Maataanpak metaboolsyndroom in zicht met behulp van systeembiologie

Circa een kwart van alle volwassenen heeft metaboolsyndroom; een syndroom met als bekendste kenmerken overgewicht, hoge bloeddruk en slechte cholesterolwaarden. Anders eten en meer bewegen is het algemene advies bij deze aandoening, maar dat is niet het hele verhaal. Promovendi Yvonne Rozendaal en Fianne Sips werkten allebei aan systeembiologische modellen die in detail de processen in het lichaam beschrijven.

Yvonne Rozendaal ontdekte in haar systeembiologische studie dat er 2 subvarianten bestaan van het metaboolsyndroom bij proefmuizen met een mensachtige stofwisseling. Dieren uit de groep met de eerste subvariant hebben een aanzienlijk sterker verstoorde vethuishouding in het bloed dan dieren uit de andere groep – en waren er dus ook slechter aan toe, zonder dat er verschil was in eet- of bewegingspatroon. Een slechtere gezondheid is dus ook deels een kwestie van ‘domme pech’.

Metaboolsyndroom is in principe een lastig te bestuderen aandoening. De ontwikkeling duurt vaak tien jaar of meer, en veel organen en weefsels spelen er een rol in, waardoor het moeilijk is een totaalplaatje te creëren. Toch is dat precies wat Rozendaal deed, als onderdeel van het Europese onderzoeksproject RESOLVE.

Bij de genetische gemodificeerde proefmuizen van RESOLVE verloopt metaboolsyndroom soortgelijk als bij mensen. Alleen veel sneller: de gehele ontwikkeling duurt bij de muizen maar een aantal maanden waardoor het gemakkelijker wordt om het totale proces te onderzoeken. Rozendaal maakte een gedetailleerd wiskundig model dat de suiker- en vethuishouding van het gehele lichaam beschrijft.

Met dat totaalmodel wist ze boven water te krijgen waar het verschil ontstaat tussen de twee subgroepen van muizen met metaboolsyndroom. De groep dieren die erg ziek werd – dus met de sterkst verstoorde vethuishouding – had een zeer actieve lever. Dat leidt tot een hogere productie van gal, en die stof bevordert de opname van vet. Daarnaast gingen de zieke levers ook zelf meer cholesterol en vet maken. Zo kreeg de groep met een actievere lever dus meer cholesterol en vet in het bloed dan de groep met een minder actieve lever. Zie ook het proefschrift van Rozendaal.

Fianne Sips onderzocht de rol van galzouten bij een bepaald type operatie die mensen ondergaan om metaboolsyndroom te bestrijden; de ‘gastric bypass’. Het voedsel doorloopt na die ingreep een kortere weg door de spijsvertering: het grootste deel van de maag en een stuk darm worden overgeslagen. Bijzonder aan dit succesvolle type ingreep is dat de suikerwaarden in het bloed snel herstellen, terwijl substantieel gewichtsverlies vaak vele maanden vergt.

Uit de data van die ingrepen blijkt dat, hoewel de afgifte van galzouten gelijk blijft, er meer van overblijft, waardoor er een hogere concentratie in het bloed wordt aangetroffen. Dat er meer van overblijft, komt volgens het model door de gastric bypass. Doordat het voedsel op een andere manier door de dunne darm loopt, kunnen aan het einde van de dunne darm meer galzouten actief worden opgenomen. Galzouten hebben een hormoonwerking. Het is mogelijk dat de verhoogde galzoutconcentratie op die manier een belangrijke rol speelt bij het snelle verbeteren van de suikerwaarden.

Sips maakte een zeer gedetailleerd computermodel, dat zo goed bleek te werken dat ze er gepersonaliseerde varianten van kon maken voor individuele patiënten. De input hiervoor is onder meer de gemeten galzoutmoleculen bij de individuele patiënten in het bloed nadat de persoon heeft gegeten. Dit model is een opstap naar een toekomstig model, waarmee voor individuele patiënten kan worden bepaald welke combinatie van medicijnen, operaties en verandering van levensstijl, de beste aanpak is.

Yvonne Rozendaal promoveert op 21 december, Fianne Sips in 2019. De eerste promotor van beiden is prof.dr.ir. Natal van Riel.