Menselijke uitlaatgassen – uitgeademde lucht en scheten – kunnen inzicht bieden in de gezondheid van darmen. Foto Shutterstock Evert van Schothorst, universitair hoofddocent bij Fysiologie van Mens en Dier, werkt met een team onderzoekers van de Universiteit Maastricht aan een methode om realtime menselijke uitlaatgassen te gebruiken als maatstaf voor onze darmgezondheid. Daarvoor sluiten de onderzoekers de deelnemers op in een kamertje en meten zij na enige tijd hun fermentatiegassen, hun scheten.
‘Met behulp van indirecte calorimetrie – een methode waarin we kijken naar het verschil in samenstelling tussen in- en uitgeademde lucht – kunnen we ons energiemetabolisme analyseren’, licht Van Schothorst toe. ‘Die onderzoeksmethode bestaat al langer, maar we hebben nu een toevoeging ontwikkeld waarmee we ook de aanwezigheid van isotopen kunnen bestuderen. Bovendien kunnen we met de door ons nieuw ontwikkelde sensoren ook fermentatiegassen zoals waterstof en methaan meten. Dat helpt ons te ontrafelen hoe ons microbioom in de darm en onze gezondheid samenhangen.’
Koolstof-13-isotoop
De isotopen waar Van Schothorst het over heeft, zijn scheikundige deeltjes. De nieuwe sensoren meten koolstofisotopen met het scheikundige labeltje 13. Dat is de eeneiige tweelingbroer van koolstof-12, de variant die veel in de natuur voorkomt. Koolstof-13 komt maar heel weinig voor in de natuur: slechts 1 procent. Dat maakt dit koolstof-13 een gewilde stof om te gebruiken voor onderzoeksdoeleinden.
Van Schothorst: ‘Op het moment dat je proefpersonen een product laat eten of drinken waarin dat gelabelde koolstof-13 zit, komt het – nadat het door onder meer onze darmbacteriën is verwerkt – terug in lucht die via onze adem of winden het lichaam verlaat. Zo kunnen we beredeneren hoe snel en met welke bacteriën dat product verwerkt wordt.’
Fermentatiegassen
De onderzoekers voegen deze nieuwe technologieën toe aan de zogenoemde respiratiekamers van de onderzoeksgroep van professor Ellen Blaak in Maastricht waarin ze indirecte calorimetrie toepassen. Van Schothorst: ‘We hebben onze technologie al met succes toegepast in studies met muizen. We weten dat het werkt in kleinere ruimtes. Nu gaan we in Maastricht testen of we met de nieuwe sensoren ook de menselijke fermentatiegassen kunnen detecteren in grotere ruimtes; of de sensoren gevoelig genoeg zijn om de lage concentraties van fermentatiegassen te meten, want de respiratiekamers daar zijn relatief groter dan het muizenkooitje ten opzichte van de muis.’
Deelnemers krijgen door de onderzoekers eten aangereikt via een luik en doen een paar keer per dag mee met onderzoeksmetingen
In Maastricht hebben ze kamers van verschillend formaat om metingen te doen. Het gemiddelde formaat is te vergelijken met een grote studentenkamer. ‘Alle ruimtes hebben in ieder geval een bed, wc, bureau en een tv-scherm en proefpersonen verblijven er soms meerdere dagen’, vertelt Van Schothorst. ‘Studenten doen graag mee aan zulke onderzoeken omdat ze dan heel geconcentreerd kunnen studeren. Ze krijgen door de onderzoekers eten aangereikt via een luik en doen een paar keer per dag mee met onderzoeksmetingen.’
Realtime
Huidige methoden om metingen te doen met darmbacteriën is door poepsamples te verzamelen. ‘Het nadeel daarvan is dat dat niet real time weergeeft wat er gebeurt in het lichaam. Onze feces verlaat pas veel later ons lichaam. Bovendien vertegenwoordigt de bacteriesamenstelling in feces veel meer de darmbacteriën aan het einde van je dikke darm. Niet van de darmen als geheel.’
‘Deze sensoren meten realtime de samenstelling van de gassen in de ruimte. Als je nu iets eet, komt dat over een paar uur in je darmen terecht. Daar gaan darmbacteriën aan de gang met bijvoorbeeld fermentatie. De gassen die op dat moment vrijkomen en je lichaam verlaten, kun je meteen registreren. Door vervolgens zulke metingen te herhalen met verschillende groepen patiënten, krijg je inzicht in de darmmicrobiotica-activiteit. Zo hopen we meer te weten te komen over de interactie tussen voeding en ziekte.’
De Maastrichtse promovendus Gillian Larik heeft de leiding over dit project. Van Schothorst verwacht dat het team binnen twee jaar de eerste onderzoeksresultaten kan publiceren waarin deze methode is gebruikt.
