Wat is het verband tussen darmbacteriën en autisme?

Het menselijk lichaam biedt huisvesting aan een grote variëteit aan micro-organismen. Grote aantallen bacteriën bevolken verschillende delen van het lichaam, zoals de huid, de mond en de darm. De darm bevat de grootste en meest diverse microbiële gemeenschap die darmmicrobioom of darmflora wordt genoemd. Een afwijkende compositie van het darmmicrobioom (de samenstelling van bacteriesoorten waaruit het bestaat) wordt in verband gebracht met verschillende gezondheidsaandoeningen, waaronder obesitas, chronische darm ontstekingen en zelfs neurologische ontwikkelingsstoornissen. Autismespectrumstoornis (ASS) is een van deze neurologische ontwikkelingsstoornissen. Zo is het bijvoorbeeld bekend dat ASS vaak gepaard gaat met aandoeningen aan het maag-darmstelsel.

Het ontstaan en de ontwikkeling van het darmmicrobioom in baby’s

Er wordt anno 2020 aangenomen dat baby’s worden geboren met een steriele darm waarin nog geen micro-organismen leven. Na de geboorte wordt de darm gekoloniseerd door bacteriën die op den duur uitgroeien tot een volledig en complex darmmicrobioom dat van essentieel belang is voor de gezondheid van de mens. De initiële manier waarop kolonisatie van de darm plaatsvindt, heeft invloed op de ontwikkeling van het microbioom in de pasgeborene. Het is namelijk zo dat de eerste bacteriën die de darmen bereiken afhankelijk zijn van de geboorte. Baby's die vaginaal ter wereld komen krijgen andere bacteriën binnen dan baby's die via keizersnede geboren worden. Een andere belangrijke factor die van invloed is, is het dieet. Het dieet van zuigelingen bepaalt de manier waarop hun darmflora zich verder ontwikkelt. Kinderen die gevoed worden met moedermelk zullen daarom een ander microbioom ontwikkelen dan kinderen die flesvoeding krijgen. De eerste jaren na de geboorte blijft het darmmicrobioom zich ontwikkelen en veranderen. Wanneer een kind rond de drie jaar oud is zijn darmflora vergelijkbaar met dat van een volwassene.

De functies van het darmmicrobioom

Het darmmicrobioom speelt een fundamentele rol in het verteren van voedsel evenals de immunologische ontwikkeling van zijn gastheer. Ook is het darmmicrobioom in verband gebracht met verschillende gezondheidsaandoeningen. Om deze reden weet men dat het een belangrijke functie heeft in de instandhouding van een gezond lichaam. De compositie van het darmmicrobioom is bijvoorbeeld anders in mensen die last hebben van obesitas, chronische darmontstekingen of neurologische ontwikkelingsstoornissen, zoals autisme, wanneer deze vergeleken worden met gezonde individuen. Zo blijken kinderen met ASS kleinere hoeveelheden te hebben van darmbacteriën zoals Prevotella, Coprococcus, Veillonellaceae, Bacteroides en Bifidobacterium in vergelijking met kinderen zonder ASS. Daarentegen hebben ze wel meer Lactobacillus bacteriën.

Autismespectrumstoornis (ASS)

ASS is een groep van neurologische ontwikkelingsstoornissen, die onder andere wordt gekenmerkt door verminderde sociale communicatie en repetitief gedrag. Binnen de ASS-populatie bestaat een grote variatie in de ernst van de symptomen. Vaak gaat ASS gepaard met andere afwijkingen, zoals angsten, slaap deficiëntie en maag-darmklachten. In 2019 werd geschat dat zo’n 90% van de mensen met ASS last heeft van hun darmen.

De mogelijke oorzaken van ASS

De precieze oorzaken voor de ontwikkeling van ASS zijn anno 2020 nog niet vastgesteld. Er wordt aangenomen dat ASS tot stand komt onder invloed van zowel genetische als milieufactoren. Wetenschappelijk onderzoek suggereert dat autisme al tijdens de ontwikkeling in de baarmoeder begint. In een studie uit het jaar 2000 van Ingram et al. van de University of Rochester is het bijvoorbeeld ontdekt dat ratten die tijdens de zwangerschap worden blootgesteld aan valproïnezuur, vaker jongen baren die symptomen vertonen vergelijkbaar met ASS in mensen. Factoren na de geboorte, zoals het dieet, zijn waarschijnlijk ook van invloed.

Sommige wetenschappelijke studies wijzen erop dat mensen met ASS hun symptomen kunnen verminderen door het volgen van een glutenvrij dieet. Dit voorbeeld benadrukt het belang van de positieve invloed van een gezond dieet op menselijk gedrag. Het is aannemelijk dat deze verandering van dieet invloed heeft op het gedrag omdat het de compositie van het darmmicrobioom verandert. In knaagdieren die met ASS vergelijkbare symptomen vertoonden is aangetoond dat het veranderen van het darmmicrobioom invloed heeft op de ernst van hun 'autismeachtige' gedrag.

De hersen-darmas en zijn mogelijke rol in ASS

Wanneer darmbacteriën voedsel in de darmen verteren, worden bijproducten gevormd. Deze bijproducten kunnen van invloed zijn op hersenfunctie en sociale ontwikkeling. De darmen en hersenen communiceren op deze manier dus met elkaar via de zogenaamde hersen-darmas en darmbacteriën hebben op deze manier invloed op het denken en gedrag van hun gastheer.

Verschillende onderzoeken suggereren dan ook een rol voor de hersen-darmas en het darmmicrobioom in autisme. Een voorbeeld hiervan is onderzoek uit 2019 van de microbioloog Mazmanian en zijn collega's van het California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena. Wanneer muizen met een steriele darm een darmbacterietransplantatie ontvingen van mensen met ASS, kregen zij jongen met op ASS gelijkende symptomen. Deze muizen vertoonden meer repetitief gedrag en hadden minder interesse in sociale interactie met andere muizen. Ook is gebleken dat zij minder stoffen in hun lichaam hebben die invloed hebben op GABA-receptoren in het brein. GABA (γ-aminobutyric acid) is een neurotransmitter die belangrijk is voor het verwerken van sensorische prikkels en controle over beweging. Het is bekend dat kinderen met ASS vaak afwijkingen hebben in de werking van hun GABA-systeem in de hersenen. Ander onderzoek ook uit 2019, van microbieel ecoloog Krajmalnik-Brown van de Arizona State University, liet zien dat kinderen met ASS die antibiotica toegediend kregen en vervolgens een darmbacterietransplantatie ondergingen veel baat hadden bij het veranderen van hun darmmicrobioom. Hun maag-darmklachten waren flink afgenomen en ze hadden minder last van hun autisme. Ook is in 2019, door Hill-Yardin en collega's van RMIT University in Melbourne, een genmutatie geïdentificeerd in mensen met autisme die invloed heeft op de communicatie van neuronen in het brein, maar eveneens het slecht functioneren van de darmen zou kunnen veroorzaken. Deze mutatie zou onder andere invloed hebben op het samentrekken van de darmen, de snelheid waarmee voedsel zich door de darm beweegt en het aantal neuronen in de dunne darm.

Vooruitzicht

Anno 2020 is het vooralsnog de vraag of de afwijkende darmflora van mensen met ASS de oorzaak is of het gevolg van ASS. Vaak hebben kinderen met ASS een erg specifieke dieetvoorkeur wat ook een verklaring zou kunnen zijn voor het afwijkende darmmicrobioom in deze kinderen. Wanneer het darmmicrobioom zou worden vastgesteld als (één van) de oorza(a)k(en) van ASS, dan is ook nog de vraag in hoeverre dit afwijkende microbioom onafhankelijk van andere factoren typisch ASS-gedrag zou kunnen veroorzaken. Een van de leidende hypotheses is dat sommige darmbacteriën autistische symptomen kunnen versterken in mensen die daar al vatbaar voor zijn. Daarom zouden in de toekomst behandelingen met probiotica en poeptransplantaties mensen met ASS mogelijk kunnen helpen om hun symptomen te verlichten.