Onderzoekers ontdekken biomarkers die wijzen op vroeg hersenletsel bij extreem premature baby’s
Extreem premature baby’s lopen een hoog risico op hersenbeschadiging. Onderzoekers van de Universiteit van Wenen en de Medische Universiteit van Wenen hebben nu mogelijke doelen gevonden voor de vroege behandeling van dergelijke schade buiten de hersenen: Bacteriën in de darmen van premature baby’s kunnen een sleutelrol spelen. Het onderzoeksteam ontdekte dat de overgroei van het maagdarmkanaal met de bacterie Klebsiella wordt geassocieerd met een verhoogde aanwezigheid van bepaalde immuuncellen en de ontwikkeling van neurologische schade bij premature baby’s. De studie is nu gepubliceerd in het tijdschrift Cell Host & Microbe.
Complex samenspel: de darm-immuun-hersen-as
De vroege ontwikkeling van de darm, de hersenen en het immuunsysteem zijn nauw met elkaar verbonden. Onderzoekers noemen dit de darm-immuun-hersen-as. Bacteriën in de darmen werken samen met het immuunsysteem, dat op zijn beurt de darmmicroben controleert en er passende reacties op ontwikkelt. Daarnaast staat de darm zowel via de nervus vagus als via het immuunsysteem in contact met de hersenen. “We onderzochten de rol die deze as speelt in de hersenontwikkeling van extreem premature baby’s”, zegt de eerste auteur van de studie, David Seki. “De micro-organismen van het darmmicrobioom – een vitale verzameling van honderden soorten bacteriën, schimmels, virussen en andere microben – zijn bij gezonde mensen in evenwicht. Vooral bij premature baby’s, wiens immuunsysteem en microbioom niet in staat zijn geweest om zich volledig te ontwikkelen, is de kans groot dat er verschuivingen optreden. Deze verschuivingen kunnen negatieve effecten op de hersenen tot gevolg hebben”, legt de microbioloog en immunoloog uit.
Patronen in het microbioom geven aanwijzingen voor hersenbeschadiging
“In feite hebben we bepaalde patronen in het microbioom en de immuunrespons kunnen identificeren die duidelijk verband houden met de progressie en de ernst van hersenletsel”, voegt David Berry, microbioloog en hoofd van de onderzoeksgroep van het Center for Microbiology and Environmental toe. Systems Science (CMESS) aan de Universiteit van Wenen en operationeel directeur van de Joint Microbiome Facility van de Medische Universiteit van Wenen en de Universiteit van Wenen. “Cruciaal is dat dergelijke patronen vaak verschijnen voorafgaand aan veranderingen in de hersenen. Dit suggereert een kritieke tijdsperiode waarin kan worden voorkomen dat hersenbeschadiging van extreem premature baby’s verergert of zelfs vermeden wordt.”
Aanknopingspunten voor de ontwikkeling van geschikte therapieën worden geleverd door de biomarkers die het interdisciplinaire team kon identificeren. “Onze gegevens tonen aan dat overmatige groei van de bacterie Klebsiella en de daarmee gepaard gaande verhoogde γδ-T-celniveaus de hersenbeschadiging blijkbaar kunnen verergeren”, legt Lukas Wisgrill, neonatoloog van de afdeling Neonatologie, Pediatric Intensive Care Medicine en Neuropediatrics van de afdeling Kindergeneeskunde, uit. en Adolescent Medicine aan de Medische Universiteit van Wenen. “We konden deze patronen opsporen omdat we voor een zeer specifieke groep pasgeborenen voor het eerst in detail hebben onderzocht hoe het darmmicrobioom, het immuunsysteem en de hersenen zich ontwikkelen en hoe ze in dit proces op elkaar inwerken”, voegt hij eraan toe. . De studie volgde in totaal 60 premature baby’s, geboren vóór een zwangerschapsduur van 28 weken en met een gewicht van minder dan 1 kilogram, gedurende enkele weken of zelfs maanden. Met behulp van ultramoderne methoden – het team onderzocht het microbioom met behulp van onder andere 16S rRNA-gensequencing – analyseerden de onderzoekers bloed- en ontlastingsmonsters, hersengolfopnames (bijv. AEEG) en MRI-beelden van de hersenen van de baby’s.
Onderzoek gaat verder met twee studies
De studie, een interuniversitair clusterproject onder gezamenlijke leiding van Angelika Berger (Medische Universiteit van Wenen) en David Berry (Universiteit van Wenen), is het startpunt voor een onderzoeksproject dat het microbioom en de betekenis ervan voor de neurologische ontwikkeling van te vroeg geboren kinderen nog grondiger. Daarnaast blijven de onderzoekers de kinderen van de initiële studie volgen. “Hoe de motorische en cognitieve vaardigheden van kinderen zich ontwikkelen, wordt pas over meerdere jaren duidelijk”, legt Angelika Berger uit. “We willen begrijpen hoe deze zeer vroege ontwikkeling van de darm-immuun-hersen-as op de lange termijn verloopt.” De belangrijkste samenwerkingspartners voor het project zijn al aan boord: “De ouders van de kinderen hebben ons in het onderzoek ondersteund met grote interesse en openheid”, zegt David Seki. “Uiteindelijk is dit de enige reden waarom we deze belangrijke inzichten hebben kunnen verkrijgen. Daar zijn we erg dankbaar voor.”