Additieven, zoetstoffen en afwasmiddel beïnvloeden microbioom

Voeding beïnvloedt darmmicrobioom

Het darmmicrobioom wordt beïnvloedt door diverse factoren. Een van de belangrijkste is voeding, en dan met name de hoeveelheid voedingsvezels die iemand binnenkrijgt. Voedingsvezels worden niet verteerd, maar in de dikke darm door bacteriën gefermenteerd. Daarbij ontstaan belangrijke metabolieten, zoals korteketenvetzuren (KKVZ). Een hoge productie van KKVZ, met name boterzuur of butyraat, wordt algemeen gezien als een belangrijke biomarker voor een goede gezondheid.

Additieven komen via voeding terecht in de darmen

Veel voeding bevat tegenwoordig additieven of zoetstoffen. Deze worden toegevoegd om de smaak, geur of kleur te verbeteren, levensmiddelen langer houdbaar te maken of om de hoeveelheid calorieën te verminderen. Dergelijke stoffen komen echter ook in de darmen terecht – net als veel gebruikte producten als tandpasta of afwasmiddel –, waar zij in contact komen met de darmmicrobioom.

Onderzoek naar invloed additieven, zoetstoffen en hygiëneproducten

Onderzoekers van de Universiteit van Glasgow hebben gekeken wat de invloed is van acht veelgebruikte additieven (maltodextrine, carboxymethylcellulose, polysorbaat-80,  kappa-carrageen, natriumbenzoaat, natriumsulfiet, titaniumdioxide, cinnamaldehyde), drie zoetstoffen (aspartaam, sucralose en stevia) en van tandpasta en afwasmiddel op het menselijke darmmicrobioom (1). Daarbij is onderzocht wat het effect is op de diversiteit en samenstelling van het microbioom en op het vermogen om voedingsvezel te fermenteren tot KKVZ.

Opzet onderzoek

Voor het onderzoek werden ontlastingsmonsters gebruikt van 13 gezonde jonge volwassenen. Het onderzoek werd in vitro uitgevoerd via batch fermentatie. Bij batch fermentatie wordt in een gesloten systeem een substraat toegevoegd aan een ontlastingsmonster en na fermentatie gekeken wat het effect was. Het effect van elk additief op de individuele ontlastingsmonster werd na 24 uur bestudeerd (t=24) en vergeleken werd met de controle (t=0).

Wisselend effect

Het effect van de verschillende additieven op de samenstelling van de microbiota en de productie van KKVZ was erg wisselend. Het effect kon bovendien negatief, positief of neutraal uitpakken. Zo beïnvloedden tandpasta, stevia en carboxymethylcellulose de algemene samenstelling van de microbiota en het vermogen om KKVZ te produceren niet of nauwelijks.

Diversiteit van het microbioom

Van alle geteste stoffen zorgde met name afwasmiddel voor een significante afname van de diversiteit van het darmmicrobioom, gevolgd door cinnamaldehyde. Ook sucralose en titaniumdioxide zorgden voor een significante vermindering, maar dit effect was minder groot.

De diversiteit van het microbioom nam juist toe onder invloed van stevia.

Verandering van de samenstelling

Sucralose, cinnamaldehyde, titaniumdioxide, polysorbaat-80 , kappa-carrageenan, natriumsulfiet en afwasmiddel zorgden voor een duidelijke verschuiving in de samenstelling van de microbiota op het niveau van bacteriegroepen: dit effect was het grootst bij afwasmiddel, gevolgd door cinnamaldehyde. Zo nam de hoeveelheid bacteriestammen uit de groepen Escherichia/Shigella en Klebsiella toe onder invloed van onder meer afwasmiddel en cinnamaldehyde en namen bacteriegroepen uit de familie Firmicutes, zoals Faecalibacterium, Subdoligranulum, juist af.  Wanneer op stamniveau gekeken werd, viel onder meer op dat maltodextrine en natriumbenzoaat zorgden voor een afname van de concentratie van de pathogene bacterie E.coli, terwijl cinnamaldehyde, natriumsulfiet en afwasmiddel de groei hiervan stimuleerden.

Invloed op hoeveelheid bifidobacteriën

Bifidobacteriën zijn belangrijke producenten van KKVZ en helpen bijvoorbeeld bij de productie van vitamine B in de darmen. Mede daarom bevatten veel probiotica bifidobacteriën.

De groei van Bifidobacterium-soorten nam toe onder invloed van maltodextrine, zoetstof met aspartaam en natriumbenzoaat, terwijl natriumsulfiet,  kappa-carrageen, polysorbaat-80 en afwasmiddel de groei hiervan juist remden.

Korteketenvetzuren

Maltodextrine en zoetstof met aspartaam zorgden voor de grootste toename van de totale hoeveelheid KKVZ, terwijl afwasmiddel zorgde voor de laagste. Dat is logisch, aangezien maltodextrine en zoetstof met aspartaam ook zorgen voor een toename van het aantal bifidobacteriën, die voedingsvezels omzetten in KKVZ. Zo nam de hoeveelheid van het KKVZ azijnzuur toe bij maltodextrine en zoetstof met aspartaam, maar verminderde bij afwasmiddel en natriumsulfiet. Het KKVZ propionzuur nam eveneens toe onder invloed van maltodextrine en zoetstof met aspartaam, maar ook bij natriumsulfiet en polysorbaat-80. Cinnamaldehyde en afwasmiddel zorgden daarentegen voor een significante afname van de productie van het KKVZ boterzuur.  

Het positieve effect van maltodextrine op zowel de samenstelling van de darmmicrobiota als de productie van KKVZ kan verklaard worden uit het feit dat het een keten van glucosemoleculen is, die een prebiotisch effect heeft in de darmen.

Mogelijke gevolgen voor de gezondheid

Een lage microbiële diversiteit en een verminderd vermogen om KKVZ te produceren komen onder andere voor bij mensen met darmontstekingsziekten, diabetes en obesitas. Zo is bekend dat mensen met de ziekte van Crohn een microbioom hebben met minder Firmicutes. In eerder onderzoek is er al een link gevonden tussen bepaalde additieven en hun invloed op het microbioom enerzijds en gezondheidsproblemen anderzijds: zo is er een verband tussen carboxymethylcellulose en polysorbaat-80 met obesitas en prikkelbaredarmsyndroom (2) en zouden aspartaam en sucralose kunnen zorgen voor glucose-intolerantie (een voorbode van diabetes type 2) (3). Volgens een derde, epidemiologisch onderzoek zou de afname van hart- en vaatziekten in Westerse landen deels te danken zijn aan de enorme toename van het aantal huishoudens met een vaatwasser sinds de jaren zestig. Vaatwassers spoelen grondiger na, waardoor er minder resten afwasmiddel achterblijven op servies. (4)

Rekening houden met additieven, zoetstoffen en afwasmiddel bij behandeling van ziekte?

Dit onderzoek laat zien dat additieven in voeding, zoetstoffen en een veelgebruikt product als afwasmiddel mogelijk grote invloed kunnen hebben op ons darmmicrobioom en daarmee op de gezondheid. Het onderzoek is echter gedaan door middel van in vitro batch fermentatie, wat geen exacte simulatie is van de fysiologie van de darmen. Niettemin biedt dit onderzoek interessante inzichten, met name met het oog op de therapeutische behandeling van bijvoorbeeld metabole aandoeningen of darmontstekingsziekten, zoals de ziekte van Crohn.

Referenties

1) Gerasimidis, K., Bryden, K., Chen, X., Papachristou, E., Verney, A., Roig, M., ... & Parrett, A. (2019). The impact of food additives, artificial sweeteners and domestic hygiene products on the human gut microbiome and its fibre fermentation capacity. European journal of nutrition, 1-18.

2) Reardon, S. (2015). Food preservatives linked to obesity and gut disease. Nature News.

3) Suez, J., Korem, T., Zeevi, D., Zilberman-Schapira, G., Thaiss, C. A., Maza, O., ... & Elinav, E. (2014). Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature, 514(7521), 181-186.

4) Rhodes, J. M. (2018). Dietary exposure to emulsifiers and detergents and the prevalence of cardiovascular disease. QJM: An International Journal of Medicine, 111(5), 283-286.

‍