Baby’s die antibiotica krijgen, hebben op latere leeftijd vaker astma

Baby’s die in de eerste maanden van hun leven antibiotica krijgen, hebben later als kind een verhoogde kans op allergische astma. Immunoloog Olaf Perdijk van de Universiteit Utrecht ontdekte waarom.

Op basis van studies met grote groepen mensen vermoedden wetenschappers al langer dat antibioticagebruik en astma iets met elkaar te maken hebben, maar Perdijk legde met muizenstudies als eerste ter wereld bloot wat er daadwerkelijk in het lichaam gebeurt: een complexe wisselwerking tussen de darmen en de longen. Een stofje dat wordt gemaakt door bacteriën in de darmen, biedt ook bescherming aan de longen, maar verdwijnt bijna volledig uit het lichaam door antibioticagebruik.

Het goede nieuws, zegt Perdijk, is dat het betreffende stofje, een antioxidant, van nature in het lichaam voorkomt en al verwerkt zit in voedingssupplementen. „In de toekomst kunnen we het misschien ook direct toevoegen aan het antibioticum, ter bescherming tegen allergische astma.”

De zoektocht van Perdijk begon in 2014, toen hij aan de universiteit van Wageningen zijn promotieonderzoek deed naar de invloed van voeding op het afweersysteem. Hij was gefascineerd door het gegeven dat kleine kinderen die opgroeien op een boerderij een lager risico hebben op allergieën, astma en luchtweginfecties. Eén van die beschermende boerderijfactoren blijkt het drinken van rauwe koemelk, wat het immuunsysteem een boost kan geven.

Speld in een hooiberg

Hoe kan voeding een gunstige uitwerking hebben op de luchtwegen, vroeg Perdijk zich af. Hij kwam tot de conclusie dat de darmen en de longen met elkaar communiceren: stofjes die in de darmen ontstaan, kunnen ‘doorreizen’ naar de longen om ook dat orgaan te beschermen tegen ziekteverwekkers. De details van dat mechanisme doorgrondde hij nog niet.

Met zijn postdoctorale onderzoek aan de Monash University in Melbourne, Australië, ging Perdijk nog een stap verder. Wetende dat darmen en longen mogelijk met elkaar in verbinding staan, vroeg hij zich af of hij kon uitzoeken wat de invloed van antibioticagebruik daarop zou zijn. Antibiotica hebben immers een flinke impact op de samenstelling van de darmbacteriën: de medicijnen zijn bedoeld om ziekmakende bacteriën te doden, of te remmen in hun groei, maar nemen daarin ook ‘gezonde’ bacteriën mee.

„Onderzoekers die al eerder zochten naar een verklaring voor de ontwikkeling van astma na antibioticagebruik zaten jarenlang op het verkeerde spoor”, zegt Perdijk. „Ikzelf ook.”

Eerdere studies gaan veelal uit van de aanname dat darmbacteriën ons afweersysteem beïnvloeden, legt hij uit: slechte bacteriën maken ons zieker en goede bacteriën kunnen ons afweersysteem juist versterken. „Het leek dus logisch om, na toediening van antibiotica aan onze proefmuizen, te bestuderen wat er verandert in hun immuunsysteem.”

Perdijk en zijn collega’s zagen in de muizen wel kleine, tijdelijke veranderingen in het immuunsysteem na het toedienen van de antibiotica, maar dat herstelde zich al snel weer naar de ‘normale’ situatie. Dat kon dus niet de oorzaak zijn van de allergische astma die zich op latere leeftijd ontwikkelt. Daarvoor is immers een structurele verandering nodig, of ten minste een langdurige, want de astma-aanvallen ontstaan in kinderen pas jaren nadat ze antibiotica krijgen.

Zo pelde Perdijk de ene na de andere verklaring af. Hij vond allerlei kortdurende effecten van antibiotica, maar steeds herstelde dat zich na korte tijd naar een gezonde balans. „Toen besloten we het anders aan te pakken: we gingen metabolieten in de bloedbaan onderzoeken, op zoek naar afwijkingen.”

Perdijk vergeleek het bloed van de muizen met en zonder antibioticakuur en zag dat één stof bijna afwezig was in de muizen die antibiotica hadden gekregen: IPA, 3-indoolpropionzuur. IPA is een antioxidant dat gemaakt wordt door darmbacteriën. Tot dusver is er maar één bacterie bekend die dat kan. Deze staafvormige bacterie, Clostridium sporogenes, maakt IPA door het afbreken van het grotere aminozuur tryptofaan. Maar Perdijk ontdekte dat waarschijnlijk meer bacteriën de stof kunnen maken. Van IPA was al bekend dat het allerlei beschermende functies heeft, zoals tegen diabetes type 2 en alzheimer.

We gingen de hele bloedbaan onderzoeken, op zoek naar afwijkingen

„Wij ontdekten dat IPA ook aanwezig is in de longen. Specifieker: in de cellen die de luchtwegen aan de binnenkant bekleden, de epitheelcellen. Daar blijkt de stof een belangrijke beschermende werking te hebben.” Bij een laag gehalte IPA in het bloed van de muizen zag Perdijk dat de longcellen zich langdurig anders gingen gedragen. De energiefabriekjes in die cellen, de mitochondriën, raakten permanent beschadigd en produceerden meer zogenoemde ‘superoxiden’ dan normaal. Superoxiden beschadigen op hun beurt de cel van binnenuit.

„Al die vormen van celschade zijn blijvend, en maken de longen kwetsbaar voor stoffen die een allergische astmareactie kunnen uitlokken”, zegt Perdijk. Hij testte zijn hypothese door druppeltjes met huisstofmijtextract op de neus van zijn proefmuizen te druppelen, nadat ze antibiotica hadden gehad. En inderdaad: die muizen reageerden allergisch.

In zijn muizenstudies zag Perdijk hetzelfde leeftijdseffect dat in observatiestudies ook al bij mensen werd gezien: hoe jonger de dieren die een antibioticakuur kregen, hoe groter de kans dat ze later in het leven astmaklachten ontwikkelden. „We weten dat longcellen zich vroeg in het leven nog flink verdubbelen, en dus waarschijnlijk extra gevoelig zijn voor de afwezigheid van IPA”, zegt Perdijk daarover. „Dat zou verklaren waarom vooral antibioticagebruik op jonge leeftijd later tot longproblemen leidt.”

Natuurlijk en niet giftig

IPA is een natuurlijke, niet-giftige stof die op industriële schaal te maken is. „We zouden het dus kunnen toevoegen aan antibiotica”, zegt Perdijk. „Zo beschermt het mogelijk de longcellen preventief tegen de celschade die het medicijn aanricht door de IPA-producerende bacteriën in de darmen aan te tasten.

De studie van Perdijk markeert een belangrijke nieuwe stap in het onderzoek naar het populaire domein van het microbioom. Steeds meer ziektes worden door wetenschappers in verband gebracht met de samenstelling van de darmbacteriën, maar vaak is niet duidelijk hoe. „Wij zijn één van de eersten die een specifiek metaboliet hebben gelinkt aan een afweerreactie ergens anders in het lichaam”, zegt Perdijk, die dat mechanisme de komende jaren aan de Universiteit Utrecht verder wil uitpluizen in de luchtwegen en de hersenen. Hij hoopt meer metabolieten, stofwisselingsproducten, met een gezonde of beschermende werking te ontdekken die kunnen worden ingezet in behandelingen, net als IPA.

Delen





Mail de redactie