Een goede werking van het maagdarmkanaal is cruciaal voor een gezond leven en de darmflora speelt hierin een essentiële rol. De darmflora, ook wel microbioom genoemd, bestaat uit een groot aantal bacteriën, met een hoeveelheid van wel 10 keer het aantal menselijke cellen. Het microbioom staat bekend als één van de meest complexe ecosystemen ter wereld en heeft verreikende fysiologische en metabole invloeden en functies. Deze functies en de daarmee gemoeide activiteiten zijn te vergelijken met de werking van een orgaan, het microbioom wordt daardoor ook wel het “vergeten” orgaan” genoemd.

Een gezonde darmflora bestaat vandaag de dag uit 1000–1150 bacteriesoorten en dit betreft zo’n 1-3% van het totale lichaamsgewicht. De bacteriën in de darm bestaan voor 99% uit grampositieve anaerobe bacteriën. Anaerobe bacteriën hebben in tegenstelling tot aerobe bacteriën geen zuurstof nodig om te leven of te groeien. Dit onderscheid werd in de 19de eeuwe geïntroduceerd door de welbekende Louis Pasteur, de ontdekker van pasteurisatie, en gevormd uit ontkennend Grieks a(n)- + aerobe (vgl. aerobics).

Omdat het lokale milieu niet gelijk is in verschillende delen van het maagdarmkanaal bevat ieder segment zijn individuele bacteriën met grote verschillen in de soorten en aantallen. Wanneer het equillibrium van de darmflora wordt verstoord heeft dit een “stroomafwaardseffect” op andere systemen in het lichaam. De mens kan overleven zonder darmflora maar dit is uiteraard niet zonder consequenties.

Ondanks het feit dat dit ecosysteem erg complex is vindt er wel een strakke regie plaats. Direct na de geboorte komen er op een georganiseerde wijze koloniserende bacteriën in de darm. De diversiteit is in het begin zeer laag maar neemt toe naarmate de tijd verstrijkt. Het microbioom van een volwassen persoon is individueel gezien uniek, constant aan verandering onderhevig en contextafhankelijk. Om een indruk te geven van de eerder genoemde complexiteit is het noemen van de ruim 400 miljoen verschillende variabelen zoals bijvoorbeeld de soorten, de aantallen, de locaties etc. veelzeggend.

Het microbioom is een direct resultaat van de symbiose tussen de gastheer en de darmflora en een fundamenteel onderdeel van het onderhouden van homeostase in een gezond individu. Bacteriën voorzien de gastheer van essentiële nutriënten zoals vitaminen maar zelfs ook stoffen als endocannabinoïden en serotonine, een neurotransmitter. Daar staat tegenover dat de gastheer de bacteriën voedingsstoffen geeft en een stabiele omgeving biedt. De bacteriën en de mens zijn op elkaar ingespeeld om elkaar de voordelen te geven van een gezamenlijk bestaan. Dit is een vorm van microevolutie.

Geschiedenis

Aan het einde van de 17de eeuw zag Antoni van Leeuwenhoek, een microbioloog uit Nederland, waarschijnlijk als eerste persoon een nieuwe wereld van kleine cellen door zijn zelfgemaakte microscoop, terwijl hij zijn eigen tandplak onderzocht. Op dat moment zou hij waarschijnlijk niet hebben kunnen voorspellen dat een paar eeuwen later, de miljarden microben waarmee we ons leven delen, één van de meest interessante onderwerpen zou worden in de wereld van de (micro)biologie.

Nobelprijs winnaar Élie Metchnikoff zag later in 1907 al dat regelmatige consumptie van melkzuurbacteriën uit gefermenteerde melkproducten een effect had op het leven van mensen in Bulgaarse dorpen. Zijn conclusie: “the dependence of the intestinal microbes on the food makes it possible to adopt measures to modify the flora in our bodies and to replace the harmful microbes by useful microbes”. Dit is in restrospect natuurlijk 100% correct.

De term probiotica werd voor het eerst in 1965 genoemd en in 1971 en 1974 opnieuw aangehaald in publicaties. In 1989 werd de oorspronkelijke definitie aangepast door Fuller tot min of meer de definitie van vandaag de dag.

Pas in 2001 bedacht Joshua Lederberg, een Nobelprijs winnende bioloog, de term “microbioom” om de miljarden micro-organismen in ons lichaam als collectief te benoemen. De trend heeft zich sindsdien voortgezet de kennis omtrent probiotica neemt nog steeds toe. Een simpele zoektocht op Google laat zien dat de werking van onze darmbacteriën wordt verbonden aan uiteenlopende zaken, soms waar, en soms niet waar. Afhankelijk van de situatie kunnen ze vriend of vijand zijn!

Commensalisme

Vandaag de dag komt de term “commensale flora” ook regelmatig voor in de literatuur, dit is weer een andere benaming voor darmflora of microbioom. In 1876 bedacht Pierre-Joseph van Beneden de term commensalisme en stamt af van het Latijnse woord “commensal” wat “eten aan dezelfde tafel” betekent.

In de biologie wordt commensalisme gedefinieerd als relatie tussen twee soorten waarin één soort profiteert zonder de andere soort te schaden of positief te beïnvloeden, dus eigenlijk een niet-schadelijk samenbestaan.

Maar op basis van de bovengenoemde informatie kan men concluderen dat dit niet een correcte term is om de mens-microbioom relatie te omschrijven. Er vind namelijk juist wel een positieve, en soms ook een schadelijke wisselwerking plaats. Mutualisme is daarom een term die beter op zijn plaats is vanwege de nadruk op een interactieve samenwerking. Mutualisme is een vorm van symbiose ofwel een langdurige samenleving van verschillende soorten.

Prebiotica

Voedselproducten met levende bacteriën die de darmen passeren hebben niet enkel een probiotische werking maar vaak ook en prebiotische werking. Prebiotica zijn speciale vormen van niet-verteerbare vezels die de darmbacteriën voeden. Marcel Roberfroid ontdekte deze soort van vezels voor het eerst in 1995 en omschreef ze in 2007 als: “Een prebioticum is een selectief gefermenteerd ingrediënt dat specifieke wijzigingen mogelijk maakt, zowel in samenstelling als in de activiteit van de darmflora, en voordelen kan bieden aan de gastheer.”

Prebiotica worden omgevormd tot korteketen vetzuren, in het Engels short-chain fatty acids (SCFAs). De productie van deze vetzuren door de darmflora is een ander interessant aspect in deze complexe mens-bacterie interactie. Met veel biologische functies in de darm zijn butyraat, acetaat en propionaat als eindproduct de meest bekende en voorkomende korteketen vetzuren.

Bekende vormen van prebiotica zijn oligosacchariden zoals galactooligosacchariden (GOS), fructooligosacchariden(FOS), mannanoligosacchariden (MOS) en chitooligosacchariden (COS). Ook aardappelzetmeel, noten en onrijpe bananen zijn uitstekende bronnen (resistant starch).

De blindedarm, een orgaan zonder functie?

Generaties lang dacht men dat de blindedarm een orgaan was zonder functie en slechts een nutteloos overblijfsel van onze evolutie. Mede omdat men prima zonder dit stuk van de darm kan leven. Dit wormvormige deel van de darm wordt vaak chirurgisch verwijderd in geval van, potentieel dodelijke, blindedarmonstekingen.

Niet al te lang geleden is men echter tot nieuwe inzichten gekomen die de blindedarm linkt aan een toch wel belangrijke functie. Het blijkt namelijk dat de blindedarm een soort van schuiladres is voor de darmflora in het geval deze afsterven. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen bij serieuze infecties zoals cholera of dysenterie.

De rol van de blindedarm is dus die van een reservoir die strategisch net buiten de normale stroomweg van de darmen ligt. Goede bacteriën kunnen zich hierin huizen om later de darmen weer opnieuw te koloniseren. Daarnaast functioneert het ook nog eens als een bacteriefabriek waar goede bacteriën worden gevormd. Deze functies zijn waarschijnlijk zo lang onopgemerkt gebleven omdat ze in de wereld van vandaag de dag niet meer nodig zijn. In dichtbevolkte gebiedende  zorgt onderlinge bacterie-uitwisseling tussen de mens voor de herkolonisatie van de darmen wanneer het microbioom afsterft.

In het verleden was kon het herkoloniseren van de darmen in tijden van epidemieën niet zo eenvoudig en daar kwam de blindedarm dan wel goed van pas. In sommige landen en in afgelegen gebieden is het erg plausibel dat de blindedarm nog steeds deze functie heeft.