen

• Gut-brain-axis aandoeningen

• Obesitas en metabool syndroom

(West CE, et al. 2016, Floch 2018, Hojsak I, et al. 2018)

(43)

Probiotica lijken zinvol bij het verminderen van symptomen en het

verbeteren van de KvL bij patiënten met allergische rhinitis

Baby's die met probiotica worden behandeld, hebben een significant

lager relatief risico op eczeem

Gebaseerd op 17 klinische studies Gebaseerd op 23 klinische studies

Boyle 2008 Zajac 2015

Probiotica bij allergie

(44)

Arts en Leefstijl

S T U D Y D E S I G N

• Phase II study (Simon two-stage) design

• 40 adults with hay fever

- ≥ 2 subsequent years

- positive allergytest for Bermuda grass pollen

• Probiotic (2 x 2g, 4x10⁹cfu/day for 8 weeks

• mRQLQ (mini Rhinoconjunctivitis Quality of Life Questionnaire

Probiotic 40 adults

mRQLQ

0 weeks 8

Reduction of mRQLQ score in allergic rhinitis patients

Watts 2016

4

mRQLQ mRQLQ

9 november 2020

(45)

• Questionnaire documenting severity of hay fever

• Taking into account

- Activity limitations - Practical problems - Nose symptoms - Eye symptoms - Other symptoms

• Decrease in score indicates improvement

mini Rhinoconjunctivitis Quality of Life Questionnaire

Juniper 1991

mRQLQ

(46)

Arts en Leefstijl

- ≥ subsequent seasons

• Probioitc (2 x 2g, 4x10⁹cfu/day) for 8 weeks

Reduction of mRQLQ score in allergic rhinitis patients

Watts 2018

R E S U L T S

• Probiotic intake leads to a significant decrease in mRQLQ in allergic rhinitis patients

0 1 2 3 4 5

Baseline 4 weeks

supplementation 8 weeks supplementation

mRQLQscore

9 november 2020

(47)

Arts en Leefstijl

- ≥ subsequent seasons

• Probiotic (2 x 2g, 4x10⁹cfu/day) for 8 weeks

Reduction of mRQLQ score in allergic rhinitis patients

Watts 2018

R E S U L T S

• 63% (n=25) of participants had a clinically meaningful response (mRQLQ ↓≥0.7 to treatment) after intake of Ecologic^®Allergycare

• Trend toward reduction of allergy specific medication (52,5 to 41,4%) was observed in the final 4 weeks of supplementation.

9 november 2020

(48)

Arts en Leefstijl

- ≥ 2 subsequent years

Responders versus non-responders

Watts 2018

R E S U L T S

Responders

• Higher baseline mRQLQ score

• More likely to be allergy medication users

→

9 november 2020

(49)

Arts en Leefstijl

• Sub-study, ex-vivo

• 12 adults from prior study

- 7 responders - 5 non-responders

• Sample collection

- nasal epithelial cells - blood

Responders versus non-responders

West 2019 NanoString digital immune

gene expression profiling

R E S U L T

Responders non-responders

Responders

• Distinct immunological profiles in both blood and nasal samples at baseline and following probiotic supplementation

• First indications are that the discrimination is related to the ‘severity’/

alertness of the immune system (responders seems to have a distinct T-cell- mediated rhinitis sub-type)

9 november 2020

(50)

9 november 2020

Probiotica bij GBA aandoeningen

Arts en Leefstijl

(51)

Arts en Leefstijl

Reduction of vulnerability to depression

• Randomized, triple-blind, placebo- controlled study

• 40 healthy students

• Probiotic (2g, 5x10⁹cfu/day) or placebo for 4 weeks

• Questionnaire (LEIDS-r)

Ecologic^®Barrier Placebo N=40

Questionnaire Questionnaire

0 4

weeks

Steenbergen 2015

9 november 2020

(52)

Arts en Leefstijl

Leiden Index of Depression Sensitivity (LEIDS-r)

Leiden Index of Depression Sensitivity – revised (LEIDS-r) Measuring cognitive reactivity to sad mood (predictive marker for depression vulnerability)

Mark Williams, Oxford University Prof. van der Does 2003

Six subscales

• Agression (towards yourself or others)

• Risk aversion

• Control/perfectionism

• Hopelessness

• Acceptance

• Rumination

Steenbergen: Psychologists believe that especially excessive rumination makes people more vulnerable to depression

9 november 2020

(53)

Reduction of vulnerability to depression

• Randomized, triple-blind, placebo- controlled study

• 40 healthy students

• Probiotic (2g, 5x10⁹cfu/day) or placebo for 4 weeks

• Questionnaire (LEIDS-r)

R E S U L T

Steenbergen 2015

(54)

9 november 2020

Werken probiotica voor iedereen?

Arts en Leefstijl

Probiotics

Nee

TYPE

PROBIOTICUM OMGEVINGS-

FACTOREN

DE GASTHEER

(55)

9 november 2020

Kwaliteit van leven verbeteren

Arts en Leefstijl

• Vermindering diarree

• Vermindering obstipatie (klachten)

• Vermindering (buik)pijn, opgeblazen gevoel, flatulentie en krampen

• Preventie van allergie

• Vermindering van allergische uitingen

• Verminderen van medicatie gebruik

• Glas half vol ipv half leeg

(56)

25 September 2020 Arts en Leefstijl 56