Even de cellen hun groenteprakje geven

Voeding Voedsel activeert genen in de darmcellen, maar welke? Onderzoekers voeren gekweekte cellen groenten.

Een paar keer per jaar fietst voedingsonderzoeker Robert Vreeburg naar de supermarkt voor broccoli, appels, tomaten en champignons. Niet om zelf op te eten, maar om ze fijngemalen en verdund te voeren aan gekweekte darmwandjes in buisjes. “De prutjes houd ik vier uur op de laag darmcellen”, vertelt hij bij het instituut Food & Biobased Research van Wageningen UR. “Daarna spoel ik ze weg en bestudeer ik het effect.”

Al jaren isoleren voedingsonderzoekers bepaalde stoffen uit voedingsmiddelen en doen ze daar vervolgens onderzoek mee. Zo weten ze bijvoorbeeld welke biochemische processen glucosinaten uit broccoli in celkweken, dieren en mensen in gang zetten. Of quercetine uit appel. Maar daarmee weten ze nog niet hoe een complete appel of broccoliroosje de darmcellen aan het werk zetten. Daar zit méér in dan alleen die stoffen, dus dat kan wel weer heel anders verlopen. De natuurlijke concentratie van een stof in een voedingsmiddel ligt vaak ook lager dan de concentratie waarmee stoffen getest worden.

Vreeburg heeft nu met collega Jurriaan Mes een methode ontworpen om te onderzoeken welke genen er actief worden in darmcellen als die hele voedingsmiddelen gevoerd krijgen, gepureerd weliswaar, maar het hele product. Zij hopen zo uiteindelijk zogenaamde food signatures te kunnen leveren: ‘vingerafdrukken’ van een appel, peer of graanreep, die in één oogopslag aangeven welke clusters van genen ze stimuleren of juist remmen. Belangrijk, want zulke biochemische processen beïnvloeden de gezondheid.

Vreeburg en Mes hebben in eerste instantie gekeken naar het effect van hun groenteprutjes op vier ‘afweergenen’ in de darmwandjes. Het verdunde broccoliprutje zorgde voor vier keer meer activiteit van een gen betrokken bij ontgiftiging; waarschijnlijk vanwege de glucosinaten die erin zitten, want losse glucosinaten hebben dat effect ook. Appel en broccoli stimuleerden beide een gen dat darmwandcellen aan elkaar laat sluiten zodat er geen bacteriën meer door kunnen. En champignon stimuleerde als enige een gen dat is betrokken bij ontstekingen en spierverslapping. In champignon zitten dezelfde celwandbestanddelen (bètaglucanen) die ook in sommige schadelijke schimmels zitten.

“Het lijkt paradoxaal dat licht giftige stoffen gezond zijn”, zegt Juriaan Mes. “Maar door met groenten en fruit afweerreacties steeds een beetje in gang te zetten, houden de cellen echt schadelijke stoffen en organismen gemakkelijker buiten. Cellen blijven zogezegd alerter.” Voedingsonderzoekers vermoeden nu dat mede daarom groenten en fruit zo gezond zijn. Dit is een van de onverwachte inzichten die dit onderzoeksveld, nutrigenomics geheten, heeft opgeleverd.

De darmcellen voor de nieuwe test, genaamd Caco-2 cellen, zijn vijfenveertig jaar geleden geïsoleerd uit de dikke darm van een blanke Amerikaan. Sindsdien kweken allerlei laboratoria in de wereld er darmwandjes van. In Wageningen groeien die wandjes – één cellaag dik – in buisjes op poreuze bodempjes iets kleiner dan een pinknagel. Talloze malen hebben verschillende laboratoria deze Caco-2 darmwandjes al blootgesteld aan medicijnen, om vervolgens medicijnen met het gewenste biochemische effect in proefdieren en mensen te testen.

“Aanvankelijk verklaarden veel mensen ons voor gek dat we hiermee groenten en fruit gingen testen”, zegt Vreeburg. “De concentraties van voedingsstoffen zouden te laag zijn om effecten te meten. Maar we zijn er nu dus toch in geslaagd hun effecten op genen te bepalen.” Hun eerste publicatie met de vier afweergenen verscheen begin dit jaar in Food & Function; de tweede gaat deze zomer de deur uit.

Steeds meer onderzoeksinstituten bepalen de biochemische effecten van voeding en voedingsstoffen op cellen, proefdieren en in mensen. Hier komen steeds betere technieken voor. En voor dergelijke testen is ook een markt, sinds de bedrijven van de EU hun gezondheidsclaims op voedingsmiddelen wetenschappelijk moeten onderbouwen (zie kader).

Effecten op gekweekte darmwandjes kunnen geen bewijzen leveren voor de gezondheidseffecten van voedingsmiddelen in mensen, vertellen Mes en Vreeberg. Daar zijn onderzoeken voor nodig met proefpersonen. Maar vóór bedrijven en universiteiten dan met zulke dure humane studies aan de slag gaan, kunnen gekweekte darmwandjes wel aangeven welke appels, broccoli’s, yoghurts of ketchupvariant waarschijnlijk de meeste gezondheidseffecten gaan scoren. Een van de problemen is nu namelijk dat bijna dezelfde voedingsmiddelen toch net weer andere biochemische effecten te weeg kunnen brengen. Voor al die varianten een aparte studie met menselijke proefpersonen optuigen zou veel te duur zijn. Eigenlijk net als bij de experimenten voor medicijnen.

Vreeburg: “Allerlei factoren beïnvloeden de hoeveelheden werkzame stoffen in een voedingsmiddel, en dus de effecten ervan op onze genen. Zoals het ras, de weersomstandigheden waaronder de appel is gekweekt, of hij wordt gekookt, en of bijvoorbeeld de appelsap in een gesloten pak of in een open fles wordt vervoerd. Als ik een proef herhaal neem ik steeds hetzelfde appelras; bij veel humane studies wordt nog niet op zulke verschillen gelet.” Met de CaCo-2 darmwandjes zijn eenvoudig appelrassen te vergelijken. En ook merken ketchup, graanrepen, yoghurts, verse boontjes en boontjes uit blik. “Van spaghetti verwacht ik eigenlijk alleen effect op de genen betrokken bij suikeropname”, zegt Vreeburg. “En bij haring”, voegt Mes toe, “zullen de omega-3-vetzuren wel effecten geven.”

De eerstvolgende publicatie gaat over het effect van appel en broccoli op dezelfde eenvoudige darmwandjes, maar dan nadat Vreeburg de prutjes heeft blootgesteld aan de galzouten, de zuurgraad en de eiwit- en vetafbrekende enzymen die ook in de maag voorkomen. Bij appel maakte die digestie niet uit, maar de ‘verteerde’ broccoli bleek de afweergenen minder te beïnvloeden dan de rauwe. Vreeburg wil ook celkweken gaan gebruiken die meer lijken op weefsels zoals wij die hebben. “Bijvoorbeeld een darmwand met daartussen en daaronder immuuncellen.” In immuuncellen worden waarschijnlijk weer andere genen geactiveerd dan darmcellen.