Endocrinología microbiana: Más allá del intestino – Comunicación del eje cerebro-intestino

Het centrale zenuwstelsel (CZS) en het enterische zenuwstelsel (EZS) zijn nauw met elkaar verbonden, waardoor snelle veranderingen in de neuro-endocriene omgeving van de darmen mogelijk zijn als reactie op externe stressoren. Het ENS, dat uit meer dan 500 miljoen neuronen bestaat, innerveert het gehele darmkanaal en communiceert met het centrale zenuwstelsel via de nervus vagus. Het ENS fungeert als een zintuiglijk orgaan en speelt een cruciale rol bij het behoud van de gezondheid.

Er wordt verondersteld dat microben en hun gastheren een gedeelde evolutionaire taal ontwikkelen waarbij elementen van het zenuwstelsel en het gedrag van de gastheer een rol spelen. Deze interactie tussen de microbiota en de neurofysiologie van de gastheer heeft gevolgen voor de ontwikkeling en het gedrag van de hersenen, zelfs bij landbouwhuisdieren. Het darmepitheel bevat chemosensorische paden die neuroactieve moleculen detecteren, waardoor bidirectionele communicatie tussen de gastheer en de microbiota mogelijk is. Deze interactie is relevant voor het bemiddelen van veranderingen in de geestelijke gezondheid als gevolg van darmpathologieën.

De erkenning dat micro-organismen interacteren met het ENS en bijdragen aan de informatie die de hersenen ontvangen over de fysiologische toestand van de darmen, heeft geleid tot het concept van de microbiota-darm-hersen-as (MIC-as). Hoewel de invloed van de darmflora op het gedrag van de gastheer geen nieuw onderzoeksgebied is, blijft het een gebied van grote interesse en onderzoek.

Bij varkens kunnen verschillende omgevingsstressoren leiden tot aandoeningen zoals diarree of een verhoogde vatbaarheid voor infecties (Rhouma et al., 2017). Veranderingen in het maag-darmkanaal, de longen en andere slijmvliesepitheelgebieden die via neuro-endocriene, sympathische (SZS) en parasympathische (PZS) routes plaatsvinden en die door het centrale zenuwstelsel (CZS) worden geïnitieerd, kunnen ook functionele en compositionele veranderingen in het microbioom veroorzaken. Veel van onze kennis over de communicatie tussen hersenen, darmen en microbiota is afkomstig uit onderzoeken bij knaagdieren. Deze bevindingen zijn echter ook waardevol voor varkens en kunnen mogelijk leiden tot nieuwe strategieën om het welzijn en de productie van varkens te verbeteren.

Stress heeft invloed op het autonome zenuwstelsel (AZS) en de controle daarvan over de darmen. Bij zoogdieren, waaronder varkens, spelen het sympathische zenuwstelsel (SZS) en het parasympathische zenuwstelsel (PZS) een belangrijke rol.

1. Sympathisch zenuwstelsel (SNS):
   • SNS-neuronen beginnen in het thoracale en lumbale ruggenmerg en maken verbinding met andere neuronen in de sympathische stam.
   • Deze neuronen geven noradrenaline af, een belangrijk molecuul in de 'vecht- of vluchtreactie', die invloed heeft op de stoelgang en de vochtbalans.
   • Noradrenaline kan diarree bij varkens veroorzaken doordat het de chlorideproductie verhoogt.
2. Parasympathisch zenuwstelsel (PZS):
   • Het PZS, en dan met name de nervus vagus, helpt het lichaam herstellen van stress.
   • Het kan de darmdoorlaatbaarheid vergroten doordat de mastoïde cellen in de darm histamine en andere stoffen vrijgeven.
3. Intestinale mucosale mastoïde cellen (IMMC):
   • Immuuncellen in de darmwand die de darmpermeabiliteit beïnvloeden.
   • Ze liggen vaak dicht bij zenuwvezels en reageren op stress. Ze liggen vaak dicht bij zenuwvezels en reageren op stress.
   • Acute stress kan de activiteit van IMC's onderdrukken, maar hun histaminegehalte verhogen.
   • Tijdens het herstel van stress geven IMC's histamine af, waardoor de permeabiliteit van de darmen toeneemt.
   • Door de activering van IMC's te voorkomen, kunnen stressgerelateerde darmproblemen bij biggen worden verminderd.

Chronische stress kan herhaaldelijk MISCs activeren, wat leidt tot aanhoudende problemen met de darmpermeabiliteit.

Samengevat speelt de stress-geïnduceerde cyclus van sympathische en parasympathische activatie, die noradrenaline-overloop naar de darmen en histamineafgifte door degranulatie van mestcellen kan veroorzaken, een belangrijke rol bij het beïnvloeden van het varkensmicrobioom. Inzicht in deze mechanismen kan helpen bij het ontwikkelen van strategieën om stress te beheersen en de algehele gezondheid en productiviteit van varkens te verbeteren.

Referenties:

Rhouma et al. Acta Vet Scan (2017) 59:31 DOI 10.1186/s13028-017-0299-7