Een jonge Vayu Maini Rekdal met zuurdesembrood (afb: vayumainirekdal.com)

We kunnen een serie maken over darmbacteriën. Die beestjes kunnen we niet missen en hebben een grote invloed op onze gezondheid en natuurlijk snoepen ze ook van onze medicijnen. Waarom niet? Zo schijnt een bacteriesoort dol te zijn op levodopa dat Parkinsonpatiënten krijgen om hun dopaminegehalte in de hersens op peil te houden.

De eerste keer dat Vayu Maini Rekdal micro-organismen gebruikte was toen hij voor het eerst zuurdesembrooddeeg maakte. De jonge Maini Rekdal besefte toen niet welke chemische reacties daarbij een rol speelden, net zo min als de anderen in de keuken dat deden die de slasaus klopten, de maiskorrels poften of de uien bakten.
Nog belangrijker is wat er gebeurt als de borden leeg zijn. Een plak zuurdesembrood wordt vermalen en maakt een reis door het spijsverteringskanaal, waar biljoenen bacteriën meehelpen het brood af te breken in voor het lijf nuttige voedingsstoffen. Aangezien ons lichaam met sommige zaken niks kan, vooral vezels, hebben we die beestjes hard nodig om scheikunde te bedrijven die wij mensen onmachtig zijn.
“Dat kan ook mis gaan”, zegt promovendus Maini Rekdal. Die bacteriën kunnen ook aan de gang gaan met medicijnen met soms nare gevolgen. Misschien gaat dat medicijn niet naar de juiste plek of wordt giftig of is minder werkzaam.”
Maini Rekdal, die zijn onderzoek deed in het lab van Emily Balskus aan de universiteit van Californië in San Francisco, en medeonderzoekers vonden voorbeelden waarbij de darmflora effect heeft op de geneesmiddelen die door ons reizen. Ze concentreerden zich, zoals gezegd op levodopa (L-dopa). Ze achterhaalden welke van de biljoenen bacteriën verantwoordelijk waren voor de afbraak van het middel en ook hoe die gestopt kan worden.

Dopamine

Bij de ziekte van Parkison worden cellen in de hersens aangetast die dopamine produceren. Dat leidt tot bewegingsstoornissen zoals trillingen en spierstijfheid en problemen met de motoriek. L-dopa moet dat dopaminetekort aanvullen, maar het blijkt dat maar 1 tot 5% van het medicijn inderdaad ook in de hersens terechtkomt.
Dat resultaat is sterk persoonsgebonden. Sinds L-dopa in de jaren 60 wordt gebruikt was het bekend dat enzymen in ons lichaam dat middel kunnen afbreken. Daarom introduceerde de farmaindustrie carbidopa om dat probleem te omzeilen. Samen leek dat te werken.

Maini Rekdal: “Maar toch is er nog veel onbekend over de stofwisseling en het verschilt nogal tussen mensen.” Die verscheidenheid is een probleem. Het medicijn is voor sommige patiënten minder effectief, maar L-dopa kan ook al buiten de hersens omgezet worden in dopamine of er kunnen nare bijwerkingen zijn zoals maagdarmstoornissen hartaritmie. Om toch het gewenste effect te krijgen wordt er vaak een hogere dosis gegeven, waardoor de bijwerkingen kunnen verergeren.
De onderzoekers vermoedden dat de micro-organismen wel eens de oorzaak zouden kunnen zijn van die ongeregeldheden, maar welke? Er zijn maar weinig bacteriën die enzymen produceren om in staat te zijn iets met L-dopa te doen, maar een redelijk groot deel van de darmflora is in staat het aminozuur tyrosine te binden, dat chemisch lijkt op L-dopa. Lactobacillus brevis , onder meer te vinden in melk, bindt zowel tyrosine als L-dopa.
Met behulp van het menselijk-microbioomproject en het bacteriële DNA uit de darmflora vogelden ze uit welk organismen codeerden voor een enzym dat iets met L-dopa kan aanvangen. Dat waren er een aantal, maar slechts de Enterococcus faecalis at telkens alle L-dopa op. Het enzym PLP-afhankelijke tyrosinedecarboxylase (TyrDC) scheen het enzym te zijn dat de truc deed.

E. faecalis

Het probleem was alleen dat ook een menselijk enzym in staat is om L-dopa in de darmen om te zetten in dopamine. Die reactie wordt gestopt door carbidopa, waarom heeft E. faecalis daar dan geen last van, vroegen de onderzoekers zich af.
Hoewel beide enzymen precies dezelfde reactie katalyseren zien ze er niet helemaal hetzelfde uit. De onderzoekers dachten dat carbidopa de bacteriecellen niet kan binnendringen of dat het iets andere ‘uiterlijk’ voorkwam dat de twee wisselwerkten. Als dat zo is zouden andere op de patiënt afgestemde benaderingen net zo ineffectief zijn als carbidopa voor de bacteriële lagen. Gelukkig hadden de onderzoekers al een middel dat de bacteriële afbraak van L-dopa stopte.

De onderzoekers hielden hier niet halt, maar probeerden een tweede stap in de bacteriële stofwisseling van L-dopa te achterhalen. Nadat E. faecalis L-dopa omzet in dopamine, zet een ander organisme die stof om in meta-tyramine. Maini Rekdal c.s. zetten bacteriekweken op een dieet met dopamine en bekeken welke beestje bleef bovendrijven.
Eggerthella lenta won. Deze bacteriën eten dopamine en produceren meta-tyramine als afvalproduct. Dat schijnt, zelfs voor scheikundigen een uitdagende (!) reactie te zijn. Volgens Maini Rekdal lukt je dat niet in het lab en er waren ook geen enzymen bekend die dat wel voor elkaar boksten.
Dat meta-tyramine zou wel eens verantwoordelijk kunnen zijn voor de bijwerkingen van L-dopa, denken de onderzoekers, maar daar is meer onderzoek voor nodig. Daarnaast komen er andere vragen bij hen op: waarom zouden bacteriën zich aanpassen om dopamine te verorberen dat typisch een hersending is. Is er nog meer raars aan onze darmbacteriën en welke invloeden hebben die onvermoede chemische capaciteiten van die beestjes op onze gezondheid? Gelukkig voor de onderzoekers vragen te over.
Balskus: “Het lijkt er op dat bacteriën een bijdrage leveren aan de grote verscheidenheid in bijwerkingen en werkzaamheid bij patiënten die L-dopa nemen.” Het is zeer waarschijnlijk dat die invloeden zich niet zullen beperken tot L-dopa. En alweer…..

Bron: EurekAlert