Je darmen zijn direct verbonden met je hersenen, door een nieuw ontdekt neuron circuit

De menselijke darm is bekleed met meer dan 100 miljoen zenuwcellen – het is praktisch een brein op zichzelf. En inderdaad, de darm praat eigenlijk met de hersenen, het vrijgeven van hormonen in de bloedbaan die, in de loop van ongeveer 10 minuten, ons vertellen hoe hongerig het is, of dat we beter niet een hele pizza hebben gegeten. Maar uit een nieuwe studie blijkt dat de darmen een veel directere verbinding met de hersenen hebben via een neuraal circuit dat hen in staat stelt signalen in luttele seconden door te geven. De bevindingen zouden kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor obesitas, eetstoornissen, en zelfs depressie en autisme – die allemaal in verband zijn gebracht met een slecht functionerende darm.

De studie onthult “een nieuwe reeks paden die darmcellen gebruiken om snel te communiceren met … de hersenstam,” zegt Daniel Drucker, een clinicus-wetenschapper die darmstoornissen bestudeert aan het Lunenfeld-Tanenbaum Research Institute in Toronto, Canada, die niet betrokken was bij het werk. Hoewel er nog veel vragen overblijven voordat de klinische implicaties duidelijk worden, zegt hij: “Dit is een cool nieuw stukje van de puzzel.”

In 2010 deed neurowetenschapper Diego Bohórquez van Duke University in Durham, North Carolina, een opzienbarende ontdekking toen hij door zijn elektronenmicroscoop keek. Enteroendocriene cellen, die de bekleding van de darm verzorgen en hormonen produceren die de spijsvertering bevorderen en de honger onderdrukken, hadden uitsteeksels in de vorm van voetjes die lijken op de synapsen die neuronen gebruiken om met elkaar te communiceren. Bohórquez wist dat de entero-endocriene cellen hormonale boodschappen naar het centrale zenuwstelsel kunnen sturen, maar hij vroeg zich ook af of ze met de hersenen kunnen “praten” door middel van elektrische signalen, zoals neuronen dat doen. Als dat zo was, zouden ze de signalen moeten zenden via de nervus vagus, die van de darm naar de hersenstam loopt.

Hij en collega’s injecteerden een fluorescerend rabiësvirus, dat via neuronale synapsen wordt overgebracht, in de dikke darm van muizen en wachtten tot de entero-endocriene cellen en hun partners zouden oplichten. Die partners bleken vagale neuronen te zijn, melden de onderzoekers vandaag in Science.

In een petrischaal reikten enteroendocriene cellen uit naar vagale neuronen en vormden synaptische verbindingen met elkaar. De cellen spoten zelfs glutamaat uit, een neurotransmitter die betrokken is bij reuk en smaak, die de vagale neuronen binnen 100 milliseconden oppikten – sneller dan een oogwenk.

Dat is veel sneller dan hormonen via de bloedbaan van de darm naar de hersenen kunnen reizen, zegt Bohórquez. De traagheid van de hormonen kan verantwoordelijk zijn voor het falen van veel eetlustremmers die zich op hen richten, zegt hij. De volgende stap is om te bestuderen of deze darm-hersensignalering de hersenen belangrijke informatie verschaft over de voedingsstoffen en de calorische waarde van het voedsel dat we eten, zegt hij.

Er zijn enkele voor de hand liggende voordelen van supersnelle darm-hersensignalering, zoals het detecteren van gifstoffen en vergif, maar er kunnen ook andere voordelen zijn aan het in real time voelen van de inhoud van onze darmen, zegt hij. Wat die ook zijn, er is een goede kans dat de voordelen al oud zijn – darmzintuigcellen dateren van een van de eerste meercellige organismen, een plat wezen genaamd Trichoplax adhaerens, dat ruwweg 600 miljoen jaar geleden ontstond.

Extra aanwijzingen over hoe darmzintuigcellen ons vandaag de dag van nut zijn, zijn te vinden in een aparte studie, vandaag gepubliceerd in Cell. Onderzoekers gebruikten lasers om de zintuigneuronen te stimuleren die de darm bij muizen induceren, wat belonende sensaties opwekte die de knaagdieren hard probeerden te herhalen. De laserstimulatie verhoogde ook de niveaus van een stemmingsbevorderende neurotransmitter genaamd dopamine in de hersenen van de knaagdieren, vonden de onderzoekers.

Gecombineerd helpen de twee papers verklaren waarom het stimuleren van de nervus vagus met elektrische stroom ernstige depressie bij mensen kan behandelen, zegt Ivan de Araujo, een neurowetenschapper aan de Icahn School of Medicine van Mount Sinai in New York City, die de Cell-studie leidde. De resultaten kunnen ook verklaren waarom eten ons, op een fundamenteel niveau, een goed gevoel geeft. “Hoewel deze neuronen zich buiten de hersenen bevinden, passen ze perfect in de definitie van beloningsneuronen” die motivatie aandrijven en plezier verhogen, zegt hij.