DE ZIN EN ONZIN VAN PROBIOTICA IN DE BEHANDELING VAN INFLAMMATOIRE DARMZIEKTEN

Transcriptie

1 FACULTEIT GENEESKUNDE EN GEZONDHEIDSWETENSCHAPPEN Academiejaar DE ZIN EN ONZIN VAN PROBIOTICA IN DE BEHANDELING VAN INFLAMMATOIRE DARMZIEKTEN Saskia BUGGENHOUT Promotor: Prof. Dr. Harald Peeters Scriptie voorgedragen in de 2 de Master in het kader van de opleiding MASTER IN DE GENEESKUNDE

2

3 Voorwoord Het schrijven van deze masterproef vond ik zeer boeiend. Ik heb meer inzicht gekregen in het ziektebeeld van IBD en het nut van probiotica. Verder vond ik het een leerrijke ervaring om kritisch tegenover wetenschappelijke artikels te staan. Ik wil daarom in eerste plaats mijn promotor Prof. Dr. H. Peeters bedanken voor het aanreiken van het onderwerp en de tijd die hij vrijmaakte om me te begeleiden in het thesisproces. Ik apprecieer zijn nodige feedback en de verbeteringen van mijn scriptie. Daarnaast wil ik ook mijn zus bedanken voor het meermaals nalezen van de tekst en het steeds paraat staan om mijn vragen te beantwoorden. Tenslotte wens ik de lezer veel leesplezier. Saskia Buggenhout

4 Inhoudstafel Abstract Inleiding Algemene achtergrond Het intestinale immuunsysteem De darmflora Inflammatoire darmziekten Epidemiologie Pathofysiologie Risicofactoren Klinische bevindingen Diagnose Behandeling Het ziektebeeld pouchitis Probiotica Methode Literatuurnazicht Mogelijke aangrijpingspunten van probiotica met betrekking tot IBD Antimicrobiële effecten Reductie van bacteriële invasie Immunomodulatie Invloed op het aangeboren immuunsysteem a) Macrofagen b) Dendritische cellen c) Enterocyten Invloed op het verworven immuunsysteem a) T-cellen b) B-cellen Klinische resultaten van probiotica met betrekking tot IBD De ziekte van Crohn a) Probiotica om remissie te induceren b) Probiotica om remissie te behouden c) Probiotica postoperatief... 24

5 Colitis ulcerosa a) Probiotica om remissie te induceren b) Probiotica om remissie te behouden Pouchitis a) Acute pouchitis b) Chronische pouchitis c) Preventie van pouchitis Discussie Mogelijke aangrijpingspunten van probiotica met betrekking tot IBD Klinische resultaten van probiotica met betrekking tot IBD De ziekte van Crohn a) Probiotica om remissie te induceren b) Probiotica om remissie te behouden c) Besluit Colitis ulcerosa a) Probiotica om remissie te induceren b) Probiotica om remissie te behouden c) Besluit Pouchitis a) Acute pouchitis b) Preventie van pouchitis c) Besluit Algemene conclusies en toekomstperspectieven Referenties... 46

6 Lijst met afkortingen AIEC Adherent-invasieve E. coli ANCA Anti-neutrofiele cytoplasmatische antilichamen 5-ASA 5-aminosalicylzuur ASCA Anti-saccharomyces antilichamen BFM Bifidobacterium gefermenteerde melk CAI Clinical Activity Index CD Crohn Disease CDAI Crohn s Disease Activity Index DSS Dextraan sodium sulfaat EAI Endoscopic Activity Index EcN E. coli Nissle EHEC Enterohemorragische E. coli EPEC Enteropathogene E. coli IBD Inflammatory Bowel Disease IBDQ Inflammotory Bowel Disease Questionnaire IgA Immunoglobuline A IkB Inhibitor van NF-kB IL Interleukine INF-γ Interferon-gamma IP-10 IFN-gamma induceerbaar proteïne ITT Intention-to-treat LGG Lactobacillus rhamnosus GG MAP Mitogen Activated Protein NF-kB Nuclear Factor kappa B NOD/CARD Nucleotide Oligomerization Domain/Caspase Recruitment Domain PAMP s Pathogen-Associated Molecular Patterns PCDAI Pediatric Crohn s Disease Activity Index PDAI Pouchitis Disease Activity Index PP Per-protocol population PRR Pattern recognition receptor RCT Randomized controlled trial SCAI Simple Clinical Activity Index TGF-β Transforming Growth Factor-bèta Th T-helper TLR Toll-Like Receptoren TNBS Trinitrobenzeen sulfaat TNF Tumor necrosis factor Treg Regulerende T-cellen UC Ulceratieve Colitis UCDAI Ulcerative Colitis Disease Activity Index ZO Zonula occludens

7 Lijst met tabellen Tabel 1: Tabel 2: Tabel 3: Probiotica in de behandeling van de ziekte van Crohn Probiotica in de behandeling van colitis ulcerosa Probiotica in de behandeling van pouchitis

8 Abstract Achtergrond: Inflammatoire darmziekten zijn chronische idiopathische inflammatoire aandoeningen. Ze worden onderverdeeld in de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa. De huidige behandelingen zijn niet curatief en heel wat patiënten krijgen meerdere opstoten. Ook na een totale colectomie met aanleg van een ileo-anale pouch ontwikkelt een deel pouchitis. Er wordt daarom gezocht naar nieuwe, veilige en effectieve behandelingsopties. Hierbij wordt gedacht aan probiotica, die de microflora kunnen manipuleren. Het is inderdaad al geweten dat de darmflora een belangrijke rol speelt in de pathogenese van inflammatoire darmziekten Doel en methode: In deze masterproef werd nagegaan wat de zin en onzin omtrent probiotica in de behandeling van inflammatoire darmziekten zijn. Hiervoor werd een literatuuronderzoek verricht. De artikels werden gevonden in de databank PubMed. Eerst wordt ingegaan op de aangrijpingspunten van probiotica en erna worden de klinische effecten besproken. Resultaten: Uit deze literatuurstudie wordt duidelijk dat probiotica inwerken op verschillende niveaus. Ze hebben antimicrobiële effecten, versterken de epitheelbarrière en moduleren het intestinale immuunsysteem. De studies van probiotica bij de ziekte van Crohn konden geen significante resultaten aantonen. Bij mild actieve colitis ulcerosa was er meer remissie indien de probioticamix VSL#3 of E. coli Nissle wordt toegevoegd aan de standaardbehandeling. Als onderhoudsbehandeling waren ze echter niet effectief. Colitis ulcerosa patiënten met een ileoanale pouch na een totale colectomie hadden minder kans op pouchitis indien ze postoperatief VSL#3 innamen. Ook deden patiënten met chronische pouchitis significant minder opstoten met dit probioticum. In de behandeling van een pouchitisopstoot zelf konden probiotica in open label studie de meerderheid in remissie brengen. In placebogecontroleerde studie was het effect echter minimaal en waren er geen significante verschillen met placebo. Conclusie: Er kan geconcludeerd worden dat probiotica wel degelijk anti-inflammatoire effecten hebben. Ze vertonen positieve resultaten op het ziektebeeld, echter meestal niet significant verschillend van placebo of standaardbehandelingen. Momenteel worden ze niet aanbevolen in de behandeling van colitis ulcerosa en de ziekte van Crohn. De meeste evidentie wordt gezien in de preventie van pouchitis. De studies waren echter zeer heterogeen, zowel in hun onderzoeksmethode als in de resultaten. Er is dan ook op verschillende vlakken meer onderzoek nodig, voornamelijk om de plaats van probiotica in de behandeling van inflammatoire darmlijden te kennen en om te achterhalen welk probioticum daarbij het meest effectief is. 1

9 1. Inleiding Inflammatoir darmlijden of Inflammatory Bowel Disease (IBD) is een chronische, idiopathische inflammatoire aandoening van het gastro-intestinaal stelsel en omvat twee belangrijke ziekten: de ziekte van Crohn (Crohn s disease, CD) en colitis ulcerosa (ulcerative colitis, UC). Het gaat om een overdreven inflammatoire respons op darmmicro-organismen bij een genetisch voorbeschikte patiënt. Bij CD kan de hele gastro-intestinale tractus worden aangetast, terwijl dit bij UC enkel het colon is. Dit gaat gepaard met gastro-intestinale klachten, zoals diarree, krampen, urge, bloedverlies en gewichtsverlies. IBD heeft dan ook een grote impact op de levenskwaliteit van de patiënten (1-3). IBD komt voornamelijk in de westerse wereld voor. In België is de incidentie van CD ongeveer 4,5/ en van UC 3,6/ (4). De huidige behandelingen zijn niet curatief. Bij UC wordt in de eerste lijn vaak mesalazine voorgeschreven. Vaak moeten bij UC en CD ook corticosteroïden gebruikt worden om remissie te induceren. Immunosuppressiva, zoals azathioprine, ciclosporine, methotrexaat en anti-tnf antilichamen bieden een alternatief bij refractaire patiënten. Toch doen heel wat patiënten meerdere opstoten en zal een deel van de patiënten eens een darmoperatie moeten ondergaan. Bovendien ondervinden sommige patiënten ook bijwerkingen van de huidige medicaties. Nieuwe, effectieve behandelingen zouden dus zeker welkom zijn (1, 3). Naast het feit dat de darmflora een belangrijk rol speelt in de pathofysiologie van IBD, is de laatste jaren ook gebleken dat de darmflora een enorme invloed heeft op het intestinale en het systemische immuunsysteem. Een nieuwe denkpiste in de behandeling van IBD is dan ook een manipulatie van de darmflora. Dit kan gebeuren via probiotica, prebiotica of een combinatie van beiden (synbiotica). In deze masterproef wordt een samenvatting gegeven over de recente ontdekkingen van probiotica in de behandeling van IBD. In hoofdstuk twee zal er eerst algemene informatie gegeven worden over het intestinale immuunsysteem. Er wordt daarnaast dieper ingegaan op de darmflora en zijn functies. Tenslotte wordt de ziekte IBD meer in detail uitgelegd. In hoofdstuk drie wordt de werkwijze van de literatuurstudie beschreven. De eigenlijke literatuurstudie komt in hoofdstuk vier aan bod. Eerst worden daar de mogelijke werkingsmechanismen van probiotica aangehaald. Daarna volgen de klinische bevindingen van een probioticabehandeling bij IBD-patiënten. Dit zal eerst bij CD, dan bij UC en ten slotte bij pouchitis besproken worden. 2

10 2. Algemene achtergrond 2.1. Het intestinale immuunsysteem De gastro-intestinale tractus zit vol micro-organismen. Verschillende mechanismen zorgen er voor dat deze niet het lichaam binnendringen. Ten eerste vormen intestinale epitheelcellen een fysieke barrière tegen het binnendringen van bacteriën. Een intacte mucosale barrière wordt versterkt door tight junctions en intercellulaire juncties, die de paracellulaire ruimten afsluiten. Verder zijn er speciale epitheelcellen, de slijmbekercellen en de Paneth cellen, om bacteriële invasie te voorkomen. De slijmbekercellen secreteren een mucuslaag boven de epitheelcellen, waardoor de darmcellen minder worden blootgesteld aan de microflora. De Paneth cellen secreteren anti-microbiële peptiden (bijvoorbeeld defensines). Deze peptiden verhinderen bacteriële overgroei en penetratie doorheen de darmmucosa (2). Daarnaast hebben immuuncellen een belangrijke rol in de bescherming tegen pathogenen. Het lichaam maakt op basis van drie soorten immuno-sensor-cellen een onderscheid tussen commensalen en pathogenen. De enterocyten zijn sensorcellen en ze secreteren bij aanwezigheid van antigenen zowel chemokines als cytokines. Deze stoffen geven dan een signaal aan het immuunsysteem om in te grijpen. Een tweede sensorcel is de M-cel, een gespecialiseerde darmepitheelcel gelegen boven de Peyerse plaat. De M-cel detecteert mogelijke pathogenen en transporteert antigenen van het lumen naar antigen-presenterende cellen, voornamelijk dendritische cellen. Ten derde kunnen deze dendritische cellen ook zelf intraluminale antigenen opsporen door hun dendrieten tussen de enterocyten te schuiven (5). De mogelijkheid om het verschil tussen pathogeen en commensaal te herkennen wordt geregeld door twee PRR-systemen (pattern recognition receptor): Toll-Like Receptoren (TLR s) en Nucleotide Oligomerization Domain/Caspase Recruitment Domain (NOD/CARD). Deze receptoren worden door enterocyten, dendritische cellen, macrofagen en B-cellen tot expressie gebracht en zijn noodzakelijk voor bacterie-gastheer communicatie. PAMP s (Pathogen-Associated Molecular Patterns) interageren met welbepaalde receptoren. Enkele voorbeelden: TLR-2 wordt geactiveerd door peptidoglycanen en lipoteichoïnezuur, TLR-4 door lipopolysaccharide, TLR-5 door flagelline en NOD2/CARD15 is een intracellulaire receptor voor peptidoglycaneen (5). Zo n interactie induceert de activatie van NF-kB (Nuclear Factor kappa B) en van MAP-kinase (Mitogen Activated Protein kinase). Dit leidt tot celapoptose, celoverleving of een inflammatoir antwoord (5, 6). 3

11 De dendritische cellen presenteren de antigenen aan naïeve CD4+ T-cellen in secundaire lymfoïde organen, waaronder Peyerse platen, mesenterische lymfeknopen en lymfefollikels. Daar differentiëren de T-cellen tot regulerende T-cellen (Treg-cellen ) en effector T-helper cellen (Th-cellen), bepaald door Transforming Growth Factor-bèta (TGF-β) en interleukine- 10 (IL-10). De geactiveerde T-cellen keren dan terug naar de lamina propria. De effector T- cellen secreteren cytokines om een defensieve ontstekingsreactie te bekomen. Treg-cellen houden de inflammatie onder controle enerzijds door anti-inflammatoire cytokines (IL-10, TGF-β en IL-35) en anderzijds via cytolyse en de invloed op maturatie van dendritische cellen. Een evenwicht tussen de Treg- en Th-cellen is dus belangrijk voor een evenwicht tussen tolerantie van de luminale darmflora en inflammatie tegen pathogenen (2, 7) De darmflora De gastro-intestinale microflora is een complex ecosysteem waarin ongeveer microorganismen met elkaar interageren. Dit aantal is ongeveer het tienvoud van het totaal aantal cellen in het menselijk lichaam. De microflora van het maagdarmstelstel bevat voornamelijk bacteriën en slechts enkele virussen, fungi en protozoa (6, 8). Analoog aan het menselijke genoom, spreekt men ook van microbioom. Dit omvat alle microbiota in een bepaalde microbiële gemeenschap, hier het gastro-intestinale stelsel, die genetisch te onderscheiden zijn (9). In de darmflora zijn al meer dan duizend soorten bacteriën gevonden, waarvan elk individu er ongeveer honderd bezit (10). De drie dominante stammen zijn Bacteriodetes (onder andere Bacteroides), Firmicutes (onder andere Clostridium, Lactobacillus, Enterococcus) en Actinobacteria. De bacteriële concentratie en samenstelling is verschillend in maag, dundarm en dikdarm, analoog aan verschillen in ph, zuurstofconcentratie, peristaltiek en voedingsstoffen. Het aantal bacteriën stijgt van maag ( /ml) tot colon ( /ml) (6, 11). Het microbioom van maag, duodenum en jejunum bevat voornamelijk aërobe bacteriën, zoals Lactobacillus, Helicobacter en Veillonella. Het ileum vormt een overgangszone met het colon, dat rijk is aan anaërobe bacteriën, zoals Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium en Lactobacillus (6, 8, 11). Zo zijn 70-90% van de bacteriën in de totale gastro-intestinale microflora anaëroob (6, 8). Het foetale gastro-intestinale stelsel is steriel, maar tijdens en na de geboorte wordt het heel snel gekoloniseerd door micro-organismen. Na de eerste levensjaren wordt de darmflora relatief constant, hoewel er inter- en intra-individuele verschillen zijn. De samenstelling van de darmflora is afhankelijk van genetische factoren en van verschillende omgevingsfactoren, zoals de wijze van geboorte, prematuriteit, hygiëne, voeding, antibioticagebruik, socio- 4

12 economische omstandigheden en geografische herkomst. De intra-individuele variatie in darmflora wordt bepaald door de levensfase, medicatiegebruik en invasieve behandelingen (5, 6). De gastro-intestinale microflora heeft verschillende gekende voordelen voor het lichaam. Deze kunnen worden onderverdeeld in metabole en protectieve functies. Mogelijks heeft de darmflora ook een invloed op het cardiovasculaire systeem, op de ontwikkeling van het zenuwstelsel, op de perceptie van inflammatoire pijn, op de regulatie van hypothalamushypofyse-bijnierschors-as en op de eetlust (6). Metabole functies: Darmbacteriën spelen een belangrijke rol in de vertering. Niet-geabsorbeerde koolhydraten worden door bacteriële disaccharidasen afgebroken in korte vetzuurketens. Deze worden door de darmmucosa gebruikt als energiebron. Tevens bevorderen deze vetzuurketens de groei van de darmepitheelcellen en beïnvloeden ze de celdifferentiatie. Daarnaast maken darmbacteriën verschillende vitaminen aan, namelijk vitamine K, biotine en foliumzuur, en beïnvloeden ze de elektrolyten- en mineralenabsorptie. De Lactobacillus species zetten melkproteïnen om in melkzuur. Ook galzuurmetabolisme en -absorptie zijn afhankelijk van de darmflora. Een laatste metabole rol van de darmflora is het verbeteren van de vetopslag, wat in het kader van obesitas en diabetes belangrijk zou kunnen zijn (5, 6, 8, 11). Protectieve functies: Commensale bacteriën zorgen er in de darmen voor dat er geen overgroei is van pathogene bacteriën door competitie voor voedsel en aanhechtingsplaatsen en door productie van immunoglobuline A (IgA) en verschillende anti-microbiële stoffen, waaronder bacteriocine en melkzuur (5, 6). De darmflora versterkt daarnaast de mucosale barrière door het aantal tight junctions te verhogen en door herstel bij celbeschadiging te bevorderen. De darmflora bevordert bovendien de IgA-secretie en de productie van defensines door epitheelcellen (5, 6). De gastro-intestinale microflora is enorm belangrijk voor de ontwikkeling van het immuunsysteem. Zo blijkt dat steriele proefdieren meer vatbaar zijn voor infecties. Ze hebben hypoplastische Peyerse platen, minder mesenteriale lymfefollikels, verminderde vorming van kiemcentra in milt en lymfeklieren, minder T-helpercellen, minder plasmacellen en verminderde immunoglobulineproductie. Na toevoegen van darmbacteriën aan de proefdieren 5

13 lijken deze structuren te normaliseren, wat wijst op een actieve relatie tussen het immuunsysteem en de darmflora (7). Ten slotte zorgt een normale darmflora voor een evenwichtige inflammatoire respons. Sommige bacteriën stimuleren de pro-inflammatoire Th17-cellen. Andere bacteriën, zoals Bifidobacterium infantis, zorgen voor de ontwikkeling van suppressor T-cellen (6). Enerzijds beïnvloedt de interactie tussen microflora en gastheer de ontwikkeling van het immuunsysteem en anderzijds moduleert het immuunsysteem de samenstelling van de darmflora. Veranderingen in de samenstelling van de microbiota, dysbiose genaamd, leidt tot gewijzigde immuunantwoorden, wat mogelijks aan de basis ligt van verschillende inflammatoire ziekten. De impact van het microbioom op de gezondheid is het best bestudeerd bij patiënten met een inflammatoire darmziekte (7) Inflammatoire darmziekten De chronische inflammatoire darmaandoeningen CD en UC ontstaan door een overdreven inflammatoire reactie op darmmicro-organismen bij een genetisch voorbeschikte patiënt. Er zijn klinische, histologische en radiologische verschillen tussen beide pathologieën. In 10% van de gevallen is een onderscheid tussen CD en UC echter niet mogelijk. Het grootste verschil is dat CD de hele tractus kan aantasten, met als voorkeursplaats het terminale ileum, terwijl bij UC, zoals de naam aangeeft, enkel het colon getroffen wordt. Bij CD gaat het om een discontinue en transmurale inflammatie. Bij UC wordt daarentegen een diffuse, continue en oppervlakkige inflammatie gevonden, die start in het rectum en zich naar proximaal uitbreidt. IBD wordt gekenmerkt door een chronisch verloop met opstoten en remissies (1, 3, 12) Epidemiologie IBD komt het meest voor in Noord-Europa, het Verenigd Koninkrijk en Noord-Amerika. Mogelijke verklaringen zijn verbeterde hygiëne, meer antibioticagebruik en veranderde eetgewoonten in deze ontwikkelde landen. In België is de incidentie van CD 4,5/ en van UC 3,6/ (4). CD komt meer voor bij vrouwen (vrouw : man = 1,2:1) en treft voornamelijk jonge mensen. Er is een piekincidentie bij jarigen. UC heeft de grootste piek rond jaar. Sommige auteurs suggereren een bimodale spreiding met een tweede piek rond 60 jaar (1, 3, 12). De laatste jaren stijgt de prevalentie van IBD (2). 6

14 Pathofysiologie De oorzaak van IBD is (nog) niet precies gekend. Het gaat om een multifactoriële aandoening, waarbij drie elementen een rol spelen. Ten eerste is er een overdreven en ongepaste immuunreactie. Ten tweede gaat het om een genetisch voorbeschikte patiënt en ten derde is een overgevoeligheid aan de darmflora. Op deze drie componenten wordt dieper ingegaan. Centraal in de pathogenese staat de immuunrespons die ontregeld is. Bij IBD-patiënten wordt een overdreven infiltratie van immuuncellen in de mucosa gezien. Een gestegen aantal en activatie van deze cellen verhogen de pro-inflammatoire cytokines van Th1-cellen, namelijk tumor necrosis factor-alfa (TNF-α) en interferon-gamma (IFN-γ). Dit wordt voornamelijk bij CD gezien (2, 7). Bij UC daarentegen zijn de cytokines van Th2-cellen (IL-13) gestegen (2). Recent werd het belang van Th17-cellen in het ontstaan van de inflammatie bij IBD duidelijk. De Th17-cellen secreteren ook pro-inflammatoire cytokines. Ze ontstaan uit de naïeve T- cellen na stimulatie van IL-23 (7). Cytokines geproduceerd door Treg-cellen zijn belangrijk om het weefsel tegen een ongecontroleerde immuunrespons te beschermen. Daarom zouden veranderingen in de functie van Treg-cellen een belangrijke component zijn bij pathofysiologie van IBD (7). De pro-inflammatoire T-cellen produceren naast cytokines ook chemokines. Een gestegen productie van chemokines leidt tot aantrekking van extra leukocyten (2). De rol van B-cellen is minder onderzocht. Intestinale B-cellen produceren IgA antilichamen, maar dit veroorzaakt op zich geen inflammatie (2). Verschillende factoren zorgen voor een aanhoudende inflammatie (2). Zo is de mucosale barrière verstoord. De paracellulaire ruimten en de tight junctions zijn beschadigd ofwel door een primair defect ofwel als gevolg van de inflammatie. Dit leidt tot een overactief immuunantwoord om de binnendringende bacteriën te verwijderen. Bovendien is er door een gedaalde productie van defensines een grotere mucosale blootstelling aan de darmmicrobiota. De inflammatoire reactie beschadigt het epitheel van de gastro-intestinale tractus waardoor er nog minder defensines geproduceerd worden. Door beschadiging van de slijmbekercellen wordt er ten slotte ook minder mucus geproduceerd. Kortom is de functie van de epitheelbarrière verstoord, primair of secundair (2, 7, 12). Een genetische voorbeschiktheid speelt een belangrijke rol in de pathogenese van IBD. Tot nu toe zijn er enkele genmutaties gekend. Een stoornis in de bacteriële screening door een CARD15/NOD2-mutatie kan leiden tot de ontwikkeling van CD. De activatie van NOD2 7

15 door bacteriële peptidoglycanen leidt normaal tot activatie van MAP-kinase pathways en NFkB, waardoor cytokines en antimicrobiële peptiden geproduceerd worden (2). Het is niet helemaal duidelijk hoe deze mutatie leidt tot CD voorbeschiktheid. Een mogelijke verklaring is dat de mutatie leidt tot een functieverlies, waardoor er na bacteriële stimulatie minder gentranscriptie plaatsvindt. Het aangeboren immuunsysteem wordt dan minder gestimuleerd, waardoor bacteriën gemakkelijker binnendringen. Een andere theorie stelt dat NOD2 als een negatieve regulator werkt. Bij een mutatie wordt de NF-kB activiteit niet geremd, waardoor het immuunantwoord toeneemt (13). Daarnaast hebben patiënten met een NOD2-mutatie een gedaalde defensineproductie. Volgens Simms et al. (2008) is dit echter geen direct gevolg van de mutatie (14). Bij bepaalde CD-patiënten zijn er mutaties in ATG16L1 en IRGM, autofagie-gerelateerde genen, ontdekt. Veranderingen in genen voor de Interleukine-23-T-helpercel-17 pathway zijn ook geassocieerd met IBD (1, 2, 12). Naast stoornissen in het immuunsysteem, spelen de gastro-intestinale microflora en onrechtstreeks dus ook de voeding een belangrijke rol. Uit experimenten op muizen blijkt dat de aanwezigheid van darmflora essentieel is voor het ontwikkelen van de ziekte. Steriele muizen ontwikkelen namelijk geen IBD (2, 11). Bij CD-patiënten worden meer anaërobe bacteriën gevonden in de faeces en bepaalde stammen zijn meer aanwezig, waaronder Enterobacteriaceae (Escherichia Coli) en Mycobacterium (M. avium). Een specifieke pathogene stam is echter nog niet aangetoond en bestaat wellicht niet. Er is steeds meer evidentie dat dysbiose de gastro-intestinale inflammatie veroorzaakt en in stand houdt. De microbiota van IBD-patiënten hebben een lagere diversiteit en produceren ook minder korte vetzuurketens. Naast een stijging van een aantal mucosa-geassocieerde bacteriën, is er een daling van bepaalde stammen, zoals Firmicutes (Faecalibacterium prausnitzii) en Bacteriodetes (6, 11, 15). Samengevat is er een genetisch bepaalde, onaangepaste en overdreven immuunrespons op de bacteriële flora, dat daarenboven onvoldoende onderdrukt wordt. De beschadiging van de darmmucosa zorgt dan voor grotere blootstelling aan de darmflora, wat voor amplificatie van het inflammatoire respons zorgt. Deze vicieuze cirkel leidt tot chronische inflammatie (2) Risicofactoren Mogelijks initiëren omgevingsfactoren IBD op een bepaald moment. Het is ongekend welke factoren dit precies zijn (12). Het is wel bewezen dat het roken van tabak een risicofactor is 8

16 voor CD. Ook ex-rokers hebben een verhoogd risico om CD te ontwikkelen. Stoppen met roken gaat gepaard met minder exacerbaties en minder medicatie (16). In tegenstelling tot CD blijkt roken omgekeerd geassocieerd te zijn met UC. Waarschijnlijk heeft nicotine een invloed op de rectale bloedflow, op cytokines en op het mucus van het colon. Deze beschermende factor van roken wordt ook gezien bij pouchitis en primair scleroserende cholangitis (16). Ook appendectomie lijkt een beschermende factor te zijn tegen de ontwikkeling van UC. Deze operatie verhoogt echter het risico op CD. Het mechanisme hierachter is nog niet duidelijk (16). De rol van infecties en hygiëne tijdens de kinderjaren is onduidelijk. Frequent een infectie in de eerste levensjaren en veel antibioticagebruik zouden risicofactoren zijn voor IBD. Anderzijds zou afwezigheid van infecties ook een risico zijn voor het ontwikkelen van IBD (16). NSAID s zijn geassocieerd met exacerbaties van CD en UC (17) en chronische stress en depressie leiden tot meer recidieven (12) Klinische bevindingen CD wordt gekenmerkt door een discontinue transmurale inflammatie van de hele gastrointestinale tractus, wat gepaard kan gaan met diepe mucosale ulceraties, fistels, secundaire stricturen en peri-anale abcessen (2, 15). De belangrijkste klachten zijn diarree, gewichtsverlies en buikpijn, typisch in de rechter fossa. Daarnaast kunnen ook rectale bloedingen, anorexie, vermoeidheid, koorts, malaise, nausea en braken optreden (1, 3, 12). Bij UC start de inflammatie aan de anorectale junctie en breidt het naar proximaal uit. Bij ongeveer een derde van de patiënten treft het enkel het rectum (proctitis), bij een derde is er inflammatie tot aan de splenische hoek (linkszijdige colitis) en bij het overige derde wordt heel het colon getroffen (pancolitis) (3). De klachten zijn rectaal bloedverlies, urge, toegenomen stoelgangfrequentie, nachtelijke stoelgang, tenesmus, incontinentie, verlies van stoelgang bij flatus en diarree bij uitgebreide colonaantasting. Patiënten die ernstig ziek zijn kunnen ook koorts, tachycardie, anorexie en gewichtsverlies vertonen (3, 12). Complicaties van colitis zijn bloedingen, toxisch megacolon, perforatie en neoplasie (3). Buiten het gastro-intestinale stelsel kan de chronische inflammatie klachten geven ter hoogte van de huid (erythema nodosum, pyoderma gangrenosum), de gewrichten (spondyloarthropathie, enthesitis), de ogen (uveitis) en de lever (primaire scleroserende cholangitis) (1-3, 12). 9

17 Diagnose De diagnose van IBD wordt gesteld via anamnese, klinisch onderzoek, endoscopie, histologie en/of beeldvorming. Een infectie moet uitgesloten worden via stoelgangcultuur (3). Bij vermoeden van IBD wordt een colonoscopie uitgevoerd. Daarbij is een cobblestone -aspect typerend voor CD. Het beeld kan variëren van oppervlakkige ulceraties (aftoïde letsels) tot meer verspreide en diepere ulceraties afwisselend met gezonde mucosa (skip areas). Bij histopathologische onderzoek wordt een chronisch infiltraat, veranderde cryptearchitectuur en soms granulomen gezien (1, 12). De bevindingen bij UC zijn een rectale inflammatie, een continue verspreiding, erytheem, oppervlakkige ulceraties, verminderde vasculaire tekening en een normaal ileum. Biopsie toont een chronisch infiltraat, architecturale veranderingen van de crypten en soms kleine crypte-abcessen (3). Eventueel kan een CT-scan of MRI-scan helpen de diagnose te stellen en de ernst in te schatten. Het wordt ook vaak gebruikt om complicaties op te sporen, zoals fistels of abcessen (12). Een biochemisch nazicht wordt uitgevoerd om anemie, deficiënties en gestegen ontstekingsparameters op te sporen (3). De merkers ANCA (anti-neutrofiele cytoplasmatische antilichamen) en/of ASCA (anti-saccharomyces antilichamen) zijn niet bij iedere patiënt verhoogd en zijn dus van minder belang bij het stellen van de diagnose (12). Fecale calprotectine is nuttig om IBD van het prikkelbaardarmsyndroom te onderscheiden (18) Behandeling Het doel van de behandeling is het induceren van remissie en het voorkomen van nieuwe opstoten. Bij milde vormen van UC worden 5-aminosalicylzuurpreparaten (5-ASA), zoals sulfasalazine en mesalazine, gegeven om remissie te bekomen en te behouden. Bij CD zijn deze geneesmiddelen echter niet effectief om remissie te behouden. Voor de behandeling van ernstig zieke patiënten worden systemische corticosteroïden (prednisone en methylprednisone) gegeven, geleidelijk af te bouwen over circa drie maand omwille van de bijwerkingen. Budesonide, een topisch corticosteroïd, kent een groot eerste passage effect ter hoogte van de lever. Hierdoor kan budesonide langer gegeven worden met minder risico op systemische bijwerkingen (1, 12). Bij corticoïd-dependente of -refractaire patiënten is azathioprine geïndiceerd. Het duurt wel tot 12 weken voor dit maximaal werkzaam is. Regelmatige bloedafname is nodig om bijwerkingen, zoals thrombopenie, leukopenie, hepatitis en pancreatitis na te gaan. Voor chronische actieve CD kan ook methotrexaat gegeven worden (1). Ciclosporine intraveneus is soms een alternatief bij ernstige 10

18 corticoïdresistente UC (3). Bij patiënten waarbij inductie en/of behoud van remissie niet behaald wordt met deze immunosuppressiva, zijn biologicals aangewezen. De monoclonale antilichamen tegen anti-tnf-α, effectief bij CD en UC, worden steeds meer en sneller gebruikt (1). De belangrijkste indicaties voor heelkunde zijn refractaire IBD, darmobstructie, abces, perforatie, toxisch megacolon en colonkanker. De mogelijkheden bij UC zijn proctocolectomie met een ileostoma of meer frequent totale colectomie met een ileo-anale pouch. Deze operaties zijn dan als het ware curatief. Tot de helft van de patiënten ontwikkelt nadien echter pouchitis (1, 3) Het ziektebeeld pouchitis Totale colectomie met aanleg van een ileo-anale pouch is de voorkeursoperatie bij therapieresistente UC-patiënten en bij bepaalde patiënten met familiale adenomateuze polyposis. De meest voorkomende langetermijncomplicatie is een ontsteking van de pouch, het ileo-anale reservoir. De diagnose van pouchitis wordt gesteld aan de hand van histologische, endoscopische en klinische bevindingen. De belangrijkste symptomen zijn abdominale pijn, gestegen stoelgangfrequentie, urge, rectaal bloedverlies en koorts (19, 20). De incidentie van pouchitis varieert van 20 tot 50% bij postoperatieve UC-patiënten. Dit percentage ligt veel lager bij patiënten die geopereerd zijn voor familiale adenomateuze polyposis. Bij 39% van alle patiënten die pouchitis ontwikkelen, is het één enkele episode. De overige 61% zullen minstens één keer hervallen, waarvan een deel chronische pouchitis ontwikkelt (19). De pathogenese van pouchitis is nog niet volledig gekend. De dysbiose-theorie suggereert dat er een abnormale interactie is tussen de gastheer en de microflora. De dundarmwand die wordt gebruikt voor de pouch, wordt namelijk blootgesteld aan meer en andere bacteriën. Dit triggert vermoedelijk het intestinale immuunsysteem met inflammatie tot gevolg (19, 20). Enkele risicofactoren dragen bij tot het ontwikkelen van pouchitis. Patiënten met de NOD2/CARD15 genmutatie hebben een verhoogd risico. Ook UC-patiënten met een voorgeschiedenis van uitgebreide colitis en steroïdengebruik voor de operatie zouden meer kans hebben op pouchitis. Roken blijkt een protectieve factor te zijn (20). De behandeling van acute pouchitis bestaat in de eerste plaats uit antibiotica. Aan patiënten waarbij antibiotica niet helpt, kan budesonide (per oraal of suppositorium) worden gegeven. 11

19 Voor andere anti-inflammatoire middelen is er minder evidentie (19, 20) Probiotica De Wereldgezondheidsorganisatie definieert probiotica als levende organismen die, wanneer ze in voldoende aantal ingenomen worden, gezondheidsvoordelen opleveren voor de gastheer (15). Prebiotica daarentegen zijn niet-verteerbare voedselcomponenten die, wanneer in voldoende aantal ingenomen, de darmmicrobiota selectief stimuleren in groei en activiteit om zo eveneens gezondheidsvoordelen te bekomen (15). Een combinatie van probioticum en prebioticum wordt een synbioticum genoemd (15). De meest gebruikte probiotica bevatten melkzuurbacteriën (onder andere Lactobacillus spp., Lactococcus spp., Bifidobacterium spp.), E. coli stammen (vb. E.coli Nissle 1917) of Saccharomyces boulardii. Een van de meest onderzochte probioticamixen is VSL#3, dat acht verschillende stammen bevat: vier Lactobacillus spp. (Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus bulgaricus), drie Bifidobacterium spp. (Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium infantis) en één Streptococcus sp. (S. thermophilus). Voorbeelden van prebiotica zijn lactulose, inuline en andere oligosacchariden in ui, look, banaan, tomaat, (21). Er zijn zes criteria waaraan een probioticum moet voldoen. Ten eerste moet het organisme geïdentificeerd zijn tot op stamniveau. Ten tweede moet het product veilig zijn. Een derde criteria is dat een probioticum moet kunnen overleven in de gastro-intestinale tractus. Het moet dus resistent zijn aan maagzuur en gal. Dit kan met behulp van maagsapresistente capsules verkregen worden. Ten vierde moeten de bacteriën zich kunnen vasthechten aan de darmwand en de mogelijkheid hebben te koloniseren. Een vijfde punt is dat probiotica gezondheidsvoordelen geven, bijvoorbeeld door adhesie van pathogene bacteriën aan de darmwand te verhinderen, door antimicrobiële eigenschappen tegen pathogenen, door rechtstreekse effecten op de mucosa en/of door het mucosale immuunrespons te beïnvloeden. Een laatste punt is dat het product stabiel blijft tijdens bewaring (21). Probiotica zouden gebruikt kunnen worden om het evenwicht in de darmflora te herstellen bij IBD-patiënten en om het onaangepaste immuunantwoord te verminderen (22). In deze literatuurstudie wordt nagegaan of probiotica werkzaam zijn in de behandeling van IBD. Eerst zal de evidentie van de mogelijke werkingsmechanismen worden nagegaan. Vervolgens zullen klinische bevindingen na probioticatherapie geanalyseerd worden, om tot slot te achterhalen bij welke subgroepen van IBD-patiënten probiotica zinvol zijn. 12

20 3. Methode Alle artikels in deze literatuurstudie komen uit de databank PubMed en waren verzameld in de periode tussen oktober 2011 en februari De studies over het werkingsmechanisme van probiotica werden gevonden door verschillende combinaties van volgende zoektermen: probiotic, antimicrobial, bacteriocin, defensin, adhesion, epithelial barrier, mucin, immunomodulation, epithelial cells, interleukin, macrophage, dendritic cell, B cell, antiinflammatory, Ook via de zoekfunctie gerelateerde artikels werd informatie over de werkingsmechanismen gevonden. Bijkomend werden enkele artikels uit de referentielijsten van reviews toegevoegd. Aan de hand van de abstracten werden dan de meest bruikbare artikels geselecteerd. Daarna werd er gezoch naar klinische studies over het effect van een probioticatherapie op de symptomen en de ziekte-activiteit bij IBD-patiënten. De zoektermen Crohn AND probiotic gecombineerd met twee beperkingen (humans en English) leverde in 168 resultaten. Vervolgens werd het uitsluitingcriteria NOT pouchitis NOT colitis toegevoegd. Dit leverde tien randomized controlled trials (RCT s). Zes RCT s werden in deze literatuurstudie opgenomen. Drie andere studies werden later toegevoegd, welke in de Cochrane meta-analyse ook aan bod kwamen. Voor de studies bij UC-patiënten werden de zoektermen ulcerative colitis AND probiotic ingegeven. De zoekresultaten werden ook hier gelimiteerd (humans en English). Van de 299 resultaten werden 17 RCT s en 1 open label studie geselecteerd. Na het lezen van de abstracts werden drie artikels niet gekozen omdat ze over pouchitis of cytokines handelden. De studies omtrent pouchitis werden gevonden met volgende zoektermen: pouchitis AND probiotic, limits: humans, English. Dit gaf 128 resultaten, waarvan 86 reviews en 17 clinical trials. Uit deze laatste werden de 4 RCT s en 2 open label studies gekozen. De mogelijke werkingsmechanismen van probiotica worden onderverdeeld in antimicrobiële effecten, invloed op bacteriële invasie en immunomodulatie. Daarna zullen eerst de klinische studies van CD besproken, vervolgens deze van UC en ten slotte van pouchitis. Binnen de ziektebeelden worden de studies gerangschikt volgens het doel van de probioticatherapie, namelijk remissie induceren of behouden. 13

21 4. Literatuurnazicht 4.1. Mogelijke aangrijpingspunten van probiotica met betrekking tot IBD De mogelijke werkingsmechanismen van probiotica ter hoogte van de GI tractus kunnen onderverdeeld worden in antimicrobiële effecten, inhibitie van bacteriële invasie en immunomodulatie. De evidentie ervan wordt zowel in vitro als in vivo nagegaan. In de studies wordt vaak een muismodel voor IBD gebruikt. Experimentele murine colitis kan bekomen worden via de chemische stoffen trinitrobenzeen sulfaat (TNBS) en dextraan sodium sulfaat (DSS). Daarnaast ontwikkelen IL-10 deficiënte muizen eveneens chronische colitis. Het regulatoire cytokine IL-10 blokkeert namelijk NF-kB activiteit en reduceert zo de expressie van Th1-cellen. Andere experimentele IBD-modellen zijn TNF-overexpressie muizen, welke een chronische ileïtis en polyartritis ontwikkelen Antimicrobiële effecten Probiotica zorgen voor een behoud van de normale flora en verhinderen op verschillende manieren overgroei van mogelijke pathogenen. Ten eerste secreteren ze zuren waardoor de ph in het darmlumen daalt. Verschillende in vitro studies hebben aangetoond dat na toediening van Lactobacillus spp. en Bifidobacterium spp. de ph significant daalt door de productie van melkzuur en korte vetzuurketens, zoals acetaat, butyraat en propionaat. Daardoor daalde de groei van pathogene bacteriën, zoals Salmonella, E. coli, S. aureus en C. difficile (23-28). Dit werd ook in vivo aangetoond in de studie van Kato et al. (2004) waarin korte vetzuurketens significant stijgen bij UC-patiënten na twaalf weken toediening van Bifidobacteria, in de placebogroep waren er geen significante veranderingen (29). Naast zuren produceren probiotica ook bacteriocines. Dit zijn kleine eiwitten die de groei van micro-organismen verhinderen. Zo inhibeert het antimicrobiële peptide ABP-118, gesecreteerd door L. salivarius, in vitro de groei van Bacillus, Listeria, Enterococcus en Staphylococcus species (30). Andere bacteriocines van L. salivarius kunnen ook Salmonella en Campylobacter in kippen reduceren (31, 32). Bacillus spp. reduceert eveneens de groei van Campylobacter via bacteriocines, zowel in vitro als in vivo (33, 34). Ten slotte kunnen probiotica de productie van defensines door Panethcellen stimuleren. Patiënten met IBD hebben een tekort aan deze antimicrobiële eiwitten. In vitro werd aangetoond dat E. coli Nissle (EcN) de expressie van defensines bevordert (35, 36). Mondel et al. (2009) toonden aan dat het aantal defensines sterk toeneemt in de faeces van gezonde 14

22 mensen nadat ze gedurende drie weken EcN innamen, terwijl een placebobehandeling geen veranderingen aantoonde (37). VSL#3 en Lactobacillus spp. induceren eveneens de secretie van defensines (38). Het stimuleren van defensineproductie verloopt via NF-kB pathways en MAP-kinase (36, 38). In een humane studie van Furrie et al. (2005) wordt echter waargenomen dat de defensines sterk verhoogd zijn bij de studiedeelnemers met actieve UC en dat deze antimicrobiële eiwitten significant dalen na een behandeling met een synbiotica (Bifidobacterium longum en Synergy 1) (39) Reductie van bacteriële invasie Verschillende studies hebben aangetoond dat pathogene invasie door probiotica verhinderd wordt. In vitro verminderden L. rhamnosus, L. acidophilus en L. helveticus de adhesie van enterohemorragische E. coli (EHEC) en enteropathogene E. coli (EPEC) (40, 41). Ook in vivo kunnen L. rhamnosus en L. helveticum bacteriële adhesie en translocatie voorkomen (42). EcN vermindert de adhesie en invasie van Salmonella, adherent-invasieve E. coli (AIEC) en andere pathogenen (43-45). Een behandeling met S. boulardii toont in vitro geen veranderingen in EHEC en EPEC adhesie (46, 47). S. boulardii reduceert in vitro wel de adhesie van Clostridium difficile (48). In muismodellen voorkomt deze gist de adhesie en translocatie van de pathogeen Citrobacter rodentium door inhibitie van zijn aanhechtingsfactoren (49). Naast competitie voor de bindingsplaatsen aan het epitheel, verbeteren probiotica de epitheelbarrière. In vitro wordt gezien dat de permeabiliteit vermindert na toevoeging van EcN en Lactobacillus spp. (50-52). Ook in vivo verbetert de intestinale barrière door de probiotica VSL#3, L. brevis, L. plantarum, L. reuteri, L acidophilus en EcN (51, 53-56). Deze resultaten worden echter niet in alle studies gevonden. In de studie van Kennedy et al. (2000) heeft L. plantarum geen versterkend effect op de epitheliale barrière (57). Het verbeteren van de intestinale barrière gebeurt ten eerste via een invloed op de mucussecretie. VSL#3, L. plantarum en EcN verhogen de expressie van MUC-genen en daardoor de mucine secretie (58-60). Daarnaast zijn de tight junctions een aangrijpingspunt. Het tight junction complex is opgebouwd uit transmembrane eiwitten, zoals claudine en occludine families, en uit linking-eiwitten, zoals zonula occludens. VSL#3 verandert de expressie en organisatie van de tight junction eiwitten (61, 62). Ook L. rhamnosus GG (LGG) induceert de claudine expressie (63). EcN beïnvloedt de intestinale barrière via veranderingen in zonula occludens eiwitten (ZO-1 en ZO-2) en proteïne kinase C, beide belangrijk voor de 15

23 stabiliteit van tight junctions (56, 64, 65). Ook L. casei kan de intestinale permeabiliteit bij murine colitismodellen significant laten dalen. De betere barrièrefunctie is te wijten aan de verhoogde expressie van zonula occludens proteine ZO-1, indien er vooraf behandeld wordt met L. casei (66). Ten slotte zouden bepaalde probiotica ook epitheliale apoptose kunnen voorkomen en epitheelproliferatie kunnen bevorderen. In de studie van Im et al. (2009) onderdrukt B. polyfermenticus de apoptose, zowel in vivo in inflammatoire colonmucosa als in vitro in colonepitheelcellen (67). Apoptose van darmepitheel in DSS-colits wordt voorkomen door VSL#3 (61) Immunomodulatie Probiotica beïnvloeden het immuunsysteem op verschillende manieren, zowel via de intestinale epitheelcellen als rechtstreeks op de immuuncellen. Het aangeboren immuunsysteem bevat onder andere macrofagen, monocyten en dendritische cellen. Het verworven immuunsysteem bestaat uit T-cellen en B-cellen Invloed op het aangeboren immuunsysteem Veel studies trachten de invloed van probiotica op het aangeboren immuunsysteem te achterhalen. Verschillende in vitro studies en dierexperimenten testen hun capaciteit om de functie van macrofagen en dendritische cellen te moduleren. Het effect op enterocyten zal hier ook besproken worden. a) Macrofagen Probiotica moduleren macrofagen en hebben zo een effect op het intestinale immuunsysteem. Dit gebeurt via veranderingen in de NF-kB activiteit van de macrofagen. Degradatie van IkB (inhibitor van NF-kB) activeert de NF-kB pathway en leidt tot de productie van cytokines en chemokines. Fitzpatrick et al. (2008) voeden DSS-colitis muizen met E. coli M17 en kweken daarna hun macrofagen. Daaruit blijkt dat E. coli M17 de NF-kB activiteit in de macrofagencellijnen kan inhiberen, waardoor de pro-inflammatoire cytokines (IL-12, IL-6, IL-1β, IFN-γ) dalen (68). L. casei kan bij in vitro macrofagen de binding van NF-kB aan het DNA inhiberen en de productie van TNF-α reduceren (69). McCarthy et al. (2003) stellen vast dat de concentraties van IFN-γ en TNF-α significant dalen in mononucleaire cellen door murine colitis te behandelen met Bifidobacterium infantis (70). Uit het onderzoek van Petrof et al. (2009) blijkt dat toediening van Lactobacillus plantarum leidt tot een daling van 16

24 chemokineproductie in murine macrofagen door daling van IkB-degradatie en NF-kB activiteit (71). b) Dendritische cellen Dendritische cellen ter hoogte van de darmmucosa (myeloïde dendritische cellen) produceren IL-6, IL-12 en TNF-α na activatie door een antigeen. De geactiveerde dendritische cellen migreren naar de mesenterische lymfeklieren waar ze de naïeve T- cellen direct of indirect via cytokines activeren. Cytokine vrijstelling door dendritische cellen is dus belangrijk voor de differentiatie van naïeve T-cellen naar effector T-cellen. IL-12 zorgt bijvoorbeeld voor differentiatie naar de pro-inflammatoire Th1-cellen. De vrijstelling van IL-10 daarentegen zorgt er voor dat er voornamelijk regulatoire T-cellen worden gevormd. Treg-cellen hebben een belangrijke immunosuppressieve functie (72). De ontwikkeling van dendritische cellen wordt in vitro bevorderd door Lactobacillus spp. De productie van pro-inflammatoire Th1-cytokines IL-12, IL-6 en TNF-α door de dendritische cellen varieerde in het onderzoek van Christensen et al. (2002) afhankelijk van de Lactobacillus stam (73). Ook de veranderingen in de productie van het anti-inflammatoire cytokine IL-10 na probiotica zijn niet eenduidig. De IL-10 productie van in vitro dendritische cellen is gestegen na toediening van VSL#3, B. infantis, B. breve, L. salivarius, LGG en S. boulardii (72, 74-77). Daarentegen wordt in sommige studies een daling van IL-10 waargenomen na toediening van bepaalde Lactobacillus spp. (73). Vermoedelijk gebeuren de effecten van probiotica op de cytokineproductie via PRR s (vb NOD2 en TLR-2) (74, 78). Naast in vitro studies is de invloed van probiotica op de proliferatie en differentiatie van dendritische cellen ook in vivo onderzocht. Bij TNBS-geïnduceerde colitis wordt de ontwikkeling van dendritische cellen bevorderd door Lactobacillus spp. (74). In muizen met DSS-colitis wordt er na behandeling met L. plantarum en LGG een sterke activatie van dendritische cellen gezien. Dit gaat gepaard met minder pro-inflammatoire cytokines, maar beschermt de muizen niet tegen colitis (79). De productie van IL-10 in dendritische cellen van colitis muizen neemt toe na een VSL#3 behandeling (80). c) Enterocyten De cytokineproductie van darmepitheelcellen zou ook een aangrijpingspunt van probiotica zijn. Verschillende in vitro studies hebben inderdaad aangetoond dat probiotica een effect hebben op de NF-kB pathway van epitheelcellen. LGG en L. reuteri kunnen bijvoorbeeld de nuclaire translocatie van NF-kB, geïnduceerd door TNF-α, verhinderen (81, 82). Ook 17

25 Bifidobacterium spp. kunnen de activatie van NF-kB door LPS inhiberen (83). De degradatie van IkB wordt verhinderd door Lactobacillus spp. en VSL#3 (71, 82, 84, 85). Via veranderingen in de NF-kB pathway moduleren probiotica de cytokine en chemokine vrijstelling van de epitheelcellen. Uit verschillende in vitro studies blijkt dat Saccharomyces spp., Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp. en Bacillus spp. de productie van IL-10 verhogen en de synthese van IL-8 verlagen in de aanwezigheid van pro-inflammatoire stimuli (76, 85-88). De vrijstelling van pro-inflammatoire Th1-cytokines in inflammatoire cellijnen wordt eveneens onderdrukt door probiotica (86, 89). Ook studies met murine modellen tonen aan dat de mucosale vrijstelling van proinflammatoire cytokines daalt na behandeling met een probioticum. Uit de resultaten van Madsen et al. (2001) en Jijon en al. (2004) blijkt dat na een behandeling met VSL#3 de concentraties van TNF-α en IFN-γ gedaald waren in zowel ileum als colon van IL-10 deficiënte muizen (85, 90). Een reductie van chemokines en inflammatoire mediatoren IL-6 en IL-1β wordt gezien bij chemische colitis na toediening van B. bifidum, vermoedelijk via inhibitie van NF-kB (91). Hormannsperger et al. (2010) tonen aan dat een VSL#3 behandeling leidt tot minder IP-10 (IFN-γ induceerbaar proteïne) in de epitheelcellen van het caecum van IL-10 deficiënte muizen. In het ileale epitheel van TNF-overexpressie muizen werd echter geen reductie waargenomen (92). IP-10 is een pro-inflammatoir chemokine en zorgt voor migratie van witte bloedcellen. De daling van chronische coloninflammatie na VSL#3 toediening is het resultaat van een posttranslationele degradatie van IP-10, waar L. casei verantwoordelijk voor zou zijn (92). Naast een invloed op de cytokinesecretie, hebben probiotica ook een effect op de proteasoom activiteit in epitheelcellen. Het proteasoom degradeert eiwitten, bijvoorbeeld antigenen. De afbraakproducten worden door antigeen presenterende cellen herkend, waardoor deze laatste activeren en migreren naar lymfeklieren. De proteasoomfunctie is dus onrechtstreeks belangrijk voor T-cel activatie en differentiatie. Uit het onderzoek van Jijon et al. (2004) blijkt dat VSL#3 de proteasoom functie in intestinale epitheelcellen inhibeert (85). In vitro is ook aangetoond dat L. plantarum veranderingen in de genexpressie van proteasomen kan veroorzaken (71, 93). Het is ook in enkele humane studies aangetoond dat probiotica een invloed hebben op het aangeboren immuunsysteem. De migratie van dendritische cellen wordt geïnhibeerd indien de dendritische cellen, van zowel gezonde individuen als IBD-patiënten, gekweekt worden met S. 18