Hoe meer ons te wete kom oor die menslike dermmikrobioom en die derm-brein-as, hoe meer vrae ontstaan oor die invloed wat triljoene mikroörganismes op die ontwikkeling van geestesongesteldhede en ernstige siektes soos kanker het.

In die nabye toekoms sal die dermmikrobioom inderdaad 'n integrale deel vorm van die ontwikkeling van nuwe terapieë, probiotika en psigobiotika vir die behandeling van gastroïntestinale siektes, om kognitiewe funksies te verbeter, en in die voorkoming of behandeling van geestessiektes soos depressie en skisofrenie en toestande op die outismespektrum.

In 'n omvattende oorsigstudie van hierdie groeiende navorsingsveld het prof Leon Dicks, Uitgelese Professor in Mikrobiologie aan die Universiteit Stellenbosch (US), onomwonde verklaar dat die volle potensiaal van die menslike dermmikrobioom − wat as die tweede genoom beskou word – nog nie gerealiseer het nie: “Ek is oortuig daarvan dat ons probiotika sal ontwikkel om disbiose ('n ongebalanseerde mikrobioom) en neuropsigiatriese abnormaliteite te behandel," skryf hy in die opsomming.

Prof Dicks sal sy DSc-graad hierdie week by die US se Maart-gradeplegtigheidseremonie ontvang. 'n DSc-graad word toegeken vir gepubliseerde werk van 'n uitsonderlike standaard wat 'n oorspronklike bydrae lewer tot die bevordering van kennis en leer, en wat op internasionale vlak die kandidaat op sy vakgebied onderskei.

Prof Dicks se proefskrif is 'n samestelling van die gesondheidsvoordele wat melksuurbakterieë (LAB) bied en som die bevindinge van sy navorsing wat oor die afgelope 35 jaar gepubliseer is, op. Sedert 1998 het hy bydraes gelewer tot 264 wetenskaplike artikels en 25 boekhoofstukke oor melksuurbakterieë, antimikrobiese peptiede en probiotika.

Opsommend het hy bevind dat dermmikrobiota 'n enorme impak het op die derm-brein-as en algehele geestesgesondheid, en veral op anti-inflammatoriese reaksies. Probiotika het byvoorbeeld alreeds getoon dat dit effektief is vir die verligting van psigiatriese simptome wat verband hou met inflammasie, by individue met geestesgesondheidstoestande soos bipolêre versteuring, skisofrenie, obsessief kompulsiewe steuring en individue op die outismespektrum.

Hy waarsku egter: “Ons het steeds slegs beperkte kennis oor presies hoe die dermmikrobioom kognitiewe gedrag, gemoed en neuropsigiatriese steurings beheer."

Die heersende denke is dat die bakterieë se vermoë om te kommunikeer (deur middel van chemiese seine wat bekend staan as “kworumwaarneming"), dalk 'n rol kan speel in kommunikasie tussen die dermmikrobioom en die brein. Hierdie “kommunikasie" is egter nie direk nie, maar behels 'n ingewikkelde beheerstelsel van chemiese seine en die immuunrespons ten einde die dermmikrobioom in 'n toestand van balans te hou. 

Prof Dicks verduidelik: “Die modulasie, ontwikkeling en vernuwing van neurone in die enteriese senuweestelsel (wat in noue interaksie met ons spysverteringstelsel is) word beheer deur dermmikrobiota. Die dermmikrobiota produseer kortketting-vetsure, wat heg aan vetsuurreseptore op die oppervlak van derm-epiteelselle en dus in interaksie is met neurone, of die bloedsomploopstelsel binnedring.  

“Dermbakterieë is nie net sensitief vir fisiologiese variasies in die gastroïntestinale kanaal nie, maar ook vir die seine wat ontvang word vanaf die sentrale senuweestelsel via die vagussenuwee (een van die kraniale senuwees wat van die brein na die dikderm loop) en die enteriese senuweestelsel. Geringe aktivering van die vagussenuwee het drastiese veranderinge in die produsering van neuro-oordragstowwe tot gevolg, wat op sy beurt 'n invloed het op spysvertering, lekkende dermsindroom, peristalse, en immuunregulering. Vesels van die vagussenuwee is nie in direkte kontak met die derms of dermmikrobiota nie. Seine bereik egter die dermmikrobiota via 100 to 500 miljoen neurone van die enteriese senuweestelsel in die submukosa en miënteriese pleksus ('n senuweeveselnetwerk in die spierlae van die spysverteringsorgane wat hoofsaaklik verantwoordelik is vir die peristaltiese beweging in die spysverteringstelsel) van die spysverteringswand."

“Uit al hierdie studies is dit duidelik dat die dermversperring beheer word deur fyningestelde kommunikasie tussen dermmikrobes en die gasheer se immuunstelsel. Die kompleksiteit van hierdie interaksies bring ons by die huidige oppervlakkige begrip hiervan en verduidelik uiteindelik hoekom dit tot dusver moeilik was om spesifieke terapeutiese teikens te ontwikkel," skryf hy.

Prof Dicks het ook uitgebreide navorsing oor die potensiële antikankereienskappe van bakteriosiene gedoen. Bykans alle bakterieë, insluitend menslike dermbakterieë, produseer antimikrobiese peptiede om die groei van soorgelyke of naverwante bakteriële stamme te inhibeer. Op dieselfde wyse kan hierdie peptiede ingespan word om die groei van kankerselle te inhibeer. Ten spyte van verskeie wetenskaplike verslae en die patentering van drie bakteriosiene vir hulle potensiële antikankereienskappe, is ons tot op hede egter steeds  “baie ver van die verstaan van die doeltreffendheid van bakteriosiene in antikankerterapie " skryf prof Dicks.

Vordering op die gebied van metagenomika (die studie van genetiese  materiaal wat direk van omgewingsmonsters geoes is), proteomika (die grootskaalse studie van proteïene), heteroloë geenuitdrukkings en nanotegnologie, in kombinasie met die gebruik van kunsmatige-intelligensie-sagteware, kan egter lei tot die ontdekking en ontwerp van nuwe antikankermolekules. (Met heteroloë geenuitdrukking, gebruik wetenskaplikes bevoegde selle om spesifieke gene uit te druk en dan te oes, wat nie natuurlik in hul gashere voorkom nie.)

Volgens prof Alf Botha, hoof van die Departement Mikrobiologie en prof Dicks se studieleier, is die DSc-proefskrif 'n kragtige sintesis van die beste van ons huidige begrip en kennis van hierdie belangrike veld: “Dit is 'n groot oorsig met nuwe en rigtinggewende idees en insigte. Dit het weereens die belangrikheid van hierdie veld beklemtoon en sal navorsing regoor die mediese, fisiologiese en mikrobiologiese wetenskappe rig."

Volgens een van die eksterne eksmaninatore het prof Dicks “daarin geslaag om 'n klomp baie komplekse idees oor die dermmikrobioom en die derm-brein-as in 'n samehangende storie te konsolideer, en as 'n navorser in hierdie veld, was dit vir my verfrissend en verhelderend en het my stof tot nadenke gegee!"

Die proefskrif “is 'n verdere tree vir toekomstige navorsing wat die ontwikkkeling van mikrobioomverwante terapieë kan fasiliteer vir die voorkoming of behandeling van geestessiektes en / of verskeie tipes kankers".

Prof Dicks ontvang sy DSc-graad gedurende die Universiteit Stellenbosch se negende gradeplegtigheid op Donderdag 30 Maart 2023.

Op die foto: Prof Leon Dicks en sy vrou, Sarina Dicks, klink 'n glasie met lede van sy navorsingsgroep in die US se Departement Mikrobiologie om die suksesvolle verdediging van sy DSc-proefskrif te vier. Die nagraadse student is, van links na regs, Carla Joos, Carla Ritter, Ross Vermeulen, Diron Hurn, Anton DP van Staden, Wian Vermeulen en Tasnem Uheida, sowel as mede-navorser Dr Shelly Dean. Foto: Wiida Fourie-Basson