Fleur Jansen

Het bruiningsproces dat bereide voedingsmiddelen hun karakteristieke aroma's, smaken en texturen geeft, staat bekend als de Maillard reactie. Deze niet-enzymatische reactie tussen eiwitten en suikers, ook wel eiwitglycatie genoemd, leidt tot de vorming van covalente adducten op lysine- en arginineresiduen. Deze heterogene groep verbindingen wordt gezamenlijk aangeduid als geavanceerde glycatie eindproducten (advanced glycation end products; AGEs). Na de ontdekking van geglyceerd hemoglobine (HbA1c) als diagnostische marker voor diabetes in de jaren zestig werd duidelijk dat endogene eiwitglycatie een rol speelt bij menselijke ziekten. Dit leidde tot vragen over de veiligheid van AGEs uit de voeding. Deze zorgen namen verder toe toen een hoge consumptie van van bewerkte voedingsmiddelen binnen het westerse dieet in verband werd gebracht met een verhoogd risico op dezelfde welvaartsziekten.
AGEs uit de voeding komen het lichaam binnen via het maag-darmkanaal. Na vertering worden ze voornamelijk geabsorbeerd in de vorm van vrije AGEs of dipeptiden. De huidige literatuur over de gezondheidseffecten van een hoge inname van AGEs richt zich daarom voornamelijk op de systemische effecten van deze biologisch beschikbare vormen. Alleen eiwitgebonden AGEs zijn echter in staat te binden aan de receptor voor AGEs (RAGE), die betrokken is bij ontstekingssignalering. In dit kader zou de darm mogelijk het enige weefsel kunnen zijn dat direct wordt blootgesteld aan deze onverteerde geglyceerde eiwitten. Hun effecten op de darm zijn echter grotendeels onbekend. Aangezien darmgezondheid een cruciale rol speelt in het algemene welzijn zouden dergelijke interacties van invloed kunnen zijn op systemische gezondheidsuitkomsten. Daarom was het doel van dit proefschrift om, met behulp van in vitro modellen, meer inzicht te krijgen in de wijze waarop intacte geglyceerde voedingseiwitten de darmgezondheid beïnvloeden.
Belangrijkste bevindingen
Eerder gepubliceerde in vitro studies naar de pro-inflammatoire effecten van geglyceerde voedingseiwitten op het darmepitheel kennen verschillende methodologische beperkingen en dienen daarom met voorzichtigheid te worden geïnterpreteerd. Dit staat beschreven in hoofdstuk 2. Belangrijke aandachtspunten zijn de beperkte chemische karakterisering van de geglyceerde monsters, waaronder onvoldoende kwantificering van endotoxinen, en het ontbreken van geschikte positieve controles voor RAGE activatie. De daaropvolgende hoofdstukken van dit proefschrift waren gericht op het wegnemen van deze onzekerheden. In hoofdstuk 3 werd aangetoond dat zowel monomeren als aggregaten van onverteerde geglyceerde eiwitten (beta-lactoglobuline) een conventionele lucht-vloeistofinterface-monolaag, die het ileale villusepitheel nabootst, kunnen passeren, waarschijnlijk via paracellulair transport. Deze bevinding stelt de heersende opvatting ter discussie dat onverteerde geglyceerde eiwitten niet biologisch beschikbaar zijn en suggereert dat zij mogelijk kunnen interacteren met celtypen voorbij het epitheel, zoals intestinale immuuncellen. Aangezien wordt verondersteld dat deze geglyceerde eiwitten ontstekingsreacties kunnen veroorzaken via interactie met RAGE werd dit in hoofdstuk 4 verder onderzocht. Hierbij werden enkele opmerkelijke bevindingen gedaan. Allereerst bleek RAGE in meerdere cel modellen voornamelijk intracellulair tot expressie te komen, terwijl substantiële expressie aan het celoppervlak alleen werd waargenomen in specifieke in vitro modellen, zoals in M-CSF gedifferentieerde M0-macrofagen. Daarnaast leidde het neutraliseren van de endotoxine lipopolysaccharide (LPS) vrijwel volledig tot het verdwijnen van de geobserveerde ontstekingsreacties die eerder werden toegeschreven aan de geglyceerde voedingseiwitten. Dit was opmerkelijk aangezien de endotoxine gehaltes in de monsters, gemeten met gangbare kwantificeringsmethoden, als verwaarloosbaar konden worden beschouwd. Daarentegen had behandeling met een RAGE antagonist geen effect op deze reacties, wat suggereert dat LPS in dergelijke experimenten als verstorende factor kan optreden, en trad er na stimulatie met bekende RAGE agonisten zoals HMGB1 en Aβ-42) geen ontstekingsreactie op. Dit riep de vraag op of LPS mogelijk fungeert als noodzakelijke cofactor voor RAGE activatie. Deze hypothese werd onderzocht in hoofdstuk 5, maar de verkregen resultaten waren niet eenduidig: RAGE agonisten versterkten de pro-inflammatoire werking van LPS niet in het eerder genoemde macrofaag model, maar incidentieel werd er wel een toename van NF-κB activiteit in NF-κB reportercellen. Zulke effecten bleken echter niet consistent reproduceerbaar en ging bovendien niet gepaard met een verhoogde productie van pro-inflammatoire cytokinen, zoals op basis van de hypothese verwacht zou worden. Dit suggereert dat mogelijk een alternatieve respons betrokken is.
Discussie en conclusie
Op basis van de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift wordt verondersteld dat RAGE-afhankelijke ontstekingsreacties waarschijnlijk een combinatie van stimuli vereisen. Dit suggereert dat geglyceerde voedingseiwitten op zichzelf vermoedelijk geen ontstekingsreacties veroorzaken bij gezonde individuen. Verder kan glycatie van voedingseiwitten in een bredere context bijdragen aan een verminderde beschikbaarheid van het essentiele aminozuur lysine. Bovendien zijn er aanwijzingen dat sommige geabsorbeerde vrije AGEs nefrotoxische effecten kunnen hebben. Zoals besproken in hoofdstuk 6 lijken de gezondheidseffecten van een dieet met een hoge glycemische index en de endogene AGE-vorming echter aanzienlijk sterker en beter onderbouwd. Vanuit dit perspectief lijkt de maatschappelijke relevantie van verder onderzoek naar AGEs uit voeding, met name binnen gezonde populaties, beperkt.