Meer dan bacteriën: studie van micro-eukaryoten in de menselijke darmflora

Het menselijk lichaam huisvest een diverse microbiële gemeenschap die tot drie domeinen van het leven behoort: Bacteria, Archaea en Eukarya. Toch verwaarlozen de meeste studies van de darmmicrobiota de eukaryoten van wie de taxonomische en functionele kennis onvoldoende blijven.

De intestinale eukaryoten omvatten protisten, schimmels en helminten, waarvan sommige vermoedelijk gelinkt zijn aan ziekten. De associatie van sommige eukaryoten met ziekte wordt betwist omdat studies tegenstrijdige verbanden rapporteren. Gezien het feit dat zelfs op intra-genusniveau functionele verschillen zijn vastgesteld, is het mogelijk dat enkele van de waargenomen tegenstrijdigheden verklaard kunnen worden door deze, meestal niet bestudeerde, diversiteit.

Eukaryoten lijken een normaal onderdeel te zijn van de darmecologie, vooral in niet-geïndustrialiseerde samenlevingen. Hoewel sommige soorten zoals Blastocystis, overal ter wereld voorkomen, wordt de grootste diversiteit aan darmeukaryoten waargenomen in landelijke gemeenschappen. Bovendien is er pril bewijs dat eukaryoten geassocieerd kunnen worden met bepaalde bacteriële en archaeale profielen, wat de ecologische impact van deze micro-organismen benadrukt.

Hoewel de biologische rol van darmeukaryoten onduidelijk is, maakt hun verondersteld pathogeen karakter hen tot doelwit voor medische interventies. Uitroeiing van vermeende parasitaire eukaryoten maakt deel uit van standaard zorg, wat mogelijks ook een onvoorziene impact op de darmhomeostase heeft.

De continue evolutie van menselijke levensonderhoudsmodi gaat gepaard met veranderingen in de darmmicrobiota. Microbiële diversiteit neemt af met industrialisatie, wat vragen oproept over de micro-organismen die we verliezen en daarmee ook welke van hun functies verdwijnen of evolueren binnen de menselijke darm. De basismicrobiota vertegenwoordigt een groep micro-organismen waarvan wordt aangenomen dat ze samen met de menselijke soort is ontwikkeld en de vestiging ervan in de menselijke darm wordt beschouwd als een gevolg van mogelijk symbiotische relaties. Meerdere studies hebben basiselementen van de darmmicrobiota beschreven maar tot nu toe heeft geen enkele studie een multi-kingdom basismicrobiota geïdentificeerd.

Dit doctoraatsproject draagt bij tot het begrijpen van de darmmicrobiota van de mens door zich te concentreren op twee kennishiaten: 1) de bijdrage van de eukaryote component en 2) de identificatie van het multidomein-basismicrobioom resistent tegen antropogene ecologische veranderingen. Om het eerste hiaat aan te pakken, heb ik LotuS aangepast, een bioinformatica tool dat ik tijdens mijn doctoraatsopleiding mee ontwikkelde (hoofdstuk 2) en oorspronkelijk alleen ontworpen was om amplicon-gebaseerde gegevens voor archaea en bacteriële profilering te verwerken. Ik heb deze tool aangepast zodat er ook 18S rRNA eukaryotische gegevens mee geëxtraheerd en geanalyseerd kunnen worden. De toepassing van deze aanpassing wordt gedemonstreerd in Hoofdstuk 3, waarin ik de multi-domeinanalyse van de darmmicrobiota van patiënten met spondyloartritis bespreek.

De mogelijke associatie tussen Blastocystis en specifieke microbiële profielen werd onderzocht in Hoofdstuk 4. Ik bestudeerde de prevalentie van specifieke Blastocystis-subtypen in het eerste grootschalige cohort voor onderzoek naar darmmicrobiota, het Vlaams darmflora-project (FGFP). Hieruit bleek dat de Blastocystis-subtype dragerstatus de grootste fractie van de waargenomen variatie in het darmmicrobiële profiel kon verklaren.

Ten slotte bestudeerde ik het multi-kingdom microbiële profiel van Peruaanse bevolkingsgroepen die qua levensstijl een continuüm van verstedelijking reflecteerden. Ik heb een basismicrobiota met meerdere domeinen geïdentificeerd die gedeeld werd door vier verschillende populaties, van afgelegen landelijk tot geïndustrialiseerd kosmopolitisch, wat suggereert dat bepaalde elementen functioneel belangrijk zouden kunnen zijn voor de gastheer. Bovendien toonde de analyse van covariaten aan dat de woonplaats van de deelnemer (representatief voor een specifieke bioculturele omgeving) de variabele is die het grootste deel van de waargenomen multi-domein microbiota-variatie in de darm verklaart.

Samenvattend benadrukt dit doctoraat de nood aan een bevattelijke strategie om de menselijke darmecologie beter te begrijpen. Door bij darmmicrobiota onderzoek zowel een multi-domein aanpak als een inclusieve representatie van de menselijke diversiteit te onderzoeken, kan gewaarborgd worden dat de conclusies veralgemeend kunnen worden.