Doorzichtig zebravisje laat beweging van darmbacteriën zien

Bacteriën die opstomen door het darmstelsel zijn voor het eerst gefilmd. Op de maximaal 14 seconden lange filmpjes die biologen uit Washington maakten, is te zien hoe ze zwemmen, en hoe ze zich vastklampen aan stukjes halfverteerd voedsel (Proceedings of the National Academy of Sciences, online 23 april). De opnames tonen de ingewanden van zebravissen, maar in mensendarmen gaat het net zo.

De onderzoekers, van Washington University School of Medicine, hopen dat ze met hun nieuwe filmtechniek kunnen laten zien hoe de beweging van de bacteriën bijdraagt aan hun werking in de darm. In deze eerste analyse laten ze alvast zien dat de darmcellen anders reageren op zwemmende bacteriën dan op inactieve.

De Amerikanen filmden de ingewanden van pasgeboren, doorzichtige zebravisjes. De bacteriën bleken opvallend snel op te rukken. Een halve dag nadat de zebravissen uit het ei gekomen waren en ze de eerste bacteriën via hun anus binnenkregen, doken de micro-organismen al vlakbij de maag op. De bacteriën halen een topsnelheid van twaalf lichaamslengtes per seconde, oftewel 8,6 centimeter per uur. Zo snel zwemmen ze echter niet continu: veel bacteriën waren aangemeerd op stukjes voedsel, op brokjes slijm en op dode darmcellen. Zo zorgen de micro-organismen ervoor dat ze niet naar buiten spoelen, vermoeden de onderzoekers.

Het lastigste deel van het werk was om de vissenembryo’s voor het experiment van een welomschreven darmflora te voorzien. Normaal pikken jonge dieren hun darmflora op uit hun omgeving – mensenbaby’s krijgen hem bij de geboorte door contact met de vagina en anus van de moeder. Om die automatische gang van zaken te voorkomen, moesten de vissen steriel blijven.

Het recept vergt het steriel wegsnijden van ei- en zaadcellen uit gedode vissen en vervolgens vele rondes van wassen en ontsmetten van de embryo’s en alles waarmee ze in aanraking komen. Op het laatst werden de visjes gebaad in hun nieuwe darmflora: een monocultuur van Pseudomonas aeruginosa-bacteriën.

De experimenten moeten de interactie tussen darmflora en gastheer ophelderen. En daar gebeuren onverwachte dingen, ontdekte de onderzoeksgroep onder leiding van Jeff Gordon al eerder. Vorig jaar kwamen ze er bijvoorbeeld achter dat dikke mensen een andere darmflora hebben dan dunne. Gordon en co lieten bovendien zien dat 59 genen die betrokken zijn bij vertering en immuunreacties, in het spijsverteringskanaal op dezelfde manier gereguleerd worden in zebravis en muis – ook als die darmflora bestaat uit een monocultuur van Pseudomonas. Die ongebruikelijke darmflora (normaal bestaat de flora uit honderden soorten) kan dus model staan voor de manier waarop gewervelden met hun darmbacteriën omgaan, vindt Gordon. Hester van Santen

De video’s staan op pnas.org onder ‘Early edition’, in de Supplementary Information bij de publicatie van Rawls et al.