Copyright
Winclove
.svg)
Darmbacteriën beïnvloeden onze mitochondriën en daarmee de energievoorziening van onze cellen, met grote gevolgen voor het metabolisme.
Mitochondriën worden vaak de energiefabrieken van onze cellen genoemd. Ze zijn onmisbaar voor het omzetten van voedingsstoffen in adenosinetrifosfaat (ATP), de directe energiebron die al onze lichaamsprocessen aandrijft. Minder bekend is dat het darmmicrobioom, de miljarden bacteriën in ons maagdarmkanaal, een belangrijke rol speelt in de regulatie van deze energiefabrieken. Via metabolieten, immuunactivatie en de regulatie van oxidatieve stress beïnvloeden darmbacteriën de werking van mitochondriën.
Wat zijn mitochondriën?
Mitochondriën zijn onderdeel van bijna al onze lichaamscellen. Hun voornaamste taak is het omzetten van voedingsstoffen zoals glucose, vetzuren en eiwitten in ATP, de universele energie van het lichaam. Wanneer mitochondriën goed functioneren, is ons lichaam in staat om soepel te schakelen tussen verschillende brandstoffen. Als deze energiefabrieken verstoord raken, kan dat gevolgen hebben voor vrijwel alle processen in het lichaam, van spierkracht tot stofwisseling en van hersenfunctie tot immuunreacties.
Mitochondriën en metabole gezondheid
Wanneer de mitochondriële functie verstoord raakt, vermindert de flexibiliteit in het metabolisme. In plaats van te schakelen tussen verschillende brandstoffen, valt de productie van energie in de cel vaker terug op het ‘basisprogramma’: anaerobe glucoseverbranding. Dit levert minder energie op, waardoor vermoeidheid ontstaat, en leidt tot verhoogde opslag van circulerende vetzuren die niet worden verbrand, met name in de lever. Ook wordt hierdoor de insulinesignalering verstoord, met insulineresistentie als gevolg. Omdat insuline zowel de glucose-opname als de vetopslag reguleert, ontstaat een vicieuze cirkel die bijdraagt aan verdere metabole verstoring en leververvetting. Mitochondriale disfunctie wordt steeds vaker gezien als een centrale factor in metabole aandoeningen zoals obesitas, diabetes type 2 en het metabool syndroom.
Korteketenvetzuren: brandstof en signaalmoleculen
Een van de belangrijkste manieren waarop het darmmicrobioom mitochondriën beïnvloedt, is via de productie van korteketenvetzuren (KKVZ) zoals acetaat, propionaat en butyraat. Deze vetzuren ontstaan bij de fermentatie van voedingsvezels in de dikke darm.
Butyraat is een belangrijke brandstof voor colonocyten, de epitheelcellen in de darmwand. Maar KKVZ reiken verder: ze bereiken via de bloedbaan ook andere organen en cellen en worden daar opgenomen in mitochondriën om direct energie te leveren.
Naast brandstof werken KKVZ als signaalmoleculen. Ze binden aan receptoren (zoals GPR41 en GPR43) en beïnvloeden zo de activiteit van mitochondriën, de insulinegevoeligheid en de vetopslag. Onderzoek laat zien dat KKVZ de biogenese van mitochondriën stimuleren: het proces waarbij nieuwe mitochondriën worden aangemaakt. Dit draagt bij aan een efficiëntere energiehuishouding en metabole flexibiliteit.
Een vezelrijk dieet dat de productie van KKVZ stimuleert, draagt dus bij aan voldoende aanmaak van gezonde mitochondriën.
Endotoxemie als rem op de energiefabrieken
Naast gunstige effecten kan het darmmicrobioom ook een negatieve invloed uitoefenen op mitochondriën. Dit gebeurt vooral wanneer de darmbarrière verstoord raakt. Bij een verhoogde darmdoorlaatbaarheid kunnen bacteriële bestanddelen zoals lipopolysacchariden (LPS) uit de celwand van gramnegatieve bacteriën in de bloedbaan terechtkomen. Dit fenomeen heet endotoxemie.
LPS activeert het immuunsysteem en leidt tot een lage, chronische ontstekingsgraad. Hierdoor komen ontstekingsstoffen (cytokinen) vrij die de normale werking van mitochondriën verstoren. Ze zorgen er bijvoorbeeld voor dat mitochondriën minder goed zuurstof kunnen gebruiken om glucose en vetten te verbranden, met metabole ontregeling tot gevolg. Chronische endotoxemie is in verband gebracht met metabole leefstijlaandoeningen zoals obesitas, insulineresistentie en diabetes type 2.
stress: vriend en vijand
Mitochondriën hebben zuurstof nodig om efficiënt energie te produceren. Tijdens dit proces wordt een klein deel van de zuurstofmoleculen omgezet in reactieve zuurstofdeeltjes. Dit zijn vrije radicalen die schade veroorzaken aan de cel. Normaal gesproken wordt dit in balans gehouden door de aanwezigheid van antioxidanten, maar bij een verstoring in de balans ontstaat oxidatieve stress. Het gevolg is schade aan zowel de cel als de mitochondriën.
Het darmmicrobioom speelt hierin een dubbele rol. Enerzijds kan het mitochondriën beschermen tegen schade, doordat KKVZ en andere bacteriële metabolieten de productie van antioxidatieve enzymen stimuleren. Anderzijds is een dysbiose (een verstoorde balans in het darmmicrobioom) mogelijk schadelijk, omdat de productie van schadelijke metabolieten toeneemt en die van gunstige stoffen afneemt. Dit versterkt oxidatieve stress en vermindert de capaciteit van mitochondriën om energie te produceren.
Oxidatieve stress en mitochondriale disfunctie versterken elkaar nog eens: beschadigde mitochondriën lekken meer vrije radicalen, wat weer leidt tot verdere schade. Daardoor ontstaan een verminderde vetverbranding, hogere bloedsuikerspiegels en chronische ontstekingen. Samen vormen die veranderingen de voedingsbodem voor metabole ziekten zoals obesitas, insulineresistentie, leververvetting en diabetes type 2.
Hoe het darmmicrobioom bijdraagt aan gezonde mitochondriën
Het goede nieuws is dat leefstijlinterventies die het darmmicrobioom ondersteunen, ook een positief effect hebben op mitochondriën:
Door voeding, beweging en probiotica als interventie te combineren, ondersteun je niet alleen de darmgezondheid, maar ook de werking van mitochondriën. Dit draagt bij aan een betere metabole gezondheid en meer vitaliteit op de lange termijn.
Referenties
1. Zhao H, Qiu X, Wang S, Wang Y, Xie L, Xia X, Li W. Multiple pathways through which the gut microbiota regulates neuronal mitochondria constitute another possible direction for depression. Front Microbiol. 2025 Apr 17;16:1578155. doi: 10.3389/fmicb.2025.1578155. PMID: 40313405; PMCID: PMC12043685.
2. Qiao L, Yang G, Wang P, Xu C. The potential role of mitochondria in the microbiota-gut-brain axis: Implications for brain health. Pharmacol Res. 2024 Nov;209:107434. doi: 10.1016/j.phrs.2024.107434. Epub 2024 Sep 25. PMID: 39332752.
3. Zachos KA, Gamboa JA, Dewji AS, Lee J, Brijbassi S, Andreazza AC. The interplay between mitochondria, the gut microbiome and metabolites and their therapeutic potential in primary mitochondrial disease. Front Pharmacol. 2024 Jul 25;15:1428242. doi: 10.3389/fphar.2024.1428242. PMID: 39119601; PMCID: PMC11306032.
4. Zhang L, Wang P, Huang J, Xing Y, Wong FS, Suo J, Wen L. Gut microbiota and therapy for obesity and type 2 diabetes. Front Endocrinol (Lausanne). 2024 Mar 26;15:1333778. doi: 10.3389/fendo.2024.1333778. PMID: 38596222; PMCID: PMC11002083.
5. Salgaço MK, Oliveira LGS, Costa GN, Bianchi F, Sivieri K. Relationship between gut microbiota, probiotics, and type 2 diabetes mellitus. Appl Microbiol Biotechnol 2019; 103: 9229–38.
6. Püschel GP, Klauder J, Henkel J. Macrophages, Low-Grade Inflammation, Insulin Resistance and Hyperinsulinemia: A Mutual Ambiguous Relationship in the Development of Metabolic Diseases. J Clin Med 2022; 11: 4358.
7. Janssen AWF, Kersten S. The role of the gut microbiota in metabolic health. FASEB J 2015; 29: 3111–23.
8. Kimura, I., Ozawa, K., Inoue, D. et al. The gut microbiota suppresses insulin-mediated fat accumulation via the short-chain fatty acid receptor GPR43. Nat Commun 4, 1829 (2013).
9. Ribeiro FM, Petriz B, Marques G, Kamilla LH, Franco OL. Is There an Exercise-Intensity Threshold Capable of Avoiding the Leaky Gut? Front Nutr 2021; 8: 627289.
Weiss GA, Hennet T. Mechanisms and consequences of intestinal dysbiosis. Cell Mol Life Sci. 2017
10. Patricia Pereira Almeida, Ana Lúcia Tavares-Gomes, Milena Barcza Stockler-Pinto, Relaxing the “second brain”: nutrients and bioactive compounds as a therapeutic and preventive strategy to alleviate oxidative stress in the enteric nervous system, Nutrition Reviews, Volume 80, Issue 11, November 2022, Pages 2206–2224
11. Sabico S, Al-Mashharawi A, Al-Daghri NM, et al. Effects of a multi-strain probiotic supplement for 12 weeks in circulating endotoxin levels and cardiometabolic profiles of medication naïve T2DM patients: a randomized clinical trial. J Transl Med 2017; 15: 249.
12. Sabico S, Al-Mashharawi A, Al-Daghri NM, et al. Effects of a 6-month multi-strain probiotics supplementation in endotoxemic, inflammatory and cardiometabolic status of T2DM patients: A randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Clin Nutr 2018; published online Aug 17.
13. Horvath A, Leber B, Feldbacher N, et al. Effects of a multispecies synbiotic on glucose metabolism, lipid marker, gut microbiome composition, gut permeability, and quality of life in diabesity: a randomized, double-blind, placebo-controlled pilot study. Eur J Nutr 2020; 59: 2969–83.