Coeliakie: nieuwe gegevens over de effecten van gluten

Vandaag is het Internationale Dag van de Coeliakie. Coeliakie is een chronische auto-immuunziekte die ongeveer 1% van de wereldbevolking treft. Het wordt veroorzaakt door de consumptie van gluteneiwitten uit tarwe, gerst, rogge en sommige soorten haver. Een glutenvrij dieet beschermt patiënten met coeliakie tegen ernstige darmschade.

Samen met collega's kon scheikundige Dr. Veronica Dodero van de Universiteit van Bielefeld nieuwe details identificeren over hoe bepaalde moleculen afgeleid van gluten het lekkende darmsyndroom bij coeliakie veroorzaken.

De belangrijkste ontdekking van het onderzoek: een bepaald eiwitfragment gevormd tijdens actieve coeliakie vormt nanostructuren, zogenaamde oligomeren, en hoopt zich op in een model van darmepitheelcellen. De technische naam van dit molecuul is 33-meer gedeamideerd gliadinepeptide (DGP). Het onderzoeksteam ontdekte dat de aanwezigheid van DGP-oligomeren de goed gesloten darmwand kan openen, wat kan leiden tot het lekkende darmsyndroom.

Het onderzoek is gepubliceerd in de angewandte Chemie International Edition.

Tarwepeptiden die een lekkende darm veroorzaken

Als we tarwe eten, kan ons lichaam de gluteneiwitten niet volledig afbreken. Dit kan leiden tot de vorming van grote glutenfragmenten (peptiden) in onze darmen. In gevallen van actieve coeliakie hebben onderzoekers ontdekt dat het enzym tissue transglutaminase 2 (tTG2), aanwezig bij mensen, een specifiek glutenpeptide modificeert, resulterend in de vorming van een 33-meer DGP. Dit gebeurt meestal in een deel van onze darmen dat de lamina propria wordt genoemd. Uit recent onderzoek is echter gebleken dat dit proces ook in de darmwand kan plaatsvinden.

Een elektronenmicroscoopfoto van het onderzoek toont het problematische 33-meer DGP-peptide met scherpe structuren die de darmbarrière kunnen openen. Bron: Universiteit Bielefeld

"Ons interdisciplinaire team karakteriseerde de vorming van 33-meer DGP-oligomeren met behulp van microscopie met hoge resolutie en biofysische technieken. We vonden een verhoogde permeabiliteit in een model van darmcellen wanneer DGP zich ophoopt", meldt Dr. Maria Georgina Herrera, eerste auteur van de studie. Ze is onderzoeker aan de Universiteit van Buenos Aires in Argentinië en was postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Bielefeld.

Als de darmbarrière wordt doorbroken

Het lekkende darmsyndroom treedt op wanneer de bekleding van de darmen doorlaatbaar wordt, waardoor schadelijke stoffen in de bloedbaan terecht kunnen komen, wat kan leiden tot ontstekingsreacties en diverse ziekten. In het geval van coeliakie bestaat er discussie over de vroege stadia van verhoogde permeabiliteit. De leidende theorie suggereert dat chronische ontstekingen bij coeliakie leiden tot lekkende darmen.

Er is echter een tweede theorie die suggereert dat de effecten van gluten op de cellen van de darmwand de oorzaak zijn. Volgens deze opvatting beschadigen gluten rechtstreeks de cellen van de darmwand, waardoor ze doorlaatbaar worden, wat chronische ontstekingen veroorzaakt en mogelijk leidt tot coeliakie bij daarvoor gevoelige personen.

Maar aangezien gluten dagelijks worden geconsumeerd, wat zijn dan de moleculaire triggers die leiden tot lekkende darmen bij patiënten met coeliakie? Als oligomeren van 33-meer DGP worden gevormd, kunnen ze het epitheelcelnetwerk beschadigen, waardoor glutenpeptiden, bacteriën en andere toxines massaal in de bloedbaan terecht kunnen komen, wat kan leiden tot ontstekingen en, in het geval van coeliakie, een auto-immuunreactie.

"Onze bevindingen versterken de medische hypothese dat de verstoring van de epitheliale barrière veroorzaakt door glutenpeptiden de oorzaak is, en niet het resultaat, van de immuunrespons bij patiënten met coeliakie", zegt hoofdauteur Dr. Veronica Dodero van het Afdeling Scheikunde aan de Universiteit van Bielefeld.

Het verband tussen 33-mer DGP en coeliakie

Humane leukocytantigenen (HLA) zijn eiwitten die op het oppervlak van cellen in het lichaam worden aangetroffen. Ze spelen een belangrijke rol in het immuunsysteem en helpen het onderscheid te maken tussen de eigen cellen en vreemde stoffen zoals bacteriën of virussen.

Bij coeliakie zijn twee specifieke HLA-eiwitten, namelijk HLA-DQ2 en HLA-DQ8, sterk geassocieerd met de ziekte. De 33-mer DGP komt perfect overeen met HLA-DQ2 of HLA-DQ8 en veroorzaakt een immuunreactie die leidt tot ontsteking en atrofie van de villi van de dunne darm. Deze sterke interactie verandert DGP in wat wetenschappers een superantigeen noemen. Voor mensen die lijden aan coeliakie is een glutenvrij dieet de enige levenslange therapie.