Publicaties

Modellering van aandoeningen van de bovenste luchtwegen: in vitro technologieën om interacties tussen gastheer en microbe te onderzoeken bij chronische rhinosinusitis

Chronische rhinosinusitis of CRS is een courante aandoening die voorkomt bij ongeveer 11 % van de volwassenen. Desalniettemin zijn de precieze oorzaken en mechanismen waardoor deze chronische en/of terugkerende inflammatie zich ontwikkelt, nog niet goed gekend. Mogelijke oorzaken zijn een verkeerde of uit de hand lopende reactie van het immuunsysteem, of een verlies van de gezonde balans tussen de leden van de gemeenschap van micro-organismen die zich in de neus en sinussen bevindt onderling  en tussen deze gemeenschap en het epitheel van de gastheer. Onderzoek van deze denkpistes om uiteindelijk betere behandelingsmethoden te ontwikkelen, vereist meer realistische laboratoriummodellen voor het epitheel van de neus en sinussen, maar ook van de microbiële gemeenschap die hierop aanwezig is, én de interactie tussen beiden.

In dit artikel, dat gepubliceerd werd in het tijdschrift Microbiome, hebben we een overzicht gegeven van de laboratoriummodellen die momenteel beschikbaar zijn om de neus en sinussen in een gezonde en CRS staat na te bootsen en te onderzoeken, alsook interacties tussen enkele micro-organismen die we hier kunnen terugvinden en interacties tussen deze micro-organismen en hun menselijke gastheer. Opvallend is dat vooral interacties met één of een beperkt aantal soorten micro-organismen onderzocht worden, terwijl we in werkelijkheid een complexe microbiële gemeenschap terugvinden in de neus en sinussen.  Om deze reden stellen we in dit artikel strategieën voor om verbeterde modelsystemen te ontwikkelen waarin zowel rekening gehouden wordt met de gezonde of zieke toestand van de gastheer, dus de omgeving waarin de micro-organismen zich bevinden, als met de rijke gemeenschap van sinonasale micro-organismen zelf. Het is immers in deze complexe omgeving dat de ziekte zich ontwikkelt en waarin ze behandeld zal worden.

Read the publication

De vergelijking van de gezonde neus en nasofarynx microbiota toont gelijkenissen maar ook belangrijke verschillen

Wat is het belang van de bacteriën die aanwezig zijn in onze bovenste luchtwegen bij het behouden van een goede gezondheid en het voorkomen van infecties? Om deze vraag te beantwoorden, is het belangrijk dat we een duidelijk beeld krijgen van alle bacteriën die in de luchtwegen aanwezig zijn. Een goed vertrekpunt hiervoor is de bacteriën identificeren die aanwezig zijn bij gezonde mensen. Hiervoor werd een grote ‘citizen-science’-studie opgezet, waar stalen van 100 enthousiaste en gezonde deelnemers werden verzameld. Deze deelnemers waren bereid zowel een staaltje van hun neus als nasofarynx (achteraan neusholte) te doneren. Het bacteriële DNA werd uit al deze stalen geïsoleerd en vervolgens gingen we in het labo aan de slag met deze stalen.

Na het verwerken van alle stalen kregen we een goed beeld van de bacteriën die aanwezig zijn in de gezonde  neus en nasofarynx. Deze resultaten, die gepubliceerd zijn in het wetenschappelijk tijdschrift ‘Frontiers in Micobiology’, tonen dat slechts een beperkt aantal bacteriële soorten aanwezig zijn in de gezonde neus en nasofarynx. Meer nog, de bacterieprofielen in de nasofarynx konden onderverdeeld worden in vier bacterietypes (te vergelijken met bloedgroepen), afhankelijk van de bacteriesoort die het meest voorkwam: drie types met een overmaat aan de bacteriesoort Moraxella, Streptococcus of Fusobacterium, en tot slot een gemengd type van drie bacteriesoorten Staphylococcus, Corynebacterium en Dolosigranulum. Bijna al onze deelnemers behoorden tot één van deze types. Nog een interessant weetje: in de neus vonden we enkel het Moraxella en het gemengde type terug.

Als je meer wil lezen over deze studie kan dit via volgende link: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.02372/full

Read the publication

Verbeteren van de overleving van Lactobacillus rhamnosus GG na sproeidrogen en tijdens bewaring.

Door de toenemende kennis over het menselijke microbioom worden we er meer en meer van bewust dat het gebruik van probiotica om onze gezondheid te verbeteren potentieel heeft. De farmaceutische industrie toont daarom ook meer interesse in farmaceutische formulaties die gezondheidsbevorderende bacteriën bevatten, ook wel ‘pharmabiotics‘ genoemd. Een belangrijke stap in de verwerking van deze probiotica is het drogen van de bacteriën aangezien dit de stabiliteit en houdbaarheid van het farmabiotisch product kan verhogen. Jammer genoeg veroorzaakt zo’n droogstap ook stress bij de microbiële cellen wat tot een verminderde overleving leidt.

In dit onderzoeksartikel, dat gepubliceerd werd in het International Journal of Pharmaceutics, gingen we het effect na van verschillende ‘droog-media’ en beschermende hulpstoffen op de overleving van de probiotische stam  Lactobacillus rhamnosus GG na sproeidrogen en bewaring gedurende 28 weken. De aanwezigheid van fosfaten in het droog-medium vertoonde een beschermend effect wat voornamelijk tot uiting kwam tijdens langdurige bewaring op kamertemperatuur. De toevoeging van lactose of trehalose resulteerde dan weer in significant verhoogde overleving zowel na sproeidrogen als na langdurige bewaring. Deze disacchariden zijn beiden gekarakteriseerd door een hoge glastransitietemperatuur. Maltodextrin, daarentegen, vertoonde minder goede beschermende kwaliteiten in vergelijking met lactose en trehalose in de onderzochte omstandigheden. Het gebruik van mannitol of dextran resulteerde in plakkerige poeders en lage opbrengsten waardoor verdere testen niet mogelijk waren. Naast het optimaliseren van de overleving zal toekomstig onderzoek ook de functionaliteit van de cellulaire probiotische componenten nagaan na sproeidrogen wat belangrijk is om de probiotische activiteit van de ‘pharmabiotics’ te vrijwaren.

Read the publication

Multifactoriële inhibitie van lactobacillen tegen Moraxella catarrhalis, een pathogeen uit de bovenste luchtwegen

Probiotica, waartoe voornamelijk melkzuurbacteriën behoren, worden vooral onderzocht voor hun gezondheidsbevorderende effecten bij maag-darmproblemen. Recent microbioomonderzoek toonde echter aan dat deze melkzuurbacteriën ook natuurlijke bewoners van de bovenste luchtwegen kunnen zijn. Meer nog, gelijkaardig DNA-gebaseerd onderzoek suggereert dat er een omgekeerde correlatie bestaat tussen melkzuurbacteriën en pathogenen zoals Moraxella catarrhalis, die voornamelijk gekoppeld wordt aan infecties van de bovenste luchtwegen zoals otitis media, sinusitis en chronisch obstructief longlijden. Directe interacties tussen deze pathogeen en melkzuurbacteriën zijn echter nog niet in detail onderzocht. Onze resultaten, die recent gepubliceerd werden in ‘Beneficial Microbes’, tonen aan dat meerdere lactobacillen antipathogene activiteiten vertonen tegen M. catarrhalis. Deze activiteiten werden zowel in agar-, biofilm- en groeitesten waargenomen. Verder werd aangetoond dat melkzuur een belangrijk antimicrobieel metaboliet is, wat ook bevestigd werd met Minimale Inhibitorische Concentratie (MIC)-testen. Daarnaast werden nasofaryngeale cellijnen (Calu-3) gebruikt om competitie voor aanhechting en modulatie van de immuunresponsen na te gaan. De goed gekarakteriseerde stam, Lactobacillus rhamnosus GG, verminderde de aanhechting van M. catarrhalis op een significante manier en inhibeerde de productie van ontstekingsmerkers die geactiveerd werden door M. catarrhalis.

Deze studie suggereert een mogelijkheid tot het gebruik van verschillende lactobacillen en hun belangrijk metaboliet, melkzuur, als therapeutische interventie bij infecties van de bovenste luchtwegen.

Read the publication

Grootschalige genoomanalyse van Lactobacillus casei, Lactobacillus paracasei en Lactobacillus rhamnosus ontrafelt taxonomische inconsistenties

De leden van de genetische verwante Lactobacillus casei groep (L. casei, L. paracasei en L. rhamnosus) worden al enkele jaren intensief bestudeerd omwille van hun belangrijke toepassingen in zowel de voedingsindustrie als hun gebruik als probiotica. Onze resultaten, onlangs gepubliceerd in het vakblad mSystems, tonen echter aan dat veel van deze stammen uit deze groep foutief geclassificeerd zijn. Uit een uitgebreide genoomstudie bleek vooral dat veel L. casei eigenlijk hernoemd dienen to worden naar L. paracasei

Na onze herclassificatie, bleek dat er slechts 10 van de 183 bestudeerde genomen nog als echte L. casei stammen gezien kunnen worden. De meeste van deze stammen tonen bovendien nog enkele interessante eigenschappen. Zo blijken ze allemaal over een catalase gen te beschikken, wat hen waarschijnlijk meer resistent maakt tegen oxidatieve stress. Daarnaast zijn we erin geslaagd om zo’n L. casei stam, AMBR2, te isoleren uit de bovenste luchtwegen. We ontdekten dat deze stam minstens één of twee grote, geglycosyleerde oppervlakte adhesines bevatten. Deze nieuwe ontdekking wordt momenteel verder onderzocht in een nieuwe studie.

Read the publication