Decoding intestinal barrier dynamics: in vitro models to study the microbiota-independent and -dependent effects of non-digestible carbohydrates and human milk oligosaccharides

Het ontrafelen van de dynamiek van de darmbarrière

De intestinale barrière is essentieel voor het behoud van darmhomeostase doordat zij opname van voedingsstoffen reguleert en schadelijke stoffen tegenhoudt. Niet-verteerbare koolhydraten (NDCs) en humane melk-oligosacchariden (hMOs) zijn belangrijke modulatoren van deze barrièrefunctie, via directe effecten op epitheelcellen of indirecte effecten door microbiële fermentatie. Hun werkingsmechanismen zijn echter nog onvoldoende begrepen.

Dit proefschrift van Xiaochen Chen beschrijft de ontwikkeling van geavanceerde in vitro modellen om interacties tussen oligosacchariden, microbiota en darmepitheel te onderzoeken. Een neuro-epitheliaal co-kweeksysteem combineerde intestinale epitheelcellen met zenuwcellen om microbiota-onafhankelijke effecten te bestuderen. Dit model liet zien dat zenuwcellen de epitheliale integriteit ondersteunen en dat hMOs dit effect konden aanvullen of vervangen, afhankelijk van de aard van de barrièreverstoring.

Daarnaast werd een innovatief microbe-gastheer interactiemodel ontwikkeld met alginaatcapsules beladen met microbiota van zuigelingen of volwassenen. Dit systeem maakte dynamische fermentatie van NDCs of hMOs mogelijk, terwijl de barrièrefunctie in real time werd gevolgd via Electric Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS). De resultaten toonden leeftijdsafhankelijke metabolische profielen: volwassen microbiota produceerden meer butyraat, wat leidde tot een betere barrièrebescherming dan microbiota van zuigelingen.

Deze modellen bieden nieuwe inzichten in hoe oligosaccharidestructuur en microbiële samenstelling de darmbarrièrefunctie beïnvloeden. De bevindingen ondersteunen het gebruik van deze in vitro systemen als waardevolle instrumenten voor het ontwikkelen van gerichte voedingsinterventies ter bevordering van darmgezondheid in verschillende levensfasen.

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/082ba920-f548-4e14-97f0-ffcf7ca03958