Prof. dr. Max Nieuwdorp onderzoekt de rol van darmbacteriën bij diabetes type 1
Doordat het immuunsysteem van iemand met diabetes type 1 verkeerd is afgesteld, valt het de insulineproducerende cellen (bètacellen) in de alvleesklier aan. Hierdoor blijven er niet genoeg bètacellen over om het lichaam van voldoende insuline te voorzien, en zo krijgt iemand diabetes type 1. Maar wat nu als het immuunsysteem zo kan worden ‘getraind’ dat het bètacellen niet langer aanvalt? In het Amsterdam UMC zoekt prof. dr. Max Nieuwdorp naar een manier om dit te doen, middels fecestransplantatie, ofwel poeptransplantatie.
Het immuunsysteem van mensen met een auto immuunziekte - zoals diabetes type 1 - wijkt af van dat van gezonde mensen. Dat komt deels doordat ze afwijkende genen hebben, maar vooral omdat hun immuunsysteem anders is getraind. “Het trainen van het immuunsysteem vindt plaats in de dunne darm”, legt prof. dr. Nieuwdorp uit. “Nadat ons lichaam immuuncellen heeft aangemaakt, worden deze naar de dunne darm gevoerd. Daar worden ze getraind in het herkennen van goede en slechte organismen. Vervolgens verlaten de immuuncellen de dunne darm en verspreiden ze zich door ons lichaam om hun taak te vervullen: het afweren van schadelijke organismen. Bij mensen met diabetes type 1 verloopt dit proces anders. In hun dunne darm wonen namelijk andere bacteriën, waardoor hun immuuncellen verkeerd worden getraind. Het gevolg is dat het immuunsysteem zo wordt afgesteld dat het de bètacellen in de alvleesklier aanvalt. Hierdoor blijven er steeds minder bètacellen over om de eigen insulineproductie in het lichaam op peil te houden.”
Alvleesklierfunctie behouden
Het verdwijnen van de bètacellen en de afname in insulineproductie die daarmee gepaard gaat, is een langdurig proces. De alvleesklier beschikt namelijk over een flinke insulinereserve en kan ook steeds kleine hoeveelheden nieuwe bètacellen aanmaken. Er gaan doorgaans dan ook enkele jaren overheen voordat dit proces daadwerkelijk tot diabetes type 1 leidt. Prof. dr. Nieuwdorp: “Op het moment dat diabetes optreedt, is er in de meeste gevallen nog dertig tot veertig procent eigen insulineproducerende functie over. Het eerste jaar na de diagnose blijft deze functie doorgaans deels intact en produceren de bètacellen nog insuline. Dit wordt ook wel de ‘honeymoon-periode’ genoemd. Maar na de eerste jaren is de eigen insulineproductie helemaal verdwenen. Het doel van mijn onderzoek, dat samen met de groep van prof. dr. Bart Roep uit het LUMC wordt uitgevoerd, is om de alvleesklierfunctie die nog over is op het moment van de diagnose te behouden. Als we daarin slagen, kunnen we namelijk voorkomen dat er hypo’s, hypers en complicaties optreden. Bovendien hoeven mensen dan nog maar één keer per dag insuline te spuiten. Dat zou de kwaliteit van leven sterk verbeteren!”
Fecestransplantatie in de dunne darm
In eerder onderzoek toonden prof. dr. Nieuwdorp en prof. dr Roep aan hoe de alvleesklierfunctie kan worden gestabiliseerd: met een fecestransplantatie, ofwel transplantatie van poep, in de dunne darm. “We hebben de transplantatie uitgevoerd bij mensen die net de diagnose diabetes type 1 hadden gekregen. De eerste groep ontving ontlasting van een donor, de controlegroep kreeg de eigen ontlasting toegediend via een slangetje in de neus. Dat klinkt misschien onsmakelijk, maar dat valt in de praktijk mee. Onze verwachting was dat de bacteriën uit de ontlasting van de donoren zouden zorgen voor een betere afstelling van het immuunsysteem in de dunne darm van de ontvanger. Dat bleek te kloppen: bij de helft van de patiënten nam de aanval van immuuncellen op de bètacellen af, en bleef de alvleesklierfunctie stabiel. Dat is natuurlijk geweldig nieuws! Maar dit is pas het begin. Op dit moment zijn we, met steun van DON en het Diabetes Fonds, bezig met vervolgonderzoek. Het doel is om de ideale donor te vinden, waardoor het effect van de fecestransplantatie nog meer toeneemt. Daarnaast willen we bestuderen welke specifieke bacteriesamenstelling in de dunne darm bijdraagt aan een minder agressief immuunsysteem, en dus een stabielere alvleesklierfunctie.”
Ideale donor
Om de ideale donor voor fecestransplantatie te vinden, werken prof. dr. Nieuwdorp en zijn collega’s momenteel aan een herhaling van bovengenoemd onderzoek, met een grotere groepsgrootte. Parallel daaraan loopt een tweede onderzoek: “Mensen die net gediagnosticeerd zijn met diabetes type 1 krijgen een fecestransplantatie met de ontlasting van mensen die al langere tijd diabetes type 1 hebben, maar nog steeds eigen insuline kunnen produceren. Door hen in te zetten als donoren, kunnen we nagaan of het effect van het behoud van de alvleesklierfunctie nog sterker optreedt dan in het eerste onderzoek.” Naast deze twee onderzoeken worden ontlastingssamples afgenomen van een paar honderd mensen met diabetes type 1 bij wie de ziekte al enkele jaren stabiel is. “We vragen hen om een dieetlijst in te vullen, bestuderen samen met het LUMC de immuuncellen in hun bloed en de mate waarin hun alvleesklier nog zelf functioneert. Die gegevens koppelen we aan de samenstelling van hun darmbacteriën. Op basis van ons eerdere onderzoek is de verwachting dat twintig procent van deze groep nog eigen alvleesklierfunctie heeft. Als blijkt dat zij een andere samenstelling van darmbacteriën hebben dan de andere deelnemers, kunnen we deze patiënten ook inzetten als donor en afleiden welke bacteriën echt gunstig zijn voor het immuunsysteem en welke niet.” Tot slot worden de ontlastingssamples uit het eerdere onderzoek onderworpen aan een diepere analyse. Eerder zijn alleen de bacteriële veranderingen bestudeerd, maar nu worden ook de virussen en schimmels geanalyseerd. Prof. dr.Nieuwdorp denkt alle onderzoeken binnen vijf jaar te kunnen afronden.
Diabetes preventief opsporen
Zodra de ideale donor voor fecestransplantatie is gevonden, is de volgende stap het aanpassen van het toedieningsproces. “Als we het ideale donortype hebben gevonden, kunnen er op grote schaal capsules van de ontlasting worden gemaakt”, zegt prof. dr. Nieuwdorp. “Niet alleen is dat veel prettiger voor patiënten, ook kun je de capsules dagelijks toedienen en zijn ze, in tegenstelling tot de neussonde, geschikt voor kinderen. Wel zal het altijd nodig blijven om insuline te spuiten, hoewel één keer per dag dan mogelijk kan volstaan. Dit omdat het effect van drie fecestransplantaties maar een jaar aanhoudt en dus niet blijvend is. Genezing vereist dan ook een andere techniek. Desalniettemin kunnen we enorme winst boeken met de huidige onderzoeken, omdat we ervan kunnen leren welke bacteriestammen ontbreken bij iemand met diabetes type 1 en welke het immuunsysteem remmen. Met deze kennis kunnen we onder meer patiënten met diabetes type 1 op basis van de samenstelling van hun ontlasting preventief opsporen. Door in een ontlastingssample naar bepaalde slechte en goede bacteriën te zoeken, kunnen we mogelijk zien wanneer bij iemand het proces van verminderde afweer is begonnen. Op dat moment zijn we nog op tijd om de aanvallen van het immuunsysteem op de bètacellen in de alvleesklier te remmen, ver voordat mensen behandeld moeten worden met insuline. Middels een fecestransplantatie kunnen we dan hopelijk de alvleesklier stabiliseren en voorkomen dat diabetes type 1 zich ontwikkelt. Dat is toch fantastisch? Dit is nog toekomstmuziek, maar ik ben ervan overtuigd dat deze techniek er gaat komen!”