KPNI Belgium

The Human Microbiome “Helping our small inhabitants be better friends. (DEEL 2)

The Human Microbiome "Helping our small inhabitants be better friends.

Deel 2: We zijn en blijven altijd een Superorganisme: We are a microbial puppet

Het Metagenoom: waarom we mens zijn geworden. Zonder microbioom zou er geen Homo sapiens zijn.

Er is een onlosmakelijke verbinding tussen de zintuiglijke waarnemingen van de mens, en zijn hersenen, immuunsysteem, de darm en slijmvliezen en zijn microflora of microbioom.

Het Metagenoom: waarom we mens zijn geworden.

Zonder microbioom zou er geen Homo sapiens zijn.

Er is een onlosmakelijke verbinding tussen de zintuiglijke waarnemingen van de mens, en zijn hersenen, immuunsysteem, de darm en slijmvliezen en zijn microflora of microbioom.

En al die verschillende strains uit de humane microflora zorgen voor een ongelooflijke productie van dopamine, noradrenaline, serotonine, acetylcholine, GABA, histamine,… Een hele serie aan bacteriën kunnen dit én produceren -een substantiële hoeveelheid- hormonen en neurotransmitters voor de host. Maar het is wel belangrijk in welke component ze groeien, en welke stofjes ze waar produceren of induceren, of consumeren.

We weten dat 90% van de serotonineproductie gebeurt door de enterochromatinecellen, 5% door de darm, en slechts 5% in de hersenen en de rest van het lichaam. Dit opent de theoretische mogelijkheid om met bepaalde strain of stam, specifieke hormonen of neurotransmitters te laten toenemen. Maar de context is ook voor de werking van het microbioom bepalend.

Ieder lichaamscompartiment bevat een ‘gekozen’ organismespectrum.

Maar het is niet gemakkelijk om met enkelvoudige probiotica de gezondheid te beïnvloeden, want je moet er ook voor zorgen dat de strain die je wilt gebruiken, ook aankomt op de plek waar hij een positieve invloed kan uitoefenen.

Lactobacillus plantarum produceert acetylcholine, dus misschien kan je daarmee de vagus activeren. Theoretisch klopt dit. Er zouden dus antidepressieve bacteriën kunnen zijn. Maar dan moet je dit ook kunnen induceren in het juiste compartiment. Als een stam voedsel vindt in een te hoog deel van de darm, dan kan die prolifereren, en dat kan wel mis gaan…

En al zijn Lactobacillen een prima strain, je wilt er geen 10-9 van in je dunne darm, want je wilt daar liever geen overmatige neurotransmitterproductie. Daar krijg je namelijk Parkinson van.

Meestal neemt men aan dat probiotica nooit negatieve effecten kunnen hebben, maar dat klopt niet. Elk probioticum kan ook negatieve effecten hebben, afhankelijk van waar de toegediende microben gaan prolifereren. De dosisrespons is van groot belang voor probiotica, net als voor supplementen.

Dus een genuanceerd gebruik is belangrijk: als je een darmcomponent gaat behandelen, dan moet je goed je soort en dosis kiezen.

Vergelijk het met curcuma: willen we de proliferatie op een bepaalde plaats verhogen of verlagen? Lage dosis: stimuleert proliferatie; hoge dosis induceert apoptose. Dus: bij colonkanker (door bacteriën uit de mond): als de dosis te laag is, ga je de bacterie voeden.

De behandeling is dosisafhankelijk.

Stress leidt via het microbioom tot problemen in de hersenen

Bij chronische stress met een verhoogde adrenalineproductie, wordt deze een quorum sensing molecule. Dan voedt adrenaline E. Coli en gramnegatieve bacteriën, en die produceren veel LPS; dit is dus pro-inflammatoir, en dan gaan die bacteriën GABA consumeren.

Dus: teveel adrenaline, te weinig GABA, en dan krijg je via vagale weg ook in de hersenen een tekort aan GABA. Deze zou de ruis moeten weghalen door remming op de frontale cortex. En dit kan leiden tot angst, en slaapproblemen, en zelfs autismespectrumstoornissen door teveel  ruis in het hoofd.

De darm is het meest complexe endocriene orgaan

Terwijl in alle organen slechts 2 of 3 hormonen aangemaakt worden, kan de darm ze allemaal produceren, net zoals de huid: ook oestrogenen, testosteron,… en dat in een zeer substantiële hoeveelheid. Voldoende om ook buiten de darm invloed uit te oefenen.

Bijvoorbeeld: endometriose-myomen kunnen veroorzaakt worden door een oestrogeenproducerende bacterie in de dunne darm. En hoe komt die daar? Het is een pesticidenmetaboliserende bacterie. (pesticiden = xeno-oestrogenen)

De pas ontdekte Turicibacter sanguinis is een serotonine-etende bacterie die een vetzuurtje produceert dat overgewicht induceert.  Deze opportunistische bacterie kan door depressie en SSRI gevoed worden en gaan prolifereren. Een belangrijk effect van SSRI is overgewicht, omdat deze de voeding creëren voor die bacterie, wat leidt tot opslag van meer en meer vet.

Melatonine in de darm

Maar de allerbelangrijkste (nieuwe!) factor voor chronische ziekte van Homo sapiens is kunstlicht! Dit is zelfs in staat om een Parkinson-microbioom te creëren door invloed op de melatoninehuishouding, die ook in de darm superbelangrijk is.

De darm zou niet mogen reageren op het dag-nachtritme: melatonine wordt er overdag geproduceerd: de darm reageert op het voedingsritme. Serotonine promoot beweging (diarree) en is pro-inflammatoir (in de dunne darm), maar melatonine brengt rust: tegen diarree, anti-inflammatoir.

En wat is het juiste moment voor de Homo sapiens? De lunch is het belangrijkste moment voor voeding: je zou 75% van je calorieën rond 12 uur moeten eten, want dan is de kans op overgewicht klein.

De darm wil melatonine op het middaguur. Dit is belangrijk voor het in stand houden van de anti-inflammatoire status in de darm. Rond de middag is er een immunologische ‘deathzone’. Het immuunsysteem is dan uitgeschakeld, in rust; voeding wordt dan veel beter getolereerd, en er is veel minder kans op een allergische reactie.

Een eerste interventie

Teveel en te weinig serotonine en melatonine deugt niet. Lithium is een belangrijk antidepressivum, maar de dosis die gebruikt wordt is veel te hoog: gemiddeld wordt 238mg gegeven, en dat is toxisch.

Maar lithium is wel een essentieel element: het is nodig voor de intrinsic factor. Bij lithiumtekort wordt vitamine B12 gepikt door bacteriën, die er malondealdehyde van maken, en dat is cardiotoxisch. Lithium zorgt ook voor de afbraak van serotonine in de darm.

Lithium zat vroeger in het drinkwater, maar dat is nu Li-arm, want het zit nu vast in de grond door de CO2. En dus komt het niet meer in het water… Terwijl er in een liter water ongeveer 50 µg zou moeten zitten.

Maar lithium mag nog niet in een supplement, want de uitscheiding is afhankelijk van NaCl. Bij te weinig zout wordt alle Li terug geresorbeerd; teveel zout: alles wordt uitgescheiden.

Lithium komt beperkt voor in groenten, noten, granen en vis. Paddenstoelen kunnen Li opslaan in de stam, die moet je dus opeten.

Transmissie: de overdracht van het ene naar het andere organisme.

Voeding en het leven bepalen de microbiota. Ook de communicatie met dieren is cruciaal voor een goed microbioom: dieren en mensen communiceren en wisselen microbiota uit, en dat is belangrijk. Genen hebben een minimale invloed op onze microflora, terwijl dierlijke microbiota door de mens geaccepteerd kunnen worden. Honden zijn dus zeer belangrijk voor kinderen, of met boerderijdieren spelen. En als de kinderen gezond zijn, kan je best ook met hun microbioom van nabij communiceren.

Maar als je in contact komt met een ziek mens (of dier), wees dan voorzichtig, want dan kunnen je symbionten er niet tegenop.

Wat is het grote verschil tussen een pathogen en een symbiont?

Het verschil: symbionten gebruiken 80% (van hun voeding) voor de productie van hormonen en neurotransmitters, en slechts 20% voor zichzelf; terwijl pathogenen alles gebruiken voor hun proliferatie. (Deze zijn dus veel virulenter). Er zijn ook opportunistische bacteriën, die onder goede omstandigheden voor de host werken, maar die pathogeen kunnen worden.

In normale ontlasting is het aantal symbionten groter dan pathogenen, want anders kunnen de symbionten de pathogenen niet de baas. Eigenlijk moeten symbionten 80 maal hoger zijn dan pathogenen, om die in toom te kunnen houden.

The ‘disappearing microbiome’

is al geen hypothese meer: door de industrialisatie is de diversiteit van ons microbioom aan het verdwijnen. Als je in de stad woont neemt je microbioom waanzinnig af, en dan ben je kansloos. Je mag dit microbioom niet als dat van een mens beschouwen, want dat is het al lang niet meer.

Wat kan je doen? 

Er zitten minder bacteriën in de grond, maar de diversiteit is veel groter, iets wat bij de mens verloren gaat. Dus: werk in de tuin (met de handen in de grond), dat verhoogt de levensverwachting.

Kinderen die op boerderij wonen zijn gezonder en hebben minder allergieën. Zo’n halve eeuw geleden vond een wetenschapper helminths, wormpjes bij die kinderen, en besloot dat die zorgden voor een goed immuunsysteem. Het werd een Nobelprijs: we moesten aan de wormen, want die activeren het immuunsysteem, zelfs tegen virussen.

MAAR: dat geldt nu niet meer voor ons, want helminths zijn eukaryoten, ze zijn groot, en ze eten onze flora. En dat mag niet meer: we hebben zo al te weinig diversiteit. Bij WEIRD people zijn die wormen niet meer voordelig, terwijl bij Afrikanen wel: die hebben een divers microbioom en dan zijn parasieten een meerwaarde. Parasieten waren altijd al een deel van het microbioom, en als dat goed is, mogen die er ook in zitten. Maar mensen die in de stad wonen kunnen daar niet meer tegen.

EN: helminths kunnen ook in je kop komen, zelfs mycoplasma, en dat geeft weird gedrag.

Bij dieren helpen die parasieten wel om gezond te blijven.

Het microbioom en de ontwikkeling van Homo tot sapiens

Ooit waren we niet alleen… en de andere, sterkere Homo’s dwongen ons uit te wijken naar zee en strand: de migratie naar de kust. Daar is de mens mosselen en schaaldieren gaan eten en dat heeft ons microbioom veranderd, hun microbioom is ingebouwd in ons DNA, ons proteoom.

Onze voorouders hadden overigens meer genen dan wij, we hebben er nu nog zo’n 21.000 (maïs: 75.000!). Dit komt omdat we steeds afhankelijker geworden zijn van ons metagenoom, ons microbioom: ‘the benefit of losing genes’.

In mosselen en schaaldieren zitten geweldige bacteriën, en die hebben ons botsysteem veranderd, ons cranium (schedel) doen groeien. Dit heeft een doorslaggevende rol gespeeld in de ontwikkeling van Homo naar sapiens.

Wat zou het allerbeste zijn dat er met het coronavirus zou kunnen gebeuren?

Dat het virus zou infiltreren in een eicel of een zaadcel, en dat het deel zou worden van ons genoom door ‘endosymbiose’. Dat is niets nieuws, zo zijn we ontstaan.

Dat gebeurde ooit met bacteriën die mitochondriën werden, zodat grotere dieren konden ontstaan. En later infiltreerde een virus dat een placenta kon vormen (net als dit coronavirus), en zo ontstonden de mammals, zoogdieren.

En het virus dat ons sociaal maakte: onze frontale cortex is sociaal, maar het is een virale cortex door endosymbiose van een HERV (Human Endogene RNA Virus). Zo ontstond sociaal gedrag, én antivirale bescherming.

Mens en dier kunnen niet steriel opgroeien

Als je dieren, of mensen, steriel maakt, dan kunnen bepaalde organen niet ontwikkelen. In zeevoedsel en (zee)insecten zitten botvormende bacteriën, en die heeft ons microbioom nodig.

Zonder optimaal microbioom kunnen botten niet normaal ontwikkelen, want die worden gevormd door je flora. Hetzelfde geldt voor barrières, zelfs de bloed-hersenbarrière: het zijn micro-organismen die de bouwstoffen leveren en de integriteit van de hersenbarrière bewaken. Zonder dat krijg je lekke hersenen; en dat verhoogt het risico op neurodegeneratieve ziektebeelden. Het microbioom moduleert overigens ook de neuro-endocriene functies.

Ontwikkeling en groei loopt samen met de ontwikkeling van een microbioom. Het niet op tijd veranderen van voeding, laat ook het microbioom niet toe om op tijd te veranderen. En dan wordt het niet meegenomen in de groeifasen.

Als ouderen enkel vloeibaar eten, krijgen ze een vloeibare babydarm… Kinderen moeten groeien, maar als je oud bent, dan krijg je van zo’n microbioom kanker. Mensen met kanker hebben een microbioom dat lijkt op dit baby’s.

Weer Homo sapiens worden: met een breed metagenoom

Onze genen zijn dramatisch verminderd en ons metagenoom is evenredig toegenomen. We moeten dus zorgen voor een zo breed mogelijk microbioom…

Carnivoren en vegetariërs hebben minder diversiteit, want ze gebruiken maar één groep voedselbronnen. Hierdoor hebben ze ruimte voor ‘specialisten’ en die kunnen pathogeen worden.

Omnivoren hebben een grotere diversiteit van voedselbronnen én bacteriën. Als het voedingspalet breed is, is er geen ruimte voor specialisten, wel voor generalisten die alles kunnen. Maar dan moet je wel 150 verschillende voedingsmiddelen eten. De gemiddelde Europeaan eet 15 verschillende planten, en 6 verschillende dieren… De gemiddelde Bosjesman 400 verschillende planten, en ook nog insecten, meelwormen, enz.

Homo sapiens heeft van alle dieren wel het meeste micro-organismen in zijn lijf: we hebben het genoom van andere dieren leren gebruiken in ons voordeel. Ons microbioom heeft ons toegelaten om genen te verliezen…

Het microbioom van wilde dieren en mensen is veel breder.

Maar onderzoek gebeurt bij tamme dieren, en wij zijn tamme mensen geworden, en we zijn even ziek… altijd dezelfde temperatuur, enz..;

Als je een tamme rat het microbioom van een wilde geeft, dan wordt die 2 keer zo slim, seksueel veel attractiever, én ze leeft ook langer. Het microbioom heeft dus ook te maken met cognitie. Dus: verwissel de stad voor het land om slimmer en seksueel attractiever worden.

Een microbioom vereist een epitheellaag

En deze epitheellaag moet bekleed zijn met een mucuslaag, want anders kunnen de bacteriën niet prolifereren, en dan kunnen ze doorbreken.

De mens heeft de allerdikste slijmlaag van alle dieren, en dit komt uit verwarmde, moeilijk verteerbare vezels, uit knollen en wortels die andere dieren niet kunnen verteren, omdat ze ze niet kunnen verwarmen.

Oermensen verwarmen alles! Als je die vezels onverwarmd eet, ga je teveel gas produceren.

Rauwe bonen eten: methaangas = gastoxinen, en die gaan over de bloedbaan, en kunnen schade toebrengen in de hersenen. Ze kunnen bijvoorbeeld de ontwikkeling van Parkinson en Alzheimer induceren. Ook NH2 is een neurotransmitter, maar teveel is toxisch.

We moeten dus zorgen voor een dikke slijmlaag, die ook goed verdeeld moet zijn over de darm.

Hoe houden wij ons microbioom onder controle? 

Case: het coronavirus

Het grootste probleem is niet het virus zelf, maar dat het de weg vrijmaakt voor een maligne pathogen, omdat het een benigne pathogen weghaalt.

Het benigne microbioom: dat zijn pathogenen, die per ongeluk benigne zijn geworden voor ons; we hebben ze overal op onze huid en slijmvliezen. En die produceren allemaal waterstofperoxide -H2O2; dit wordt omgezet in water en een thiocyanaat door jodiumlactoperoxidase, en het resultaat zijn eiwitten die virussen en andere pathogenen kunnen doden.

Onze flora controleert de benigne pathogenen, en deze controleren de maligne pathogenen. Wijzelf hebben dus normaal gezien geen contact met maligne pathogenen.

Bij corona gaat het ook zo: veel mensen krijgen een longontsteking, ze krijgen antibiotica tegen de Streptococcus pneumoniae en Stafylococcus aureus. Maar de eerste is een benigne pathogen in de neus, die de S. aureus controleert. Bij griep of koorts komt de S.p. vrij uit de neus, en remt de S.a. (MRSA!). Tegen de eerste zijn er antibiotica, tegen de laatste nauwelijks. Een grote ramp is ook de vaccinatie tegen de S. pneumoniae: dan ben je de controle over de S. aureus kwijt

Dus als je geen S.p. meer hebt om je te beschermen bij corona en andere virusinfecties, dan is dit een ticketje voor de dood…

Kinderen zijn weinig gevoelig voor corona omdat ze een betere mucuslaag hebben die hen beschermt. Met een dikke mucuslaag is het coronavirus kansloos. Met het verouderen wordt de mucuslaag dunner, er is dan nauwelijks voedsel voor de symbionten en de benigne pathogenen, en daardoor komen de pathogenen. Een groot probleem: als een maligne pathogen niet wordt waargenomen door het immuunsysteem, dan kan die gaan rondreizen in het lichaam en ziekten uitlokken.

De Homo sapiens is ongelooflijk zwak geworden en hierdoor gevoelig voor het coronavirus. Het virus zou kansloos zijn in een mond met een goede flora. Periodontale ziektebeelden zijn de belangrijkste risicofactor voor het ontwikkelen van COVID-19. Maar niemand spreekt daarover.

De nasofaryngeale ruimte is de belangrijkste flora van je hele lichaam: alles passeert er eerst. In neus en keel zitten amandelen: de belangrijkste immunologische organen! Maar de mucuslaag is er zeer dun en de ruimte voor pathogenen is zeer groot.

De darm begint in de mond… Dus: een mondprobioticum is altijd goed!

We hebben ons microbioom dus echt nodig.

Alle stofjes voor bot en brain komen uit het microbioom. Zonder dat kan je geen normale botten en zenuwstelsel ontwikkelen.

Steriele dieren hebben dezelfde ontwikkelingsproblemen als kinderen uit Bangladesh: slechte ontwikkeling van botten en centraal zenuwstelsel, én een korte levensverwachting.

The ‘extended genotype’

Wij hebben zelf maar weinig genen, maar we hebben miljoenen genen van ons microbioom. En ‘the extended genotype’ is ook verantwoordelijk voor onze grote kop.

En als ons metagenoom goed is, dan zijn we flexibel: metabool, immunologisch, psychologisch,… dan zijn we gezond.

En het verdwijnende microbioom…

Geen noodzaak meer, geen nieuwe uitdagingen door de doorgedreven hygiëne en alle antibiotica; en de verticale transmissie (van moeder/familie op kind) is ook in het gedrang. De industrialisatie is mede de oorzaak van het verdwijnende microbioom: de voeding vol zit met enkelvoudige suikers…

Er zijn niet minder beesten, wel veel minder diversiteit. En afname van diversiteit brengt allerlei ziektes mee: hart- en vaatziekten, Parkinson, Alzheimer…

Als je in de stad blijft wonen en niet af en toe in het bos gaat rollen, of je aan het water gaat insmeren met modder, dan krijg je je microbioom nooit op de rails. Maar de grond in Europa wordt ook steeds armer … Je hebt nieuwe uitdagingen nodig.

Helicobacter pylori: een nieuwe uitdaging?

De mens produceert meer maagzuur dan andere dieren; waarom? 

H. pylori hoort bij de aaseters: hij zit in de maag en stimuleert er de maagzuurproductie. Dit is nodig voor het doden van pathogenen:

De maag pH bij planteneters: 7. De mens was dus nooit een vegetariër.

Die lage maag pH heeft de mens o.a. beschermd tegen mycobacterien: TBC, lepra…

Maar: er moet wel een goede mucuslaag zijn in de maag en die is opgebouwd uit onverteerbare vezels. Dan is de H.pylori benigne, en beschermt de maagwand.

Maar sedert 1990 is hij zo goed als verdwenen, door de rest-antibiotica. Jonge mensen hebben er dus geen meer.

Helicobacter was een goeie, beschermende vriend, die vroeg in het leven wordt binnengelaten in het microbioom. Hij is geen oorzaak van maagzweer, dat is de afname van de mucuslaag, maagzuur zorgt voor een goede mucuslaag.

Niet gek dus dat zoveel mensen een maagzweer hebben. En gezien Helicobacter de schuld krijgt, wil men die uitroeien met antibioticakuren. Daardoor wordt hij resistent én pathogeen, en… oorzaak van Parkinson.

Maar laat je niet wijsmaken dat je weer moet worden als de Yamomani indianen met hun schitterend microbioom. Ze hebben dat ook nodig: ze eten van alles, maar het is niet te vreten: het smaakt niet lekker. En als de darm het niet lekker vindt moet het microbioom zich aanpassen en eten ze minder. Als het eten te lekker is, gaat de diversiteit omlaag, en dan wordt er veel minder geproduceerd voor de host… Dus…