De effecten van een 12 weken durende gecombineerde inspanningsinterventie op het darmmicrobioom van oudere volwassenen

Men dacht ooit dat het maag-darmkanaal, evenals de microben die daar leven en gedijen, slechts een deel van een orgaan waren waarvan de enige functie de vertering van voedsel was. De laatste tien jaar toont steeds meer bewijsmateriaal aan dat de microben die zich in het maagdarmkanaal bevinden, veel meer doen dan alleen het verteren van voedsel. Ze hebben het vermogen om talrijke fysiologische systemen van de gastheer, zoals de immuunfunctie, vorm te geven en bij te dragen aan een gezond verouderingsproces. Bovendien kunnen ze betrokken zijn bij de pathofysiologie van verschillende ziekten van zowel acute (bijvoorbeeld acute luchtweginfectie, voedselvergiftiging) als chronische (bijvoorbeeld inflammatoire darmziekten, astma, depressie, stofwisselingsziekten) aard. De sleutel tot deze invloed op de gezondheid van de gastheer zijn de samenstelling en functionele activiteit van de microbiële gemeenschap in de darmen. Beide kenmerken worden beïnvloed door factoren zoals leeftijd, dieet, stress en medicatie. Het darmmicrobioom is dus aanpasbaar, met het potentieel om vele aspecten van de gezondheid en het welzijn te beïnvloeden, zowel gunstig als schadelijk.

De diversiteit en samenstelling van de darmmicrobiota verandert gedurende de hele levensduur. De initiële kolonisatie begint bij de geboorte en evolueert gedurende het hele leven van de gastheer (Larrosa, 2016). Het bereikt zijn vroege rijping rond de leeftijd van 2-3 jaar en blijft vervolgens relatief stabiel tijdens de volwassenheid. Naarmate de gastheer ouder wordt, veranderen de samenstelling en activiteit van de darmmicrobiota (Kundu et al., 2017). Een verouderende darmmicrobiota wordt gekenmerkt door een verminderde diversiteit, verminderde veerkracht (Claesson et al., 2012) en grote interindividuele variabiliteit (Claesson et al., 2011, 2012; The Human Microbiome Project Consortium, 2012). Van specifiek belang voor de gezondheid van de gastheer is de verminderde overvloed aan Bifidobacteriën (Biagi et al., 2010; Gueimonde et al., 2010; Hopkins, 2001; Salazar et al., 2013) en Lactobacilli (Kim & Benayoun, 2020), en een verhoogde overvloed aan pathobionten. Deze veranderingen resulteren in een onevenwichtige samenstelling van de darmmicrobiota – dysbiose genoemd – en worden in verband gebracht met ongezond ouder worden.

Er zijn verschillende factoren die kunnen bijdragen aan dysbiose op oudere leeftijd, zoals veranderingen in smaaksensatie (Doty et al., 1984), een afname van de speekselproductie (Salazar et al., 2017) en verzwakte kauwkracht (Choi & Lee, 2016; Newton et al., 1993) die alles bij elkaar kunnen leiden tot de consumptie van een monotooner dieet (Rinninella et al., 2019). Dit, gecombineerd met een verminderde eetlust en dus een verminderde inname van voedingsstoffen en energie (fenomeen genaamd "anorexia of ageing") (Landi et al., 2016), veranderingen in de darmfysiologie (verminderde darmmotiliteit) (Lovat, 1996), de aanwezigheid van antibioticabehandelingen (Bartosch et al., 2004; Iizumi et al., 2017; Pérez-Cobas et al., 2013), consumptie van NSAID’s (Mäkivuokko et al., 2010), polyfarmacie (Ticinesi et al., 2017), een Een verzwakt immuunsysteem (Nagpal et al., 2018) en leefomstandigheden (Haran et al., 2018) zullen uiteindelijk leiden tot een onevenwichtige microbiota, wat resulteert in dysbiose.

In een dysbiotische darm kunnen een aantal microbieel gemedieerde veranderingen invloed hebben op de gezondheid van de gastheer. Ziekteverwekkende bacteriën kunnen bijvoorbeeld de darmbarrière verstoren, en hun subproducten, zoals bacteriële lipopolysachariden (LPS), kunnen in de systemische circulatie terechtkomen en chronische ontstekingen veroorzaken (Shimizu, 2018). Dit, gecombineerd met de aanhoudende chronische laaggradige ontstekingen die optreden met de leeftijd (bekend als 'inflammaging') en de immunosenescentie die optreedt tijdens het verouderingsproces, zal de ontstekingstoestand verhogen en kan bijdragen aan verschillende ziekten/aandoeningen, zoals obesitas (Ley et al., 2006), diabetes type 1 (Wen et al., 2008), diabetes type 2 (Larsen et al., 2010), inflammatoire darmziekten (IBD) (Frank et al., 2007), kwetsbaarheid (Claesson et al. al., 2012), insulineresistentie (Cani et al., 2007), hart- en vaatziekten (CVD's) (Wang et al., 2011; W. Zhu et al., 2016), astma (Arrieta et al., 2015), colorectale kanker (Sobhani et al., 2011), stressgerelateerde aandoeningen (Burokas et al., 2017), dementie (Cattaneo et al., 2017), hypertensie (Yan et al., 2017), de ziekte van Alzheimer (Vogt et al. ., 2017), de ziekte van Parkinson (Santos et al., 2019) en reumatoïde artritis (Kishikawa et al., 2020). Bovendien zullen verstoringen in dit strak gereguleerde ecosysteem het energiemetabolisme, de opname van voedingsstoffen, de regulering van de eetlust, het immuunsysteem en de synthese van verschillende belangrijke metabolieten, zoals vetzuren met een korte keten (SCFA's) en vitamines, beïnvloeden. Daarom zijn interventies om het darmmicrobioom te veranderen naar een ‘jonger’, minder dysbiotisch profiel wenselijk bij oudere volwassenen als onderdeel van succesvol ouder worden.

In het huidige project, dat deel uitmaakt van een promotieonderzoeksprogramma, zijn we geïnteresseerd in de vraag of lichaamsbeweging/fysieke activiteit (PA) de samenstelling en functionele activiteit van het darmmicrobioom van oudere volwassenen positief kan beïnvloeden. Hoewel het een relatief nieuw onderzoeksgebied is, hebben verschillende onderzoeken aangetoond dat PA en lichaamsbeweging geassocieerd zijn met een veranderd darmmicrobioom, zowel wat betreft de microbiële samenstelling als de functionele activiteit bij jongere populaties. Barton et al., (2017) vergeleken bijvoorbeeld de samenstelling van de darmmicrobiota van professionele rugbyatleten met sedentaire controles en constateerden dat hun microbiota duidelijk verschillend was. Atleten hadden een hogere microbiële diversiteit, hogere SCFA-producerende bacteriën en een grotere overvloed aan gezondheidsgerelateerde routes in vergelijking met de sedentaire controles. Dezelfde conclusie werd getrokken door Bressa et al., (2017), die ontdekten dat actieve vrouwen in de pre-menopauze een andere samenstelling van de microbiota hadden dan vrouwen die sedentair waren. Meer specifiek hadden gezonde vrouwen een grotere overvloed aan gezondheidsbevorderende bacteriesoorten, zoals Faecalibacterium prausnitzi, Roseburia hominis en Akkermansia muciniphila. Bovendien vonden ze ook een omgekeerd verband tussen microbiële diversiteit en sedentair gedrag en een verband tussen lichaamsvet, leeftijd, spiermassa en fysieke activiteit bij verschillende bacteriepopulaties. Deze eerdere onderzoeken tonen aan dat fysieke activiteit geassocieerd is met een gezondheidsgerelateerde darmmicrobiota, maar bij geen van deze onderzoeken werd rekening gehouden met de invloed van voeding als verstorende factor. Het is zelfs mogelijk dat mensen die lichamelijk actief zijn doorgaans gezonder eten dan inactieve of sedentaire mensen, en dit kan de resultaten beïnvloeden. Allen et al., (2018) toonden echter aan dat zes weken duurtraining in staat was om veranderingen in de darmmicrobiota teweeg te brengen bij magere, maar niet bij zwaarlijvige proefpersonen, onafhankelijk van het dieet, wat suggereert dat lichaamsbeweging/PA inderdaad veranderingen in de darmflora kan veroorzaken. de samenstelling van het darmmicrobioom op zich. In het vorige onderzoek kon oefening de concentratie van SCFA's en de bacteriën die deze produceren verhogen. De door inspanning geïnduceerde veranderingen in de darmmicrobiota keerden echter terug naar de basislijn na een wash-outperiode van zes weken, waarin de deelnemers terugkeerden naar hun sedentaire levensstijl. Deze bevindingen suggereren dat het volhouden van lichaamsbeweging nodig kan zijn om de gunstige veranderingen die optreden in de darmmicrobiota te behouden of te verbeteren.

Als we ons nu concentreren op onderzoeken bij oudere volwassenen, is er weinig bekend over de effecten van lichaamsbeweging/PA of sedentair gedrag op het darmmicrobioom, met tot nu toe slechts 9 publicaties, bestaande uit 3 interventiestudies, waarvan er twee in Azië zijn uitgevoerd (Taniguchi et al., 2018). ; F. Zhong et al., 2020) en één in de VS (Erlandson et al., 2021) en 6 observationele onderzoeken, uitgevoerd in Zweden (Fart et al., 2020), VS (Langsetmo et al., 2019; Q Zhu et al., 2020), Israël (Magzal et al., 2022), Ierland (X. Zhong et al., 2021) en Slowakije (Šoltys et al., 2021). De interventiestudies hadden een looptijd van 5 (Taniguchi et al., 2018), 8 (F. Zhong et al., 2020) en 24 weken (Erlandson et al., 2021). Daarnaast was er een niet-gerandomiseerde interventiestudie met een looptijd van 12 weken (Morita et al., 2019). Uit een onlangs gepubliceerde systematische review van de effecten van lichaamsbeweging en PA op het darmmicrobioom van oudere volwassenen, geproduceerd door onze onderzoeksgroep (Ramos et al., 2022), die tot doel had de resultaten samen te vatten van studies bij mensen die over dit onderwerp zijn uitgevoerd, bleek dat lichaamsbeweging/ PA was in staat om de overvloed aan gezondheidsgerelateerde bacteriën te vergroten en de overvloed aan schadelijke bacteriën te verminderen, en dat oudere mensen die actiever waren, doorgaans een betere darmmicrobiota-samenstelling hadden die meer gezondheidsgerelateerde bacteriën bevatte dan wanneer ze werden vergeleken met hun inactieve tegenhangers. Vanwege methodologische verschillen tussen de onderzoeken was het echter moeilijk om consensus te vinden over welke taxa het meest reageerden op/geassocieerd werden met PA/oefening. Op basis van de informatie die uit die systematische review is verzameld, zijn enkele aanbevelingen gedaan met betrekking tot toekomstig onderzoek op dit gebied, zoals de noodzaak om meer observationeel onderzoek uit te voeren onder westerse bevolkingsgroepen (aangezien de meerderheid van de publicaties betrekking heeft op Aziatische bevolkingsgroepen), de noodzaak om hoge kwaliteitsonderzoek naar bewegingsinterventie door enkele belangrijke verstorende factoren (zoals voeding en lichaamssamenstelling) bij oudere volwassenen onder controle te houden en door verschillende soorten lichaamsbeweging op te nemen. Een andere mogelijkheid zou zijn om de effecten van sedentair gedrag op het darmmicrobioom van oudere volwassenen te beoordelen, omdat eerder is aangetoond dat inactieve mensen een andere samenstelling van het darmmicrobioom hebben in vergelijking met hun actieve tegenhangers.

Onze onderzoeksgroep voert momenteel een observationeel onderzoek uit dat tot doel heeft de samenstelling van het darmmicrobioom van fysiek actieve en fysiek inactieve thuiswonende ouderen te vergelijken. We willen onderzoeken of lichaamsbeweging/PA een gunstig effect heeft op het darmmicrobioom van een steekproef van 100 oudere volwassenen in Groot-Brittannië en beoordelen of er enig verband bestaat tussen lichaamssamenstelling, cardiorespiratoire conditie en fysiek functioneren met bepaalde bacteriële taxa.