Het 'buikbrein’ of ‘2e brein’ zijn synoniemen voor het complexe netwerk aan zenuwen en microben die onze hersenen en daarmee onze stemming, cognitie en gedrag beïnvloeden. Het ligt voor de hand om naar voeding te kijken wanneer we onze darmgezondheid (en daarmee onze hersengezondheid) willen beïnvloeden. Toch is voeding niet de enige factor die hierin een grote rol speelt. Ook de hersenen zelf hebben de capaciteit veel controle uit te oefenen op de darm.

De verschillende darmcellen staan onder invloed van de hersenen via het autonome zenuwstelsel en via hormonen.

Het in je broek doen van angst, een onderbuikgevoel of vlinders in je buik hebben zijn lichamelijke uitingen van een mentale status. De hersenen en de darmen kunnen op een snelle manier met elkaar ‘telefoneren’ via elektriciteitsdraden (autonome zenuwvezels). De langzame manier is te vergelijken met de post: de communicatie verloopt door boodschapperstoffen als neurotransmitters en hormonen in het bloed uit te scheiden. Ook immuuncellen produceren signaalstoffen die op zowel de darm als de hersenen een uitwerking hebben.

In dit artikel een verdieping in de wisselwerking tussen onze twee hersenen: die in onze schedel, en die in onze buik.

Uit wat voor cellen bestaat een darm?

De darm bestaat uit verschillende lagen (zie afbeelding). In de verschillende lagen liggen verschillende soorten cellen:

• darmcellen, die produceren onder andere slijm en enzymen
• spiercellen, zijn nodig voor de peristaltiek
• bloedvaten, voor de aan- en afvoer van voedingsstoffen
• immuuncellen, om indringers tegen te houden
• zenuwen, om ruggespraak met de hersenen te kunnen houden

Loading...

Deze verschillende cellen staan onder invloed van de hersenen via een snelle weg: het autonome zenuwstelsel, en via een langzame weg: hormonen. Daarnaast worden deze cellen beïnvloed door de miljarden bewoners van de darm: de darmflora. Maar daarover zometeen meer.

Het snelle autonome zenuwstelsel

‘Het in je broek doen van angst’ is een mooie beeldspraak waaruit blijkt dat onze darmen onder controle van onze hersenen (en daarmee emotionele gesteldheid) staan. Wanneer we het totale spectrum van gevoelens even platslaan in een tweedeling: ontspannen enerzijds of gestrest anderzijds, kunnen we dezelfde eenvoudige tweedeling in ons zenuwstelsel maken: het parasympatische en het (ortho)sympatische deel. Beide delen zijn ‘armen’ van ons autonoom zenuwstelsel (autonoom wil zeggen: allerlei processen in je lichaam worden door dit systeem geregeld zonder dat je erover na hoeft te denken).

Het parasympatische deel is actief wanneer wij ontspannen zijn: het zogenaamde ‘rest and digest’. Wanneer je hebt gegeten of in de ontspanning bent domineert dit deel van het autonome zenuwstelsel. Je hartslag is laag en je kunt rustig je voedsel verteren. De parasympaticus verhoogt de beweeglijkheid en doorbloeding van je darmen en de darmcellen produceren tal van enzymen en slijm. Wanneer je echter gestrest bent moet er bloed en energie naar je hart, longen en je spieren; om te kunnen vluchten voor gevaar (rennen of klimmen) dan wel te vechten. Nu heeft je sympatisch zenuwstelsel de overhand. Sympatische zenuwvezels scheiden adrenaline en noradrenaline af. Dit zijn neurotransmitters waarmee alle cellen in de darm beïnvloed worden: bloedvaten vernauwen zich, spiercontracties stagneren en de afscheiding van substanties door darmcellen wordt gestaakt, de darm wordt stil gelegd. Ga je rennen na het eten dan leidt dit vaak tot een conflict tussen beide armen van je autonome zenuwstelsel. Het bloed is in je buik en moet plotsklaps naar je spieren. De kans dat je pijnlijke steken in je buik krijgt is groot.

De hormonale HPA-verbinding

De Hypothalamus-Hypofyse-Bijnier-as (in het Engels: HPA-as waarbij de P voor Pituitary staat en de A voor Adrenal) is de verbinding tussen de hersenen en de bijnieren (specifiek: de schors ofwel buitenste laag van de bijnieren) via de bloedbaan. Dit systeem speelt een belangrijke rol bij stress. Het heeft invloed op de bloeddruk, bloedsuikerspiegel en het immuunsysteem. De bijnierschors produceert cortisol wanneer de hersenen daartoe opdracht geven via het hormoon ACTH. Cortisol heeft invloed op de darmcellen. Samen met een ander hormoon dat in de bijnierschors wordt geproduceerd (aldosteron) zorgt het ervoor dat tijdens een acute stressreactie er een snelle verhoging is van bloedsuikers en de bloeddruk zodat we kunnen wegrennen. In de nieren, de longen en de darmen wordt onder invloed van deze hormonen suiker, water en zout naar het bloed ‘getrokken’. De darm staat bij een stressreactie dus even ‘open’ waardoor ook microben mee naar binnen kunnen komen die in de darm leven.

Deze systemen zijn gemaakt voor het overleven van acuut gevaar, maar worden ook beïnvloed door je psycho-emotionele welzijn. Chronische eenzaamheid, onderwaardering op je werk of veelvuldige gevoelens van frustratie of boosheid kunnen desastreuze gevolgen hebben voor je darmgezondheid.

Loading...

De darmflora

In de darm wonen miljarden bacteriën en andere micro-organismen zoals gisten en virussen: de darmflora. Er wordt steeds meer duidelijk over het grote belang van deze organismen voor onze gezondheid, waaronder ons brein. Deze bacteriën blijken in staat om onze hersenen en daarmee onze stemming, geheugen en gedrag te beïnvloeden. Ze spelen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van neuropsychologische ziektebeelden als autisme, depressie, angststoornissen en Parkinson.

Als muizen volledig steriel worden gehouden na de geboorte vertonen ze duidelijk ander gedrag dan normaal. Ze zijn depressief en leiden aan geheugenverlies. Ze hebben veel lagere spiegels van Brain Derived Neurotropic Factor (BDNF), een groeihormoon voor hersencellen, met name in de gebieden van de hippocampus en de frontale cortex. Deze delen van de hersenen spelen een belangrijke rol in sociaal gedrag, cognitie en geheugen. Bij angst, depressies en dementie worden vaak lage BDNF-spiegels gevonden, correlerend met een kleine hippocampus.

De rijping van het brein vroeg in het leven staat onder invloed van bacteriën.

Ten opzichte van ’normale' muizen produceren steriele muizen tevens veel meer van de stresshormonen ACTH en cortisol wanneer ze onder stress gezet worden. Hun stresstolerantie is dus laag, tenzij de onderzoekers de darm herbevolkten met bacteriën, dan normaliseerde dit. Belangrijk daarbij was wel, dat deze herkolonisatie vroeg in het leven plaatsvond, anders was de anatomie ‘vastgelegd’. Hieruit blijkt dat de rijping van het brein vroeg in het leven onder invloed staat van bacteriën. Het gebruik van antibiotica dan wel probiotica rondom de geboorte hebben dus tegengestelde effecten. Antibiotica verhoogt de stressgevoeligheid, terwijl probiotica deze verlaagt.

Ons gedrag blijkt dus voor een belangrijk deel door microben uitgelokt te worden. Wanneer muizen besmet worden met de parasiet toxoplasma gondii gaan ze, totaal tegen hun natuur in, het gezelschap van katten opzoeken, alsof ze erdoor worden aangetrokken.

Darmbacteriën produceren korteketen-vetzuren. Eén daarvan is propionzuur. Bij autisme zijn verhoogde groepen propionzuurvormende bacteriën gevonden. Dit stofwisselingsproduct veroorzaakt een overmatige groei en ontsteking van bepaalde hersengebieden.

Wanneer muizen met deze bacteriën worden besmet gaan ze ook autistisch gedrag vertonen.

Maar hoe werkt dit dan?

Darmbacteriën produceren tal van stoffen zoals neurotransmitters (GABA, serotonine, melatonine, histamine en acetylcholine) en korteketen-vetzuren zoals butyraat, acetaat en propionzuur, waarmee zenuwcellen zowel lokaal in de darm als centraal in de hersenen beïnvloed worden. Steriel gemaakte muizen hebben een tragere peristaltiek en de maag leegt zich trager door gebrek aan stimulering van het lokale zenuwnetwerk dat zich in de wand van de maag en darmen bevindt. Als gevolg hiervan ontwikkelen ze een grotere dikke darm. Deze symptomen worden hersteld indien de bacteriën weer worden ‘teruggeplaatst’.

Elke bacterie blijkt bovendien zijn eigen specifieke effecten te hebben. Suppletie met de bacterie Lactobacillus Rhamnosus verhoogt de productie van de kalmerende neurotransmitter GABA in specifieke delen van het brein. Hierdoor werden de muizen stressbestendiger en minder depressief. Serotonine, wat ook wel het ‘feelgood hormoon’ wordt genoemd, wordt voor 90% in de darm geproduceerd en heeft een grote invloed op zowel stemming als darmperistaltiek. Depressie en constipatie gaan mede hierdoor vaak samen.

De Nervus Vagus (op zijn Nederlands: zwervende zenuw) blijkt het belangrijkste communicatiekanaal te zijn waarmee de darmbacteriën ‘bellen’ met de hersenen. Deze zenuw wordt ook gebruikt door parasympatische vezels vanuit de hersenen naar de darm. Echter, deze zenuw werkt voor 80% in de richting van darm naar hersenen.

Bij muizen met colitis ulcerosa (een auto-immuunziekte van de dikke darm) die bijgevolg angststoornissen hadden ontwikkeld verdwenen deze cognitieve klachten wanneer ze de Bifidobacterium Longum-bacterie gesuppleerd kregen. Maar dit effect trad niet op bij die muizen waarvan ze de N. Vagus hadden doorgesneden. Hierdoor blijkt de N. Vagus een belangrijke ‘telefoonkabel’ tussen de darmbewoners en de hersenen te zijn.

Darmbarrière en darmbewoners

Onze darm is net als onze luchtwegen en huid een contactoppervlak waarlangs indringers (microben en giftige stoffen) kunnen binnendringen naar onze bloedbaan. Daarom noemen we deze oppervlaktes: lichaamsbarrières. De bacteriën werken nauw samen met het immuunsysteem dat sterk vertegenwoordigd ligt in deze barrières om ongewenste stoffen en microben buiten te houden.

Loading...

Loading...

Deze barrière is een belangrijke schakel tussen de darmflora en de hersenen. Het wordt gevormd door ‘Tight Junctions’, een soort poriën die normaliter gesloten zijn, maar onder bepaalde omstandigheden opengezet kunnen worden. Er vindt in rust alleen transport plaats van nutriënten vanuit de darm, door de darmcellen heen, naar de bloedbaan. Wanneer de barrière open staat kan alles wat in de darm zit tussen de darmcellen door in direct contact komen met immuuncellen, wat om een afweer respons vraagt. De Tight Junctions kunnen worden geopend door verhoogde afgifte van histamine (bij voedingsintoleranties), door gluten, stress, medicatiegebruik of alcohol. Wanneer dit lang duurt ontstaat een chronische ontstekingstoestand in de bloedbaan, een zogenaamde laaggradige ontsteking. Op diverse manieren heeft deze situatie een invloed op de hersenen.

Uit verschillende studies blijkt deze barrière onder invloed van bacteriën te staan. Behandeling met Lactobacillus Helveticus en Bifidobacterium Longum (probiotische bacteriën) leidde tot herstel van de Tight Junctions en als gevolg daarvan normalisering van de stress-assen (het autonome zenuwstelsel en de HPA-as). Dit konden de onderzoekers zien aan verlaging van de cortisol- en adrenalinespiegels in het bloed. Er werden gunstige veranderingen in de hippocampus waargenomen en de activiteit van bepaalde genen die te maken hebben met stressreacties werd verlaagd.

De bacteriën moeten gezien worden als soldaatjes die het immuunsysteem ondersteunen in zijn strijd tegen indringers. Wanneer er voldoende gunstige microben zijn, wordt het lastig voor ziekteverwekkers om zich te vermenigvuldigen. Het immuunsysteem hoeft dan niet op te treden. Wanneer er (breedspectrum)antibiotica wordt gegeven verdwijnen ook deze gunstige bacteriën. Het is alsof je ongedierte uit je huis wilt verdrijven met bestrijdingsmiddelen, maar tijdens dit proces ook je kat uitschakelt.

Een stoornis in de barrière-functie kan leiden tot cognitieve klachten, zoals een depressie. Bij elke immunologische respons kan de aanmaak van neurotransmitters in de hersenen gemoduleerd worden onder invloed van signaalstoffen (cytokines) van het immuunsysteem. Wanneer we de griep hebben zijn we ook wat depri, moe en trekken we ons terug uit onze sociale omgeving. Onze spieren doen pijn. De immuuncytokines zorgen er op deze manier voor dat we geen andere mensen infecteren, en dat we rust nemen. Dit mechanisme kan ook geactiveerd worden bij laaggradige ontsteking. De cytokines verhogen de activiteit van het IDO-enzym, waardoor de aanmaak van serotonine in de hersenen wordt tegengegaan. Depressie kan dus het gevolg zijn van ontstekingen die te maken hebben met een verstoorde darmflora en barrièrefunctie.

Invloed van het brein op bacteriën in de darm

We spraken al van een complexe wederkerige relatie tussen hersenen, darmen en de darmbewoners. De hersenen blijken ook in staat om de samenstelling van je darmbacteriën te beïnvloeden.

Verschillende soorten stress hebben invloed op samenstelling en hoeveelheid darmbacteriën. Zelfs al bij kortstondige (sociale) stress van twee uur blijkt er invloed op de bacteriële samenstelling te zijn. Neurotransmitters (zoals adrenaline) hebben een directe invloed op bacteriën. Parallel hieraan treden er veranderingen op bij stress in de HPA-as (de productie van cortisol) en het autonoom zenuwstelsel, die secundair invloed hebben op de aantallen en soorten darmbacteriën, en hun gedrag.

Bacteriën bevatten receptoren voor neurotransmitters, net als zenuwcellen die hebben. Wanneer de hersenen signalen naar de darm sturen via autonome zenuwen, produceren de darmcellen als reactie daarop neurotransmitters. Deze boodschapperstoffen beïnvloeden de functie van de darmbewoners. Zo hebben bepaalde bacteriën (zoals E-coli) receptoren voor het stresshormoon adrenaline terwijl andere bacteriën (zoals Pseudomonas fluorescens) meer bindingsaffiniteit met de kalmerende transmitter GABA hebben. De functies die de bacteriën uitvoeren staan op deze manier onder invloed van onze mentale status.

Uit onderzoek blijkt dat door stress een hogere activiteit van ziekmakende bacteriën plaatsvindt. Van het stresshormoon noradrenaline is aangetoond dat het verschillende ziekmakende stammen kan doen groeien, zoals de Pseudomonas aeruginosa. Noradrenaline kan de kwaadaardigheid van de Campylobacter jejuni verhogen evenals de reeds genoemde de E-Coli (hiervan bestaan zowel gunstige als ziekmakende stammen).

De bacteriële samenstelling kan ook veranderen omdat het brein in staat is het milieu in de darm te veranderen. Via autonome zenuwen wordt de productie van zuren of basen gestuurd, dit bepaalt de zuurtegraad (pH) in de darm. De pH is bepalend voor welke bacteriën zich kunnen nestelen in de darm.

De beweeglijkheid van de darm staat ook onder controle van het zenuwstelsel, en dit geldt ook voor de immuuncellen die in de darm gelegen zijn. Al deze componenten creëren een milieu waarin bepaalde bacteriën beter gedijen dan andere. Door stress vertraagt de lediging van de maag en neemt de beweeglijkheid van de darm af, waardoor de aanvoer van voedingsstoffen (vezels) naar de darmbacteriën kan verminderen. Psycho-emotionele stress kan op deze manier een milieu creëren waarin minder gunstige bacteriën beter gedijen dan gunstige. Dit is met enkel een voedingsinterventie en pre- en probiotica dus niet op te lossen.

Tijdens een acute stressreactie zorgen de gevormde cytokines van het immuunsysteem en de stresshormonen ook voor het verhogen van de doorlaatbaarheid van de darm. Hierdoor kunnen bacteriële antigenen het slijmvlies binnendringen en daar een immuunreactie veroorzaken. Orthosympatische zenuwvezels beïnvloeden het immuunsysteem, zoals de hoeveelheid mastcellen en het vrijstellen van histamine en cortisol releasing factor. Dit proces ondersteunt het openen van de barrière. Glucose, water en zout kan naar de bloedbaan gezogen worden: Dit ondersteunt de stressrespons. Echter kunnen er ook ziekteverwekkers mee naar binnen getrokken worden.

Samengevat

• We hebben een brein in ons hoofd en een brein in onze buik.
• De hersenen en de bacteriën in de darm beïnvloeden beide de functies van de darm.
• Deze beïnvloeding verloopt via autonome zenuwvezels, hormonen, neurotransmitters, korteketen-vetzuren en signaalstoffen van het immuunsysteem.
• Stress heeft grote gevolgen voor het functioneren van darmcellen: de doorbloeding en de beweeglijkheid vermindert, secreties nemen af, de pH verandert. Dit milieu is een voedingsbodem voor verkeerde bacteriën.
• Stress beïnvloedt ook op een directe manier de activiteit en samenstelling van bacteriën, omdat bacteriën receptoren bevatten voor neurotransmitters.
• Stress activeert ontstekingen en verhoogt de doorlaatbaarheid van de darm.
• De bewoners in de darm beïnvloeden de hersenen ook via zenuwen, de productie van neurotransmitters en andere signaalstoffen. Een belangrijk voorbeeld is de groeifactor BDNF voor de hersenen.
• De bewoners in de darm kunnen het functioneren van de darmcellen en het immuunsysteem in de darm direct beïnvloeden. De barrièrefunctie wordt in stand gehouden door gunstige bacteriën.
• Het immuunsysteem kan, indien geactiveerd, de aanmaak van serotonine in de hersenen verstoren.
• Depressie, cognitieve klachten, angsten, antisociaal gedrag, ontstekingsprocessen in de hersenen, het kunnen symptomen zijn van een verstoord microbioom.