Sinds anderhalf jaar ben ik PhD studente op de afdeling Microbiologie in Wageningen. Meer specifiek houdt dit in dat ik – in totaal vier jaar – fundamenteel onderzoek doe naar darmbacteriën. Hierbij gaat het met name om ‘de goeie’ bacteriën die bijdragen aan onze gezondheid. Tegenwoordig hoor je in de media steeds vaker over darmbacteriën en op welke tientallen manieren zij invloed hebben op hoe we ons voelen, zowel fysiek als mentaal. Dat is in totaal nogal een complexe puzzel, waarvan we de stukjes één voor één op de goede plaats moeten gaan leggen. Hier probeer ik met mijn onderzoek een steentje aan bij te dragen.

Practica begeleiden

Als PhD studente moet ik elk jaar een maand (middagen) les geven. Vanuit onze afdeling zijn dit met name practica, waarbij we studenten begeleiden met experimenten in het lab. Idealiter sluiten deze experimenten aan bij het onderzoek van de begeleider, maar dit hoeft niet per se. Ik besloot een zijweg in te slaan en liet mijn studenten experimenten uitvoeren met darmbacteriën en sportvoeding. Zouden darmbacteriën goed kunnen groeien op sportvoeding en wat zouden ze produceren? Bovendien, komen deze producten ten gunste van de atleet?

Bacteriën voeren

Om deze vraag te beantwoorden heb je in eerste instantie darmbacteriën nodig. Deze kunnen we isoleren uit poepmonsters of we gebruiken losse stammen die eerder geïsoleerd zijn uit poep van proefpersonen en verder doorgekweekt in labs. Deze bacteriën kunnen we vervolgens groeien in water met voedingsstoffen – dit noemen wij medium – in afgesloten flesjes. De voedingsstoffen in het medium kunnen we zelf variëren, mits er maar voldoende bouwstoffen inzitten voor de bacteriën. Het zijn net mensen! Voor de experimenten van mijn studenten hebben we voor een medium gekozen dat qua condities – zuurtegraad, zoutgehalte en dergelijke – lijkt op die in onze darmen. Vervolgens voegden we hieraan sportvoeding toe van BORN: We keken naar ISO PRO (een isotone sportdrank) en Recovery (een hersteldrank met eiwitten). We vergeleken beide sportdranken met een boterham met pindakaas, fijngemalen tot een dikke smurrie.

Geen zuurstof!

Een lastig probleem met darmbacteriën is dat zij in een zuurstofarme omgeving leven: In onze darmholtes, waar onze darmbacteriën leven, is er nauwelijks zuurstof. Om de bacteriën dus zo goed mogelijk te laten groeien, moeten we zorgen dat het medium in ons experiment zuurstofarm tot -loos is. We hebben in het lab gelukkig verschillende trucjes om het zuurstof uit het medium te krijgen. Het medium wordt tevens in afgesloten flesjes met rubber dop gedaan, waar uiteindelijk geen zuurstof meer bij kan komen. Vervolgens hoeven we alleen nog maar de bacteriën toe te voegen. Dit gebeurt met spuit en naald, zodat het flesje niet opnieuw opengemaakt hoeft te worden. Ten slotte kan de samenstelling van de lucht in het flesje - die niet helemaal vol zit - nog geregeld worden met een zogenaamde gaswisselaar. Er bestaan ook anaerobe kasten (werkkasten waarbinnen de omringende lucht ook zuurstofloos is), maar die waren voor dit practicum niet beschikbaar.

Kweken maar

Na het toevoegen van de bacteriën plaatsten we de kweekflesjes op een temperatuur waarbij de bacteriën graag groeien. Voor menselijke darmbacteriën is dit natuurlijk onze eigen lichaamstemperatuur, 37 graden Celsius. Vervolgens hebben we op verschillende tijdspunten – tot wel 48 uur – monsters genomen om te bepalen hoeveel bacteriën er groeiden en welke soorten (met behulp van DNA-analyse) en welke stoffen zij produceerden (met behulp van een analyse van het medium en de gassen in het flesje).

Variabele resultaten

Experimenten gaan echter nooit helemaal zoals gepland en zelfs als ze vlekkeloos verlopen, moeten ze herhaald worden om juiste conclusies te trekken. Het was binnen de tijd die we hadden bijvoorbeeld niet mogelijk om alle soorten bacteriën in de kweekflesjes in kaart te brengen. Bovendien lieten de resultaten veel variatie zien. Desondanks hoop ik dat de studenten op een leuke manier kennis gemaakt hebben met darmbacteriën en de technieken die erbij komen kijken, als je deze microben wilt bestuderen.

Niet helemaal zoals in 'het echt'

Een oplettende lezer zal denken: Sportvoeding wordt toch normaliter aan het begin van de darmen (de dunne darm) opgenomen? Dus voordat het de darmbacteriën, die met name in de dikke darm zitten, bereikt? Dit is helemaal waar. In principe worden de simpele suikers en peptiden in de genoemde sportdranken al snel opgenomen door de darmcellen van de gastheer. De vraag is echter hoe efficiënt dit tijdens inspanning gebeurd, wanneer de meeste energie naar de spieren gaat i.p.v. de darmen. Bovendien is de samenstelling van bijvoorbeeld BORN ISO PRO zo geoptimaliseerd (met de verhouding glucose:fructose = 2:1) dat de opname van deze suikers wordt bevorderd, maar daarvoor moeten de darmen van de atleet wel getraind zijn deze suiker efficiënt op te nemen. In ieder geval gaat het om simpele suikers die, net als door de menselijke darmcellen, ook door bacteriën snel worden opgenomen als brandstof. Waarschijnlijk zijn het de snelstgroeiende bacteriën die de suikers wegkapen voor de andere darmbewoners.

Hoe dan ook blijft het moeilijk om de werkelijke condities in de mens of atleet na te bootsen in het lab, maar juist die uitdaging maakt wat het wetenschappelijk onderzoek zo boeiend maakt!