De vergeten verbinding tussen je darmen en je mitochondriën

Waarom jouw energiehuishouding veel dichter bij je darmmicrobioom staat dan je misschien denkt

We denken vaak over onze darmen en onze energiehuishouding alsof het twee verschillende werelden zijn.

De darm verteert voedsel. Het microbioom bestaat uit bacteriën. En mitochondriën zijn de kleine energiecentrales van onze cellen.

Maar biologisch gezien zijn deze werelden veel nauwer met elkaar verweven.

Sterker nog: om deze verbinding werkelijk te begrijpen, moeten we miljarden jaren terug in de evolutie.

Want iedere keer dat een mitochondrion in een menselijke cel energie produceert, zien we eigenlijk de echo van een oeroude samenwerking tussen twee levensvormen.

En juist die geschiedenis helpt ons begrijpen waarom wat er in onze darm gebeurt invloed kan hebben op wat er diep ín onze cellen gebeurt.

Een bacterie die nooit meer vertrok

Mitochondriën zijn bijzondere celonderdelen.

Ze produceren adenosinetrifosfaat (ATP), de belangrijkste direct beschikbare energiedrager van onze cellen. ATP is nodig om spieren te laten bewegen, zenuwcellen signalen te laten doorgeven, stoffen over celmembranen te transporteren en herstelprocessen mogelijk te maken.

Maar mitochondriën doen veel meer dan energie produceren.

Ze spelen een rol bij calciumregulatie, redoxsignalen, immuunactiviteit, metabole aanpassing en apoptose: het gecontroleerd opruimen van cellen die niet meer goed functioneren.

Mitochondriën bevinden zich daarmee op een belangrijk kruispunt tussen energie, metabolisme, immuniteit en herstel.

En toch waren mitochondriën ooit waarschijnlijk helemaal geen onderdeel van onze cellen.

Volgens de endosymbiosetheorie nam een verre voorouder van de huidige eukaryote cel ooit een bacterie op uit de alphaproteobacteriële lijn.

Normaal gesproken zou zo'n bacterie worden afgebroken.

Maar dat gebeurde niet.

De bacterie bleef leven.

De gastheercel bood bescherming en voedingsstoffen. De bacterie bleek op haar beurt bijzonder goed in het produceren van bruikbare energie.

Wat begon als een ontmoeting tussen twee afzonderlijke levensvormen, veranderde uiteindelijk in een samenwerking die zo succesvol was dat beide partners niet meer zonder elkaar konden.

Miljarden jaren later dragen onze cellen de sporen van die ontmoeting nog altijd met zich mee.

Mitochondriën beschikken namelijk nog steeds over eigen mitochondriaal DNA (mtDNA), hebben een dubbele membraan en kunnen zich binnen de cel vermenigvuldigen.

Je zou kunnen zeggen dat zich diep in vrijwel iedere menselijke cel nog altijd een herinnering aan een oeroude bacterie bevindt.

Dat maakt de volgende vraag extra interessant.

Als onze mitochondriën evolutionair uit bacteriën zijn voortgekomen, bestaat er dan ook een relatie tussen onze huidige darmbacteriën en onze mitochondriën?

Het antwoord is: ja.

Maar niet omdat ze elkaar als oude familieleden zouden ‘herkennen’.

De verbinding is veel concreter.

Ze spreken met elkaar via biochemische signalen.

Je darmbacteriën maken boodschappen voor je cellen

De darm is geen afgesloten buis waar voedsel simpelweg doorheen beweegt.

Het is een enorm metabool ecosysteem.

In onze dikke darm leven micro-organismen die voedingsbestanddelen verwerken die wij zelf niet volledig kunnen verteren. Daarbij ontstaan allerlei metabolieten: kleine moleculen die vervolgens invloed kunnen hebben op menselijke cellen.

Een belangrijke groep zijn de korteketenvetzuren, in het Engels short-chain fatty acids (SCFA's).

Daartoe behoren onder andere:

acetaatpropionaatbutyraat

Deze stoffen ontstaan vooral wanneer darmbacteriën bepaalde fermenteerbare voedingsvezels en koolhydraten verwerken.

En vooral butyraat laat prachtig zien hoe nauw darm en mitochondriën met elkaar verbonden zijn.

Butyraat: waar voeding, bacteriën en mitochondriën elkaar ontmoeten

De cellen die de binnenzijde van de dikke darm bekleden noemen we colonocyten.

Voor deze cellen is butyraat een belangrijke energiebron.

Butyraat dat door darmbacteriën wordt geproduceerd, kan door colonocyten worden opgenomen en in hun mitochondriën verder worden verwerkt. Het kan via acetyl-co-enzym A (acetyl-CoA) bijdragen aan de citroenzuurcyclus en vervolgens aan oxidatieve fosforylering.

Daarbij wordt uiteindelijk ATP geproduceerd.

Dat betekent dat er een bijzondere metabole keten ontstaat:

voeding → microbiële fermentatie → butyraat → colonocyt → mitochondrion → ATP

Voeding levert dus niet alleen rechtstreeks voedingsstoffen aan onze eigen cellen.

Een gedeelte wordt eerst door micro-organismen ‘vertaald’ naar nieuwe moleculen, waarna onze cellen die microbiële producten opnieuw gebruiken.

Je kunt het microbioom daarom zien als een biochemische keuken tussen onze voeding en onze cellen. Wat we eten zijn de ingrediënten, maar bacteriën bepalen mede welke gerechten uiteindelijk worden uitgeserveerd.

Butyraat is niet alleen brandstof

Hier wordt het nog interessanter.

Korteketenvetzuren zijn namelijk niet uitsluitend energiebronnen. Ze functioneren ook als signaalmoleculen.

Onder andere via receptoren zoals free fatty acid receptor 2 en 3 (FFAR2 en FFAR3) kunnen SCFA's signalen doorgeven aan bijvoorbeeld immuuncellen en entero-endocriene cellen in de darm.

Daarnaast kunnen ze processen beïnvloeden die betrokken zijn bij metabole regulatie en inflammatoire signalering.

Het microbioom levert dus niet alleen calorieën of bouwstoffen.

Het levert informatie.

Naast SCFA's worden ook secundaire galzuren en microbiële metabolieten uit het aminozuur tryptofaan onderzocht als onderdelen van deze communicatie.

Deze moleculen kunnen betrokken zijn bij processen rondom mitochondriale bio-energetica, redoxregulatie en mitochondriale dynamiek.

Daarom spreken onderzoekers steeds vaker over een microbiota-mitochondriën-as.

Geen letterlijk telefoondraadje tussen een darmbacterie en een mitochondrion, maar een uitgebreid moleculair communicatienetwerk.

Het microbioom schrijft als het ware biochemische briefjes. Onze darmwand, ons immuunsysteem en onze cellen bepalen vervolgens hoe die boodschappen worden gelezen.

En wat gebeurt er wanneer het ecosysteem uit balans raakt?

Hier is nuance belangrijk.

De term dysbiose wordt tegenwoordig gemakkelijk gebruikt, alsof er één perfect microbioom bestaat en we precies weten wanneer iemand daarvan afwijkt.

Zo eenvoudig ligt het niet.

Er bestaat niet één universele samenstelling van een gezond menselijk microbioom.

Ook betekent dysbiose niet automatisch dat iemand mitochondriale disfunctie heeft.

Wat we wél zien, is dat veranderingen in de samenstelling én vooral in de functie van het microbioom kunnen samengaan met veranderingen in microbiële metabolieten, immuunactivatie en de integriteit van de darmbarrière.

En daarmee komen we bij een tweede belangrijke verbinding met mitochondriën.

Wanneer een lokale verstoring een systemisch signaal wordt

De darmwand vormt een uiterst selectieve grens.

Deze barrière moet tegelijkertijd voedingsstoffen doorlaten, communiceren met triljoenen micro-organismen en voorkomen dat ongewenste microbiële bestanddelen te gemakkelijk het interne milieu bereiken.

Wanneer de barrièrefunctie onder bepaalde omstandigheden verstoord raakt, kunnen microbiële componenten sterker bijdragen aan immuunactivatie.

Een bekend voorbeeld is lipopolysaccharide (LPS), een bestanddeel van de buitenmembraan van gramnegatieve bacteriën.

Wanneer het immuunsysteem dergelijke signalen detecteert, kunnen inflammatoire routes worden geactiveerd.

Dat is op zichzelf niet verkeerd.

Ontsteking is een essentieel onderdeel van bescherming en herstel.

Het probleem ontstaat wanneer inflammatoire signalering langdurig of disproportioneel aanwezig blijft.

Dan kan ook de omgeving waarin mitochondriën functioneren veranderen.

Mitochondriën luisteren mee naar ontsteking

Mitochondriën zijn geen passieve batterijen.

Ze reageren voortdurend op de toestand van de cel.

Een van de mechanismen die hierbij betrokken zijn, bestaat uit reactive oxygen species (ROS), reactieve zuurstofverbindingen.

ROS worden vaak uitsluitend als schadelijk beschreven. Ook dat is te simpel.

In fysiologische hoeveelheden functioneren ROS als belangrijke signaalmoleculen. Ze helpen cellen bijvoorbeeld reageren op metabole belasting en veranderingen in hun omgeving.

Maar wanneer ROS-productie en antioxidatieve capaciteit langdurig uit balans raken, kan oxidatieve schade ontstaan aan lipiden, eiwitten en nucleïnezuren.

Ook mitochondriaal DNA kan daarbij kwetsbaar zijn.

Zo kan onder bepaalde omstandigheden een zichzelf versterkend netwerk ontstaan waarin:

veranderde microbiële signalering → barrièredruk → immuunactivatie → veranderde redoxbalans → mitochondriale stress elkaar beïnvloeden.

En ook hier geldt: dit is geen eenvoudige lineaire kettingreactie.

Het lichaam werkt in netwerken.

Dezelfde systemen kunnen elkaar versterken, afremmen, compenseren en herstellen.

Voor iemand die vooral merkt dat de energie afneemt, kan de oorsprong van die vermoeidheid daarom veel complexer zijn dan simpelweg ‘te weinig energie produceren’. De vraag is ook: in welke biologische omgeving probeert het lichaam die energie te produceren?

Van darm naar brein

Daarmee komen we bij een nog grotere verbinding: de microbiota-darm-hersenas.

De darm communiceert voortdurend met het zenuwstelsel, het immuunsysteem en het endocriene systeem.

Mitochondriën bevinden zich midden in dat netwerk.

Vooral hersen- en zenuwcellen zijn sterk afhankelijk van een goed gereguleerde energiehuishouding. Mitochondriën in neuronen en gliacellen zijn betrokken bij ATP-productie, calciumhomeostase, redoxsignalering en mitofagie.

Mitofagie is het proces waarbij beschadigde of onvoldoende functionerende mitochondriën selectief worden opgeruimd.

Zie het als kwaliteitscontrole in een fabriek.

Niet ieder mitochondrion hoeft eeuwig te blijven bestaan. Gezonde cellulaire regulatie betekent juist dat beschadigde onderdelen worden herkend, afgebroken en waar nodig vervangen.

Microbiële metabolieten, waaronder SCFA's, galzuurmetabolieten en tryptofaanderivaten, worden onderzocht vanwege hun mogelijke invloed op processen binnen deze bredere darm-hersen-mitochondriëncommunicatie.

Hier raken metabolisme, immunologie en neurologie elkaar.

Precies het terrein waar ook de Psycho-Neuro-Immunologie naar kijkt.

Het lichaam bestaat niet uit losse kamers

In de reguliere indeling van het lichaam spreken we graag over afzonderlijke systemen.

De darm.

Het immuunsysteem.

De hersenen.

De hormonen.

De mitochondriën.

Maar het lichaam heeft die hoofdstukken nooit gelezen.

Het werkt als één dynamisch biologisch netwerk.

Voeding beïnvloedt het microbiële ecosysteem.

Het microbiële ecosysteem produceert metabolieten.

Die metabolieten beïnvloeden de darmwand en immuuncommunicatie.

Immuunsignalen beïnvloeden het cellulaire metabolisme.

Mitochondriën reageren op de beschikbaarheid van voedingsstoffen, hormonen, beweging, ontstekingssignalen, zuurstof en de energiebehoefte van de cel.

En het zenuwstelsel beïnvloedt op zijn beurt darmmotiliteit, secretie, gedrag, voedingskeuzes en stressfysiologie.

Daarom past een breder model beter:

voeding en leefomgeving ↔ microbioom ↔ darmbarrière ↔ immuunsysteem ↔ mitochondriën ↔ neuro-endocriene regulatie ↔ gedrag, energie en herstel

De pijlen staan bewust twee kanten op.

Want biologie is zelden eenrichtingsverkeer.

Daarom bestaat er ook geen simpele ‘reset’

Op sociale media wordt deze complexe biologie regelmatig vertaald naar een aantrekkelijk stappenplan:

‘herstel je microbioom, neem een paar supplementen en ondersteun je mitochondriën.’

Maar daar gaat belangrijke nuance verloren.

Dat iemand vermoeid is, betekent bijvoorbeeld niet automatisch dat co-enzym Q10 nodig is.

Dat er darmklachten bestaan, betekent niet automatisch dat er een probioticum moet worden ingezet.

En zelfs wanneer probiotica relevant zijn, zijn effecten vaak stam-, dosis-, indicatie- en persoonsafhankelijk.

Alleen de naam Lactobacillus rhamnosus noemen is daarom onvoldoende. Verschillende stammen binnen dezelfde bacteriesoort kunnen verschillende eigenschappen hebben.

Hetzelfde geldt voor interventies met magnesium, B-vitaminen, roodlichttherapie of specifieke bacteriestammen.

Een interessant mechanisme is nog geen individuele behandelindicatie.

Binnen N-Health® is daarom niet de eerste vraag:

‘Welk middel ondersteunt de mitochondriën?’

De interessantere vraag is:

‘Waarom moeten deze mitochondriën zich op dit moment aanpassen?’

Is er voldoende substraat beschikbaar?

Hoe verloopt de microbiële fermentatie?

Hoe functioneert de darmbarrière?

Is er sprake van verhoogde immuunactivatie?

Hoe verloopt de glucose- en insulinesignalering?

Zijn essentiële micronutriënten voldoende beschikbaar?

Hoe is de slaap en circadiane regulatie?

Is er voldoende beweging om mitochondriale adaptatie te stimuleren?

En hoeveel energie vraagt het brein voortdurend voor waakzaamheid, stressadaptatie en anticipatie?

Pas wanneer dat landschap duidelijker wordt, krijgt een interventie betekenis.

Misschien is dát de belangrijkste les van mitochondriën

Onze mitochondriën vertellen een verhaal dat miljarden jaren geleden begon.

Een bacterie kwam een andere cel binnen.

Wat een bedreiging had kunnen zijn, werd samenwerking.

Uit die samenwerking ontstond uiteindelijk een van de voorwaarden voor het complexe leven zoals wij dat kennen.

Vandaag zien we opnieuw dat gezondheid niet ontstaat doordat ieder biologisch systeem afzonderlijk perfect functioneert.

Gezondheid ontstaat uit communicatie, aanpassing en samenwerking.

Tussen mens en micro-organisme.

Tussen darm en immuunsysteem.

Tussen brein en lichaam.

Tussen mitochondriën en hun omgeving.

Misschien moeten we mitochondriën daarom niet alleen zien als energiecentrales.

Zie ze eerder als sensoren en vertalers van onze biologische leefwereld.

Ze voelen als het ware voortdurend welke omstandigheden er zijn en passen de cellulaire energiehuishouding daarop aan.

En onze darmbacteriën bevinden zich niet aan de zijlijn van dat verhaal.

Via de moleculen die zij produceren, schrijven zij mee aan de biochemische omgeving waarin onze cellen functioneren.

Dat betekent niet dat iedere klacht ‘uit de darm komt’.

En ook niet dat ieder vermoeid lichaam een mitochondriaal probleem heeft.

Het betekent iets veel fundamentelers:

energie, immuniteit, voeding, microbioom en brein zijn geen afzonderlijke verhalen. Ze zijn verschillende hoofdstukken van hetzelfde biologische verhaal.

En juist wanneer we die samenhang begrijpen, kunnen we stoppen met alleen het symptoom te willen corrigeren en beginnen met begrijpen waarom het systeem zich gedraagt zoals het doet. Wil je begrijpen wat jouw lichaam je probeert te vertellen?

Klachten ontstaan zelden op één plek. Vermoeidheid, darmklachten, hormonale ontregeling, concentratieproblemen of een lichaam dat maar moeilijk herstelt, kunnen onderdeel zijn van een veel groter biologisch netwerk. Binnen N-Health® wordt daarom niet alleen gekeken naar het symptoom, maar juist naar de samenhang tussen darm, immuunsysteem, mitochondriën, brein, hormonen en leefomgeving.

Wil je ontdekken welke processen bij jou mogelijk om aandacht vragen? Dan begint dat niet bij zomaar een supplement of protocol, maar bij begrijpen waarom jouw systeem zich heeft aangepast zoals het nu doet.

Meer weten over een persoonlijk traject bij N-Health®? Bekijk de mogelijkheden voor een uitgebreide intake en persoonlijk behandeladvies via N-Health®. www.n-health.nl

Wetenschappelijke verdieping

Martin, W. F., Garg, S., & Zimorski, V. (2015). Endosymbiotic theories for eukaryote origin. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 370(1678), 20140330.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26323761/

Louis, P., & Flint, H. J. (2017). Formation of propionate and butyrate by the human colonic microbiota. Environmental Microbiology, 19(1), 29–41.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27928878/

Morrison, D. J., & Preston, T. (2016). Formation of short chain fatty acids by the gut microbiota and their impact on human metabolism. Gut Microbes, 7(3), 189–200.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26963409/

Voor verdere verdieping in de relatie tussen microbiota, mitochondriën en de darm-hersenas:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39332752/

Deze blog is bedoeld voor educatieve doeleinden en vervangt geen individuele medische diagnostiek of behandeling.