Darmbacteriën hebben invloed op behandeling ziekte van Parkinson

Patiënten met de ziekte van Parkinson krijgen hiervoor het middel levodopa, dat in de hersenen wordt omgezet in de neurotransmitter dopamine. In een onderzoek dat op 18 januari is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications laten onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen zien dat darmbacteriën de levodopa kunnen omzetten in dopamine. Omdat dopamine niet via het bloed in de hersenen kan komen, maakt dit de behandeling minder effectief, zelfs wanneer patiënten tegelijkertijd middelen slikken die de omzetting van levodopa in dopamine remmen.

‘We weten al langer dat darmbacteriën een effect op de hersenen kunnen hebben’, zegt assistent-hoogleraar Microbiologie Sahar El Aidy, die de leiding had over het nieuwe onderzoek. ‘Er is een voortdurend chemische contact tussen de darmbacteriën en de hersenen.’ El Aidy en haar team onderzochten of micro-organismen in de darmen invloed hadden op de biologische beschikbaarheid van levodopa, een middel dat de symptomen van de ziekte van Parkinson vermindert.

Patiënten slikken dit middel als een pil. De levodopa wordt in de dunne darm opgenomen en gaat dan via het bloed naar de hersenen. Maar bepaalde enzymen, decarboxylases, kunnen levodopa omzetten in dopamine. Dit dopamine kan niet door de bloed-hersen barrière komen. Daarom slikken patiënten ook een decarboxylase-remmer. ‘Maar desondanks varieert de hoeveelheid levodopa die in de hersenen terechtkomt sterk tussen patiënten. Wij vroegen ons af of darmbacteriën hier een rol in spelen’, zegt El Aidy.

In bacteriemonsters uit de dunne darm van ratten ontdekte Sebastiaan van Kessel, promovendus bij El Aidy, dat hier een decarboxylase enzym uit bacteriën actief was. Dit enzym zet normaal gesproken het aminozuur tyrosine om in de stof tyramine, maar het kan ook levodopa in dopamine omzetten. ‘We stelden vervolgens vast dat dit decarboxylase afkomstig was uit de bacteriesoort Enterococcus.’ De onderzoekers lieten ook zien dat de omzetting van levodopa niet werd geremd door een hoge dosis tyrosine, het belangrijkste substraat voor dit enzym.

Omdat patiënten met de ziekte van Parkinson ook decarboxylase-remmers krijgen, is vervolgens getest of dit soort remmers ook effectief is bij het bacteriële enzym. ‘Hieruit bleek dat bijvoorbeeld de remmer Carbidopa tienduizend keer effectiever is bij het menselijke decarboxylase dan bij het bacteriële enzym’, zegt El Aidy. Het bacteriële enzym wordt dus nauwelijks geremd.

Door dit alles stelde het onderzoeksteam de hypothese op dat het enzym tyrosine decarboxylase uit bacteriën de biologische beschikbaarheid van levodopa bij Parkinsonpatiënten vermindert. Om dit te bevestigen onderzochten zij ontlasting van patiënten die een normale of een hoge dosis levodopa nodig hadden. Zij vonden een correlatie tussen de hoeveelheid bacterieel tyrosine decarboxylase en de behoefte aan een hogeren dosis van het middel. ‘Maar dat was in de ontlasting. Omdat levodopa al in de dunne darm wordt opgenomen was dit nog geen hard bewijs voor onze hypothese. We hebben onze waarneming bevestigd door te laten zien dat als er meer van dit bacteriële enzym in de dunne darm van ratten zit, de concentratie levodopa in hun bloed lager is’, legt El Aidy uit.

Een andere belangrijke ontdekking uit het onderzoek is dat er een positieve correlatie is tussen de duur van de ziekte en de hoeveelheid bacterieel tyrosine decarboxylase. Sommige Parkinsonpatiënten krijgen te maken met een sterke toename van de groei van Enterococcus bacteriën in de dunne darm, veroorzaakt door protonenpomp remmers die ze slikken als maagbeschermer. Dat zorgt bij een deel van hen voor een vicieuze cirkel, die er voor zorgt dat ze steeds hogere dosis levodopa en decarboxylase remmers moeten slikken.

De conclusie van El Aidy is dat de aanwezigheid van het bacteriële tyrosine kinase enzym kan verklaren waarom sommige Parkinsonpatiënten meer levodopa moeten slikken om de symptomen van de ziekte te bestrijden. ‘En dat is een probleem voor de patiënten, omdat een hogere dosis zorgt voor meer dyskinesie, de onwillekeurige bewegingen die een belangrijke bijwerking van de behandeling zijn.’

Referentie: Sebastiaan P. van Kessel, Alexandra K. Frye, Ahmed O. El-Gendy, Maria Castejon, Ali Keshavarzian, Gertjan van Dijk and Sahar El Aidy: Gut bacterial tyrosine decarboxylases restrict levels of levodopa in the treatment of Parkinson’s disease. Nature Communications, 18 January 2019