Onderzoek bij muizen verbindt de darmmicroben van de moeder met de sensorische verbindingen van haar baby
In experimenten met laboratoriummuizen speelden de microben die in de darmen van een zwangere muis leefden een rol bij de ontwikkeling van de hersenen van haar baby’s. Moeders zonder microben hadden pups met minder signaaloverbrengende verbindingen tussen gebieden die belangrijk zijn voor het begrijpen van sensorische informatie.
Nieuwe bevindingen bij muizen suggereren nog een andere rol voor darmmicroben, zelfs vóór de geboorte.
De microben die zich in de darm van een vrouwelijke muis bevinden helpen de bedrading van de hersenen van haar nageslacht vorm te geven, melden onderzoekers 23 september in Natuur. Hoewel de ontwikkeling van muis en mens een wereld van verschil is, laat de studie zien hoe het microbioom van een moeder op de lange termijn gevolgen kan hebben voor haar nakomelingen.
Wetenschappers hebben eerder verbanden gevonden tussen het microbioom van een muismoeder en de hersenen en het gedrag van haar jongen, maar veel van die onderzoeken werkten met dieren die gestrest waren (SN: 7/9/18) of ziek. In plaats daarvan keken Helen Vuong, een neurobioloog aan de UCLA, en haar collega’s naar wat de microbiële mix van een moeder normaal doet voor de hersenen van haar pups.
De nieuwe resultaten wijzen op de invloed van specifieke microben en de kleine moleculen die ze produceren, metabolieten genaamd. “Metabolieten uit het microbioom van de moeder kunnen de zich ontwikkelende hersenen van de foetus beïnvloeden”, zegt Cathryn Nagler, een immunoloog aan de Universiteit van Chicago die niet bij het onderzoek betrokken was. De metabolieten doen dit door de hersenen van een zich ontwikkelende pup te bereiken waar ze de groei van axonen beïnvloeden, zegt ze. Axonen zijn de draadvormige signaalgevers van zenuwcellen.
Vuong en haar team keken naar de hersenen van foetussen van drachtige muizen – sommige met hun gebruikelijke darmwantsen, sommige gekweekt zonder microben en anderen bevrijdden van hun darmbacteriën met antibiotica. Toen de microben van een moeder ontbraken, hadden foetussen kortere en minder axonen die zich uitstrekten van het ‘relaisstation’ van de hersenen naar de cortex, zegt Vuong. Deze verbindingen zijn belangrijk voor het verwerken van sensorische informatie.
Die hersenverschillen lijken gevolgen te hebben voor muizen op latere leeftijd. Als volwassenen waren muizen van moeders met een tekort aan microben minder gevoelig voor aanraking dan muizen van moeders met een typisch microbioom. Bij een van de verschillende sensorische tests duurde het bijvoorbeeld langer voordat muizen van moeders met een tekort aan microben merkten dat een klein stukje tape aan een van hun poten was geplakt. Maar toen werden vrouwtjes zonder microben gegeven Clostridia bacteriën, de hersenen en het gedrag van hun nageslacht ontwikkelden zich normaal. Clostridia zijn gewone darmmicroben bij mensen en muizen, zegt Nagler, en hun afwezigheid is in verband gebracht met een aantal niet-overdraagbare aandoeningen, zoals voedselallergieën (SN: 26/8/14).
Kleine moleculen gemaakt door de darmwantsen kunnen dit effect verklaren. De onderzoekers ontdekten dat de niveaus van verschillende metabolieten in het bloed van de moeder verband hielden met niveaus in het bloed en de hersenen van de foetus. “Het is best gaaf dat het verschillende sites doorkruist, van de moeder tot de foetus,” zegt Vuong. Dat suggereert dat moeder haar darmmetabolieten deelt met haar jongen.
Als drachtige muizen met veranderde microbiomen supplementen kregen van enkele van die metabolieten, ontwikkelde het gedrag van hun pup zich normaal. Het is nog niet duidelijk hoe darmmicroben en metabolieten kunnen worden betrokken bij de ontwikkeling van de menselijke hersenen. Toch “wijst dit nu op een manier waarop men zou kunnen nadenken over ingrijpen” als zwangere vrouwen gebrekkige microbiomen hebben, zegt Nagler, die president is van ClostraBio, een bedrijf dat metabolietbehandelingen onderzoekt voor ziekten die verband houden met het immuunsysteem. In plaats van te proberen die microbiomen te veranderen, wat moeilijk kan zijn, kunnen zwangere vrouwen de benodigde metabolieten direct krijgen.
“Het zal heel belangrijk zijn om te begrijpen of deze negatieve effecten ook bij mensen optreden en of ze tot medische zorgen op de lange termijn leiden”, zegt Carolina Tropini, een microbioloog en biomedisch ingenieur aan de University of British Columbia in Vancouver die geen deel uitmaakte van het werk. Onderzoekers zullen moeten bestuderen hoe de kortetermijnvoordelen van antibiotica zich verhouden tot mogelijke risico’s, zegt ze, maar dergelijk onderzoek kan ook leiden tot therapieën voor zwangere vrouwen die antibiotica nodig hebben.
