Bacteriën in de Darm, hun beste metabolieten

1. Korte-keten vetzuren (SCFAs)

• Butyraat (Butaanzuur):
  • Producerende bacteriën: Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale, Roseburia hominis.
  • Functie: Butyraat is een belangrijke energiebron voor colonocyten (darmcellen) en speelt een cruciale rol in het behoud van een gezonde darmbarrière. Het heeft ook ontstekingsremmende eigenschappen.
• Propionaat (Propionzuur):
  • Producerende bacteriën: Bacteroides spp., Veillonella parvula, Propionibacterium freudenreichii.
  • Functie: Propionaat wordt naar de lever getransporteerd en kan bijdragen aan de regulering van vet- en glucosemetabolisme. Het heeft ook cholesterolverlagende eigenschappen.
• Acetaat (Azijnzuur):
  • Producerende bacteriën: Bifidobacterium spp., Bacteroides spp., Clostridium spp.
  • Functie: Acetaat is het meest voorkomende SCFA in de bloedbaan. Het speelt een rol als energiebron voor diverse organen en ondersteunt het immuunsysteem.
• Lactaat (Melkzuur):
  • Producerende bacteriën: Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp.
  • Functie: Lactaat is een intermediair dat kan worden omgezet in propionaat of butyraat door andere bacteriën zoals Eubacterium hallii.

2. Gassen

• Waterstof (H₂):
  • Producerende bacteriën: Bacteroides spp., Clostridium spp., Ruminococcus spp.
  • Functie: Waterstofgas wordt gevormd als bijproduct van de fermentatie van koolhydraten. Het kan worden gebruikt door andere bacteriën, zoals methanogenen, voor verdere energieproductie.
• Methaan (CH₄):
  • Producerende bacteriën: Methanobrevibacter smithii (een archaea, geen bacterie).
  • Functie: Methaan wordt geproduceerd door methanogenen die waterstof en koolstofdioxide gebruiken. Een teveel aan methaan kan worden geassocieerd met constipatie.
• Koolstofdioxide (CO₂):
  • Producerende bacteriën: Vrijwel alle fermenterende bacteriën produceren CO₂ als bijproduct van de fermentatie van vezels en suikers.
• Waterstofsulfide (H₂S):
  • Producerende bacteriën: Desulfovibrio spp., Bilophila wadsworthia.
  • Functie: Hoewel waterstofsulfide in kleine hoeveelheden een rol speelt in cellulaire signalering, kan een overmatige productie toxisch zijn voor darmcellen en de darmbarrière beschadigen.De belangrijkste bron van zwavel voor de productie van waterstofsulfide (H₂S) in de darm zijn zwavelhoudende aminozuren die afkomstig zijn uit het dieet (proteïnen, voornamelijk dierlijke eiwitten).
    Deze zwavelhoudende aminozuren worden voornamelijk gevonden in eiwitrijke voedingsmiddelen. Hier zijn enkele van de voornaamste bronnen van zwavel die door bacteriën zoals Desulfovibrio spp. en Bilophila wadsworthia worden omgezet in H₂S:

    1. Zwavelhoudende aminozuren

    • Cysteïne: Een zwavelhoudend aminozuur dat aanwezig is in dierlijke eiwitten (zoals vlees, vis, zuivel) en sommige plantaardige eiwitten.
    • Methionine: Nog een zwavelhoudend aminozuur, aanwezig in dierlijke producten zoals vlees, gevogelte, vis, eieren en zuivel, maar ook in mindere mate in plantaardige bronnen zoals noten, zaden, en granen.

    Wanneer deze aminozuren in de darm worden afgebroken door darmbacteriën, kunnen ze worden omgezet in waterstofsulfide. Vooral proteolytische fermentatie in de dikke darm leidt tot de productie van H₂S uit cysteïne en methionine.

    2. Zwavelverbindingen in voedingsmiddelen

    Naast aminozuren dragen ook andere voedingsmiddelen met zwavelverbindingen bij aan H₂S-productie, zoals:

    • Alliums (zoals uien, knoflook, prei): Rijk aan organische zwavelverbindingen.
    • Kruisbloemige groenten (zoals broccoli, kool, spruitjes): Bevatten glucosinolaten, die zwavel bevatten en bij afbraak H₂S kunnen genereren.

    3. Anorganische zwavelverbindingen

    • Sulfaten: Deze anorganische vormen van zwavel kunnen ook bijdragen aan H₂S-productie en komen voor in bepaalde voedingsmiddelen, water (met hoog sulfaatgehalte), en sommige conserveermiddelen (zoals sulfieten).

    De bacteriën Desulfovibrio en Bilophila wadsworthia gebruiken deze bronnen van zwavel om via sulfaatreductie waterstofsulfide te produceren, wat een cruciale rol speelt in de balans van darmgezondheid, maar in overmaat schadelijk kan zijn.

3. Vitaminen

• Vitamine K2 (Menaquinon):
  • Producerende bacteriën: Bacteroides fragilis, Escherichia coli, Lactococcus lactis.
  • Functie: Vitamine K2 is essentieel voor de bloedstolling (bij een tekort aan K1) en speelt een cruciale rol in bot- en vaatgezondheid d.m.v. calciumhomeostase.
• Vitamine B12 (Cobalamine):
  • Producerende bacteriën: Propionibacterium freudenreichii, Lactobacillus reuteri, Bifidobacterium longum.
  • Functie: Vitamine B12 is noodzakelijk voor DNA-synthese, de productie van rode bloedcellen, en het behoud van het zenuwstelsel.
• Folaat (Vitamine B9):
  • Producerende bacteriën: Bifidobacterium adolescentis, Lactobacillus plantarum, Enterococcus spp.
  • Functie: Folaat is betrokken bij DNA- en RNA-synthese, en is cruciaal voor celdeling en groei.
• Biotine (Vitamine B7):
  • Producerende bacteriën: Bacteroides fragilis, Lactobacillus spp.
  • Functie: Biotine is betrokken bij het metabolisme van vetzuren en aminozuren.
• Riboflavine (Vitamine B2):
  • Producerende bacteriën: Lactobacillus fermentum, Bifidobacterium spp.
  • Functie: Riboflavine is belangrijk voor energiemetabolisme en het onderhoud van weefsels.
• Thiamine (Vitamine B1):
  • Producerende bacteriën: Lactococcus lactis, Lactobacillus spp.
  • Functie: Thiamine speelt een sleutelrol in de koolhydraatstofwisseling en de productie van energie.

4. Polyamines

• Putrescine, Spermidine, en Sperminine:
  • Producerende bacteriën: Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Lactobacillus plantarum.
  • Functie: Polyamines zijn betrokken bij celgroei, celdifferentiatie en de stabiliteit van DNA.

5. Indolen en Fenolen

• Indool:
  • Producerende bacteriën: Escherichia coli, Bacteroides spp., Clostridium spp.
  • Functie: Afgeleid van het aminozuur tryptofaan. Indool heeft ontstekingsremmende eigenschappen en bevordert de darmbarrièrefunctie.
• p-Cresol:
  • Producerende bacteriën: Clostridium difficile, Bacteroides spp.
  • Functie: p-Cresol is afgeleid van het aminozuur tyrosine en kan toxisch zijn voor darmcellen als het in hoge concentraties wordt geproduceerd.

6. Secundaire galzuren

• Deoxycholinezuur (DCA):
  • Producerende bacteriën: Clostridium scindens, Clostridium hylemonae.
  • Functie: DCA is een secundair galzuur dat ontstaat door bacteriële omzetting van primaire galzuren. Het speelt een rol in de vetvertering en kan ook ontstekingsprocessen in de darm beïnvloeden.
• Lithocholinezuur (LCA):
  • Producerende bacteriën: Bacteroides spp., Clostridium spp.
  • Functie: LCA heeft effecten op de darmgezondheid en kan in hoge concentraties toxisch zijn voor de lever.

7. Peptiden en Eiwitten

• Bacteriocinen:
  • Producerende bacteriën: Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., Enterococcus faecium.
  • Functie: Bacteriocinen zijn antimicrobiële peptiden die pathogene bacteriën kunnen remmen, wat bijdraagt aan de microbiële balans in de darm.

8. Neurotransmitters

• Serotonine:
  • Producerende bacteriën: Enterococcus spp., Streptococcus spp.
  • Functie: Serotonine is een neurotransmitter die belangrijk is voor de regulatie van stemming, slaap, en darmmotiliteit.
• GABA (Gamma-aminoboterzuur):
  • Producerende bacteriën: Lactobacillus brevis, Bifidobacterium dentium.
  • Functie: GABA is een remmende neurotransmitter die kalmerende effecten heeft op het zenuwstelsel.
• Dopamine:
  • Producerende bacteriën: Bacillus spp., Serratia spp.
  • Functie: Dopamine is een neurotransmitter die een rol speelt in beloning, motivatie, en plezier.

9. Tryptofaanmetabolieten

• Kynurenine:
  • Producerende bacteriën: Escherichia coli, Bacteroides spp.
  • Functie: Kynurenine is een metaboliet van tryptofaan en heeft een rol in de immuunregulatie en neuro-inflammatie.