Een Essentiële Voedingsstof en de Darmflora: Samenwerking in de Immuunrespons
De wetenschap kent veel voorbeelden van toevallige ontdekkingen die de wereld hebben veranderd. Ook in moderne laboratoria blijven zulke momenten wetenschappelijke doorbraken mogelijk maken.
Alvast 5 van de belangrijkste punten
- Ontdekking van het verband tussen vitamine D en kanker via een bacterieel ecosysteem.
- Vitamine D en de darmflora werken samen om de anti-tumor immuniteit te versterken.
- Gc-globuline en Bacteroides fragilis spelen een cruciale rol.
- Experimentele bevestiging door fecale transplantaties en antibiotica.
- Potentiële implicaties voor kankerbehandelingen met vitamine D.
In een recent geval ontdekte Caetano Reis e Sousa, een immunoloog aan het Francis Crick Institute, samen met zijn team een verband tussen vitamine D en kanker via een bacterieel ecosysteem.1 Ze ontdekten dat vitamine D, via een bindend eiwit genaamd Gc-globuline en de darmbewoner Bacteroides fragilis, anti-tumor immuniteit stimuleert bij muizen. Deze bevindingen tonen voor het eerst een verband aan tussen vitamine D-metabolisme, een specifieke microbiota-soort, en de immuunrespons tegen kanker in een levend organisme.
“Het was puur toeval, we waren niet geïnteresseerd in vitamine D,” merkte Reis e Sousa op, die de bevindingen publiceerde in Science.
De Rol van Vitamine D in het Menselijk Lichaam
Vitamine D staat vooral bekend om zijn rol in botgroei en ontwikkeling, waarbij het de opname van calcium, fosfaat en magnesium vergemakkelijkt. Meer dan een eeuw geleden werd een tekort aan deze vitamine geïdentificeerd als oorzaak van de botaandoening rachitis. Sindsdien hebben onderzoekers ontdekt dat vitamine D mogelijk een rol speelt bij verschillende andere aandoeningen, waaronder hart- en vaatziekten, auto-immuniteit en kanker.2-4
Vitamine D werkt echter niet alleen. Recente aanwijzingen suggereren dat het darmmicrobioom, gelegen op het raakvlak van het darmlumen en epitheel waar voedingsvitamine D wordt opgenomen, synergetisch werkt met deze vitamine om het immuunsysteem te moduleren.5
Het Microbioom en de Kankerimmuniteit
Aanvankelijk keek de groep van Reis e Sousa niet naar het microbioom. Een effectieve respons op een vreemde invasie hangt af van het vermogen van cellen om onmiddellijk te mobiliseren. Het cytoskelet-eiwit actine is essentieel voor de celmobiliteit en de veranderingen in celvorm die kenmerkend zijn voor de cellulaire immuunrespons. Toen Reis e Sousa en zijn team de afgescheiden vorm van het actine-onderbrekende eiwit gelsoline (sGSN), dat wordt geproduceerd door beschadigde en kankercellen, onderzochten, ontdekten ze dat lagere niveaus van sGSN-expressie, of mutaties in actine-geassocieerde eiwitten, correleerden met verbeterde anti-tumor immuniteit en verhoogde overleving van patiënten.6
“De toevalligheid komt voort uit het feit dat Gc-globuline een afzonderlijk actine-bindend domein heeft en functioneert als een actine-scavenger met afgescheiden gelsoline,” merkte hij op.
De Invloed van Gc-Globuline op Tumorweerstand
De onderzoekers vroegen zich af of muizen die geen Gc-globuline hadden, een vergelijkbare tumorweerstand vertoonden als wat ze hadden waargenomen bij sGSN-deficiënte dieren. In hun experimenten ontdekten ze dat de Gc-deficiënte muizen een verbeterde immuniteit afhankelijke weerstand tegen getransplanteerde tumoren hadden, evenals een sterkere respons op immuun checkpoint remmers. Ze merkten vervolgens op dat muizen zonder Gc deze tumorweerstand verwierven wanneer ze werden samen gehuisvest met Gc-deficiënte muizen, wat de mogelijkheid suggereerde dat deze weerstand afhankelijk was van het darmmicrobioom van de muizen. Vervolgens wilden ze deze hypothese experimenteel bevestigen. “We waren bezorgd dat het gewoon onze muizen zouden kunnen zijn, dus deden we fecale transplantaties van muizen die gevoed werden met veel vitamine D in wildtype muizen van verschillende bronnen en op twee locaties,” zei Reis e Sousa. “Het was als een detectiveverhaal.”
Het experiment met fecale transplantaties bevestigde dat de tumorweerstand overdraagbaar was. Het team merkte ook op dat behandeling van de Gc-deficiënte muizen met antibiotica hun tumorweerstand na fecale transplantatie verminderde, wat verder het darmmicrobioom impliceerde. Ze ontdekten dat deze weerstand werd verbeterd wanneer ze de muizen een dieet met veel vitamine D gaven. Het feit dat ze dit effect niet observeerden bij muizen met deficiënties in andere immuniteit gerelateerde genen die dezelfde behandelingen ondergingen, valideerde Gc als het eiwit dat vitamine D-metabolisme verbindt met het darmmicrobioom.
Verklarende Woordenlijst
- Immunoloog: Een arts of wetenschapper die gespecialiseerd is in het bestuderen van het immuunsysteem en zijn functies.
- Metabolisme: Het geheel van chemische processen in het lichaam die zorgen voor de omzetting van voedsel in energie.
- Cytoskelet-eiwit: Eiwitten die deel uitmaken van het cytoskelet, een netwerk van vezels in cellen dat zorgt voor vorm en beweging.
- Immuuncheckpointremmers: Medicijnen die de controlepunten van het immuunsysteem blokkeren, waardoor het lichaam beter kanker kan bestrijden.
- Shotgun-metagenomische analyse: Een techniek om het DNA van alle micro-organismen in een monster te analyseren, waardoor hun aanwezigheid en functies in kaart worden gebracht.
- Gelsolin: speelt een belangrijke rol in celbeweging, groei en apoptose (geprogrammeerde celdood).
Het Onderzoeken van Specifieke Microbiële Soorten
Vervolgens richtten Reis e Sousa en zijn collega’s zich op welke microbiële soorten deze weerstand zouden kunnen geven. Shotgun-metagenomische analyse onthulde dat één soort, B. fragilis, marginaal verhoogd was in de fecale monsters van muizen op een dieet met veel vitamine D. Toen het team B. fragilis oraal aan de muizen toediende, merkten ze tumorimmuniteit op bij muizen op een standaard vitamine D dieet, maar niet bij diegenen met een vitamine D tekort dieet. “B. fragilis is een kandidaat omdat het de effecten kan nabootsen. Maar het kan samenwerken met andere microben, en we moeten het experiment herhalen in kiemvrije muizen om te beoordelen of andere soorten betrokken zijn,” zei Reis e Sousa.
Door The Cancer Genome Atlas en een grote Deense patiënten dataset te analyseren, vonden de onderzoekers bewijs ter ondersteuning van hun bevindingen over vitamine D die kankerimmuniteit versterkt. Maar Reis e Sousa benadrukte dat hun werk niet moet worden geïnterpreteerd als een aanbeveling om vitamine D aan te vullen. “Er is veel meer werk nodig om de relevantie van deze bevindingen voor de menselijke gezondheid volledig te beoordelen.”
De Betekenis van het Onderzoek
“De nieuwigheid van deze studie is niet zozeer dat vitamine D de immuunrespons reguleert of een rol speelt bij kanker. Er is nog niet mechanistisch gerapporteerd hoe vitamine D dit doet,” zei Alessio Fasano, een gastro-enteroloog en voedingsdeskundige aan de Harvard Medical School, die niet bij deze studie betrokken was. “Dit artikel laat zien hoe dit gebeurt door zowel diermodellen als een menselijke studie te gebruiken, en daarom is het zo significant.”
Fasano merkte op: “Het moet nog worden bevestigd door klinische onderzoeken, maar er is toepasbaarheid van hun bevindingen in die zin dat vitamine D kan worden opgenomen in kankerbehandeling en vitamine D-niveaus in de loop van de tijd kunnen worden gerapporteerd… Er is nieuw respect voor vitamine D.”
Geraadpleegde bronnen:
- Vitamin D regulates microbiome-dependent cancer immunity – Informatie over de rol van vitamine D in kankerimmuniteit.
- Vitamin D in atherosclerosis and cardiovascular events – Onderzoek naar vitamine D bij atherosclerose en cardiovasculaire gebeurtenissen.
- Vitamin D: Immune function, inflammation, infections and auto-immunity. – Over de functie van vitamine D bij immuniteit en ontstekingen.
- Effect of vitamin D supplements on relapse or death in a p53-immunoreactive subgroup with digestive tract cancer – Analyse van vitamine D supplementen bij spijsverteringskanker.
- Relationships between vitamin D, gut microbiome, and systemic autoimmunity – Studie over de relaties tussen vitamine D, darmmicrobioom en auto-immuniteit.
- Secreted gelsolin inhibits DNGR-1-dependent cross-presentation and cancer immunity – Onderzoek naar gelsoline en kankerimmuniteit.
Ook lezen:
Veelgestelde vragen
Wat is het verband tussen vitamine D en kanker?
Het verband tussen vitamine D en kanker ligt in het vermogen van vitamine D om, samen met bepaalde darmbacteriën, de anti-tumor immuniteit te versterken. Dit effect is experimenteel bevestigd bij muizen.
Hoe werken vitamine D en darmflora samen in de immuunrespons?
Vitamine D werkt samen met darmbacteriën zoals Bacteroides fragilis om de immuunrespons tegen tumoren te verbeteren. Dit proces verloopt via het eiwit Gc-globuline, dat vitamine D bindt en helpt bij het activeren van het immuunsysteem.
Welke rol speelt Gc-globuline in tumorweerstand?
Gc-globuline speelt een cruciale rol in de anti-tumor immuniteit door vitamine D te binden en de samenwerking met darmbacteriën te bevorderen. Muizen zonder Gc-globuline vertoonden een verhoogde weerstand tegen tumoren wanneer ze een dieet met veel vitamine D kregen.
