Een klein ongelukje, een ernstige infectie of zelfs de griep kan het lichaam op heel verschillende paden sturen. Sommige mensen herstellen snel, terwijl anderen ernstig ziek worden of overlijden. Wetenschappers noemen dit pad een ziektetraject, en het kan worden beïnvloed door vele factoren, waaronder leeftijd, geslacht, medische voorgeschiedenis en biologie. Aan het Salk Institute bestudeert dr. Janelle Ayres al jaren waarom mensen zo verschillend reageren op ziekte en letsel. Haar werk richt zich op hoe het lichaam van ziekte en dood naar herstel en overleving kan worden geleid.
Ontsteking is vaak een belangrijke kracht achter de achteruitgang van het lichaam tijdens infecties en verwondingen. Het is essentieel voor bescherming omdat het het immuunsysteem waarschuwt en immuuncellen naar de plaats brengt waar ze nodig zijn. Maar wanneer ontsteking buitensporig wordt, kan het weefsels beschadigen en bijdragen aan de dood. Omdat infecties bijzonder schadelijke ontstekingen kunnen veroorzaken, bestudeerde het Salk-team muizen met een infectie. Ze ontdekten dat het toevoegen van het aminozuur methionine aan het dieet van de dieren hen beschermde tegen wegkwijnen, problemen met de bloed-hersenbarrière en aan ontsteking gerelateerde sterfte.
Het voordeel kwam via een onverwachte route. Methionine verbeterde de nierfiltratie, wat erop wijst dat de nieren mogelijk een grotere rol spelen dan eerder werd aangenomen bij het helpen van het lichaam om van infectie naar herstel te gaan. De bevindingen, gepubliceerd in Cell Metabolism, suggereren dat kleine veranderingen in voeding een sterke invloed kunnen hebben op ziekte-uitkomsten. Methioninesuppletie kan potentieel hebben voor ontstekingsaandoeningen, nierziekte, nierfalen en dialysepatiënten, hoewel meer onderzoek nodig is.
"Onze studie geeft aan dat kleine biologische verschillen, waaronder voedingsfactoren, grote effecten kunnen hebben op ziekte-uitkomsten," zegt senior auteur Ayres, professor en houder van de Salk Institute Legacy Chair aan Salk, en tevens Hughes Medical Institute Investigator. "Onze ontdekking van een niergestuurd mechanisme dat ontsteking beperkt, samen met de beschermende effecten van methioninesuppletie bij muizen, wijst op de potentie van voeding als een mechanistisch onderbouwde medische interventie die de paden die mensen volgen als reactie op ziekmakende prikkels kan sturen en optimaliseren."
Ontsteking is de reactie van het immuunsysteem op een dreiging. Die dreiging kan een pathogeen in het lichaam zijn of iets simpels als een splinter. Immuuncellen bewegen naar het probleem en helpen bij de genezing. Terwijl die immuuncellen arriveren, verhogen ze de alarmsignalen van het lichaam via eiwitten die bekend staan als pro-inflammatoire cytokines. Het lichaam moet ontsteking in een zorgvuldig evenwicht houden. Te weinig ontsteking kan een dreiging niet onder controle krijgen, terwijl te veel gezond weefsel kan beschadigen. Veel onderzoek op dit gebied heeft zich gericht op hoe immuunreacties worden aan- of uitgezet.
Ayres' team onderzoekt een andere vraag. In plaats van zich alleen te richten op immuunschakelaars, bestuderen ze hoe het lichaam de sterkte van ontsteking aanpast door de afgifte en ophoping van pro-inflammatoire cytokines te reguleren. "Pro-inflammatoire cytokines leiden uiteindelijk tot ziekte en dood in veel gevallen," zegt eerste auteur dr. Katia Troha, postdoctoraal onderzoeker in het lab van Ayres. "Het immuunsysteem moet ontsteking in balans houden om de indringer aan te vallen zonder gezonde cellen in het lichaam te beschadigen. Onze taak is om de mechanismen te vinden die het daarvoor gebruikt, zodat we ze kunnen targeten om de uitkomsten voor patiënten te verbeteren."
Om te onderzoeken hoe het lichaam cytokineniveaus beheert, gebruikten de onderzoekers een muismodel van systemische ontsteking veroorzaakt door de pathogeen Yersinia pseudotuberculosis. Een van de eerste veranderingen die ze opmerkten, was verminderde eetlust bij geïnfecteerde muizen, wat suggereerde dat het metabolisme van de dieren was verschoven. Om hun voedingsstatus beter te begrijpen, maten de onderzoekers aminozuren in het bloed. Aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten en ondersteunen de gezonde celfunctie in het hele lichaam.
De geïnfecteerde muizen hadden lage niveaus van methionine, een essentieel aminozuur dat voorkomt in vlees, vis, eieren en zuivel. Toen de onderzoekers methionine aan het dieet van de muizen toevoegden, zagen ze een opmerkelijke verbetering: de muizen hadden minder ontsteking, minder weefselschade en overleefden vaker. Het mechanisme bleek via de nieren te lopen, die methionine gebruikten om de filtratie te verbeteren en overtollige cytokines uit het bloed te verwijderen. Dit suggereert dat de nieren een actieve rol spelen bij het reguleren van ontsteking, een functie die tot nu toe onderbelicht was.
De ontdekking opent nieuwe mogelijkheden voor behandelingen. In plaats van dure medicijnen met bijwerkingen, zou een eenvoudige voedingsaanpassing zoals methioninesuppletie kunnen helpen bij het beheersen van ontstekingsziekten. De onderzoekers waarschuwen echter dat de resultaten nog niet direct op mensen kunnen worden toegepast. "We moeten eerst begrijpen of hetzelfde mechanisme bij mensen werkt," zegt Ayres. "Maar het is een veelbelovende stap in de richting van voeding als medische interventie."