FLANDERS' FOOD RADAR

Zink als promotor van een gezonde darm: op zoek naar het mechanisme

Voeding speelt een belangrijke rol in het onderhouden van een evenwichtige darmflora. Van voedingsvezel is bekend dat zij de darmflora ondersteunen, maar van bepaalde nutriënten, zoals zink, is dat effect veel minder bekend. Waarom is zink zo belangrijk voor onze darmgezondheid?

Een gezonde darm voor een goede gezondheid

Een gezonde, evenwichtige darm blijkt essentieel voor de weerstand tegen allerhande ziektes en een ongezonde darm kan aanleiding geven tot verhoogde kans op ontstekingsreacties, infecties, metabole ziektes en zelfs kanker en psychologische aandoeningen.

Maar wat is nu eigenlijk een gezonde darm? Door de darm passeert dagelijks voedsel dat bestaat uit zowel voedingsstoffen (nutriënten) als ongewenste vreemde stoffen (antigenen). De binnenzijde van de darm bestaat bij de mens uit zo’n 200m² darmepitheel. De darmepitheelcellen in dit epitheel moeten de nutriënten uit het voedsel halen, maar kunnen dat niet steeds helemaal zelf. Bij bepaalde nutriënten is er hulp nodig van bacteriën die zich in onze darmen bevinden, de zogenaamde darmflora of het darm-microbioom. De darmepitheelcellen leven in een symbiose met deze bacteriën. Deze samenlevingsvorm is het resultaat van miljoenen jaren evolutie.

De darmflora produceert nutriënten voor de darmepitheelcellen en helpt het immuunsysteem te ontwikkelen. De flora moet echter in de darm blijven, en een intact darmepitheel is daarvoor essentieel. De darmepitheelwand is echter gevoelig voor heel wat factoren, van fysische aard (b.v. bepaalde toxische stoffen of een scheur in de darm), voor bij bepaalde infecties of voor auto-immuunaandoeningen en inflammatie (inflammatoir darmlijden, sepsis). De aaneenhechting van de cellen kan dan verzwakken, of er sterven cellen af, waardoor er bressen in het epitheel ontstaan. Op dat moment is het mogelijk dat er bacteriën of bacteriële componenten door het epitheel bewegen en in het lichaam terecht komen, waar ze heel wat schade kunnen berokkenen. In het slechtste geval kan een virulente darmflora letaal zijn.

Voeding, darmflora en darmgezondheid

Er zijn reeds een aantal voorbeelden gekend waarbij nutriënten interageren met de darmflora en op die manier de gezondheid van de darmepitheelcellen positief beïnvloeden. Voedingsvezels bijvoorbeeld, kunnen niet door de darm opgenomen en verteerd worden, maar kunnen wel door bacteriën uit de darmflora omgezet worden tot korte-ketenvetzuren, zoals butyraat en acetaat. Deze molecules kunnen de darmepitheelcellen wél opnemen, en dienen ze als energiebron voor de cellen of ter versterking van de aaneenhechting van darmepitheelcellen.

Maar niet alleen voedingsvezels kunnen het evenwicht tussen flora en darmepitheelcellen helpen bepalen, ondersteunen en optimaliseren. Ook andere macro- en micronutriënten kunnen hierbij een belangrijke rol spelen. Van Zink bijvoorbeeld, is dat effect veel minder bekend.

Zink en gezondheid, zink en gezonde darmen

Zink is een essentieel micronutriënt in de voeding. Het lichaam kan geen zink aanmaken, noch opslaan en dus moeten we dagelijks zink uit voeding halen. Gezien zink exclusief opgenomen wordt uit voeding (vlees, vis, eieren) heeft iemands voedingsgewoonte, of de toegang tot voeding, een belangrijke impact op zijn concentratie aan zink in het bloed. Ongeveer 25% van de wereldbevolking lijdt aan milde zinkdeficiëntie.

Zinkdeficiëntie heeft impact op de ontwikkeling van het immuunsysteem en op de gezondheid van de darm. Enkele studies tonen aan dat zinkdeficiëntie leidt tot een verstoorde, onnatuurlijke darmflora (dysbiose van de darmflora). Dit leidt op zij beurt leidt tot gevoeligheid voor ontstekingen in de darm, infecties en diarree. Mensen met mutaties in bepaalde zinktransporters, die verantwoordelijk zijn voor de opname van zink, kunnen nauwelijks zink opnemen en ontwikkelen acrodermatitis enteropathica, een ernstige aandoening, met huiduitslag en diarree als belangrijkste symptomen. Dit toont het belang aan van een goede zinkopname.

Zink als promotor van een sterk afweersysteem in de darmen

Bij elke maaltijd komen miljarden nieuwe bacteriën het lichaam binnen. Zij kunnen het evenwicht tussen darmepitheelcellen en de aanwezige darmflora bedreigen. De darmepitheelcellen hebben echter meerdere manieren gevonden om normale, goedaardige flora te onderscheiden van nieuwe, eventueel pathogene bacteriën, en om deze laatste uit te schakelen.

Eén van de belangrijkste manieren verloopt via de Paneth cellen. Deze bevinden zich in de cryptes aan de basis van de zogenaamde ‘villi’, de sterk geplooide vingerachtige structuren in het darmepitheel (zie figuur). Deze cellen zijn gespecialiseerd in het produceren van antimicrobiële peptiden (AMPen), molecules die vooral pathogene bacteriën doden, en de goedaardige bacteriën ongemoeid laten.

Bron: Elphick DA & Mahida YR (2005)

In onderzoek van het VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek werd in een muismodel van ernstige, acute darmschade aangetoond dat dat zink toevoegen aan het drinkwater van de muizen, deze dieren zeer sterk kan beschermen.

Ook werd reeds aangetoond dat het toevoegen van zink aan diervoeder tot een antibiotica-achtige respons leidt. Dit kent vooral toepassingen bij kippen en biggen, in het laatste geval om speendiarree tegen te gaan. De hoeveelheden zink die men hierbij moet gebruiken, zijn echter vrij hoog. Indien we het mechanisme zouden gebruiken waarmee zink hier bescherming biedt, zouden we op zoek kunnen gaan naar alternatieven die zink nabootsen of zouden we kunnen proberen zink veel efficiënter te maken in dit beschermingsmechanisme.

Voer voor verder onderzoek: wat we aan het VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek willen achterhalen

Het muismodel werd gegenereerd door de dieren te injecteren met TNF. TNF is een molecule die aan de basis ligt van heel wat ontstekingsziektes, zoals reumatoide arthritis en de ziekte van Crohn (inflammatoir darmlijden). Toediening van TNF aan de muizen veroorzaakt celdood bij de darmepitheelcellen, waardoor bressen in het darmepitheel ontstaan. Hierdoor ontsnapt de darmflora en veroorzaakt het infecties van de buikholte of van organen. Dit model leidt dus tot een acute aanval van darminflammatie, gepaard gaande met infectie, en kan model staan voor inflammatoir darmlijden en sepsis.

De bescherming die geboden wordt door zink toe te voegen aan het drinkwater is erg robuust. De bekomen data hebben ons doen besluiten dat zink inwerkt op de darmepitheelcellen, en dat deze dan de samenstelling van de flora van de muizen moduleren. We zien dat de darmflora sterk wijzigt en minder toxisch wordt na behandeling van muizen met zink. Maar hoe zink de darmflora precies wijzigt is niet duidelijk en vormt een belangrijk onderdeel van dit project.

  1. Op basis van de specifieke functie van Paneth-cellen in het moduleren van bacteriën, en dus ook de darmflora, willen we nu onderzoeken hoe zink in staat is de samenstelling van de darmflora te wijzigen, door in te zoomen op deze Paneth-cellen. We gaan de effecten van het toedienen van zink op de Paneth-cellen onderzoeken door allerhande mutante muizen te maken en door Paneth-cellen te isoleren uit muizen en in detail te onderzoeken.
  2. Gezien de veelvuldige toepassing van zink bij kippen en speenvarkens, en de bekommernis voor het milieu, is het belangrijk het mechanisme van zink te begrijpen om het eventueel efficiënter te maken of na te bootsen. Het ligt ook in de bedoeling om geïmortaliseerde Paneth-cellijnen te maken. Die zullen we dan gebruiken voor het onderzoek van molecules (metabolieten bijvoorbeeld) of probiotica (bepaalde bacterien), in een zoektocht naar molecules die de effecten van zink versterken of nabootsen. Deze cellijnen zullen ook kunnen gebruikt worden om chemische bibliotheken te screenen.
  3. We wensen ook te werken aan strategieën om de hoeveelheid beschikbaar zink in de darm te verhogen, via zink chelators of zink-stabiliserende molecules.
  4. Gezien de kracht van zink in het optimaliseren en ontgiften van de darmflora willen we op korte termijn enkele klinische experimenten uitvoeren. Hierbij zullen we patiënten, met een verhoogde kans op inflammatie omwille van een zinktekort, behandelen met zink. Daarnaast is zink in staat om bescherming te bieden tegen ziektes die het resultaat zijn van verstoringen in de darmflora, zoals inflammatoir darmlijden of sepsis. Op basis van de bevindingen van de eerste klinische experimenten kunnen ook andere trials overwogen worden.
  5. Het is geweten dat de concentraties zink in het bloed bij vegetariërs lager is dan normaal. Dit zullen we onderzoeken. Het kan de basis zijn om vegetariërs te adviseren om zink-voedingssuplementen in te nemen.
  6. Tenslotte willen we aandacht besteden aan de hoge sterfte bij erg jonge kuikens. Bij het ontluiken van bevruchte eieren sterven ongeveer 5% van de kuikens vrijwel onmiddellijk en dit door E. coli-infecties (sepsis) in de darm van de kuikens. We zullen onderzoeken of de kuikens een zinktekort vertonen door een kalkbehandeling van de (moeder)hennen. Deze kalkbehandeling wordt toegediend omwille van de stevigheid van de eierschaal. We willen uitzoeken of we door de hennen met minder kalk en meer zink te behandelen de sterfte bij de kuikens kunnen terugdringen.

Auteur: Prof. Dr. Claude Libert

Bronnen en meer info

VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek. Prof. Dr. Claude Libert & Dr. Dominic De Groote.

Paneth cells: their role in innate immunity and inflammatory disease. Elphick DA & Mahida YR (2005). Gut, Volume 54, Issue 12. http://dx.doi.org/10.1136/gut.2005.068601.

Nuttige links

Reacties

CAPTCHA
Deze vraag wordt gebruikt om te testen indien u een menselijke bezoeker bent teneinde spam-inzendingen te vermijden.