Prebiotica

Prebiotica is een verzamelnaam voor nutriënten die onverteerbaar zijn door het menselijke spijsverteringskanaal maar die afgebroken worden door micro-organismen in de darm, wat leidt tot een gezondheidsbevorderend effect.

De oude definitie van prebiotica was: “een niet-verteerbaar voedselingrediënt dat de gastheer gunstig beïnvloedt door selectief de groei en/ of activiteit van een of een beperkt aantal bacteriën in de dikke darm te stimuleren en zo de gezondheid van de gastheer verbetert”. Tegenwoordig is deze definitie losgelaten en worden prebiotica aan de hand van 3 criteria gedefinieerd. Ten eerste moet een prebioticum maagzuurresistent zijn, mag het niet kunnen worden gehydrolyseerd door enzymen in het spijsverteringskanaal van de mens en mag gastro-intestinale absorptie niet mogelijk zijn. Volgens het tweede criterium moet een prebioticum vervolgens intact aankomen in de darm waar het gefermenteerd kan worden door het darmmicrobioom. Een derde voorwaarde is dat prebiotica selectief de groei en/of activiteit stimuleren van die darmbacteriën die bijdragen aan gezondheid en welzijn van de gastheer.

Belangrijk is dus dat een prebioticum niet gemetaboliseerd kan worden door allerhande micro-organismen maar specifiek door gezondheidsbevorderende micro-organismen. Deze gezondheidsbevorderende micro-organismen metaboliseren prebiotica waarbij metabolieten ontstaan zoals korteketenvetzuren (SCFA) en bepaalde neurotransmitters. Acetaat, butyraat (boterzuur) en propionzuur behoren tot de groep van SCFA. Deze SCFA zijn verantwoordelijk voor een groot deel van de algemene gezondheidsbevorderende werking van prebiotica.

De meest onderzochte vormen van prebiotica zijn inuline en fructo-oligosachariden (FOS). Daarnaast behoren ook galacto-oligosachariden (GOS), malto-oligosachariden (MOS), xylo-oligosachariden (XOS) en human milk oligosachariden (HMO) tot de groep van prebiotica.

Prebiotica worden vaak ingezet bij antibioticagebruik, bacteriële infecties van de darm, chronische constipatie, diarree, chronische inflammatoire darmziektes zoals de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa, prikkelbaredarmsyndroom (PDS), allergieën, obesitas, diabetes, hart- en vaatziekten, osteoporose, depressie, neurodegeneratieve ziektebeelden zoals de ziektes van Parkinson en Alzheimer, MS en bij hepatische encefalopathie. Vaak worden prebiotica tegelijk met probiotica ingezet als synergisten ter ondersteuning van een goed gebalanceerd microbioom.

De volgende stoffen behoren tot de groep van prebiotica: inuline, fructo-oligosachariden (FOS), galacto-oligosachariden (GOS), xylo-oligosachariden (XOS), arabinoxylo-oligosachariden (AXOS), malto-oligosachariden (MOS), konjac glucomannan oligosachariden (KGMO), lactulose, (trans)-galacto-oligosachariden (TOS), alfa-galactosiden, isomalo-oligosachariden, bètaglucanen, polydextrose, D-tagatose en resistent zetmeel.

Fermentatie van prebiotica door micro-organismen in de dikke darm (colon) leidt tot de productie van korteketenvetzuren (Short Chain Fatty Acids, SCFA). Tabel 1 toont de verschillende soorten SCFA met enkele van hun activiteiten.

(Tabel 1: de korteketenvetzuren en hun gezondheidsbevorderende activiteiten. Bron: [1])

Ondersteuning microbioom

Het microbioom zijn alle micro-organismen die in en op het lichaam leven. Het darmmicrobioom is het meest bekende en grote microbioom van het lichaam met wel 10¹⁴ micro-organismen. Een evenwichtig microbioom met een hoge diversiteit van verschillende bacteriestammen is goed voor de algehele gezondheid [2].

Prebiotica stimuleren de groei van micro-organismen in de darm door te dienen als energiebron. Een goed prebioticum is voornamelijk een voedingsbron voor gunstige micro-organismen. De micro-organismen metaboliseren het prebioticum tot onder meer SCFA en tot organische zuren waardoor de pH in de darm afneemt, dus zuurder wordt. Een zuur milieu is voordelig voor de gunstige micro-organismen en onvoordelig voor de zogenaamde slechte micro-organismen. Door een grotere groei van de gunstige micro-organismen, succesvolle substraatcompetitie en de verandering van de omgeving kunnen gunstige micro-organismen domineren [3].

De prebiotische vezels uit moedermelk, ook wel human milk oligosaccharides (HMO) genoemd, zijn een zeer gunstige voedingsbron voor onder meer Bifidobacterium infantis. [4]. Daarnaast beschermen HMO’s het darmepitheel. Micro-organismen kunnen zich in de darm namelijk binden aan het darmslijmvlies, ook wel de glycocalyx genoemd. Binding van ziekmakende micro-organismen, oftwel pathogenen, met de glycocalyx kan nadelige gevolgen hebben voor de darmgezondheid; het kan leiden tot kolonisatie met  deze pathogenen en een dysbiose in de darm veroorzaken. HMO’s lijken op de glycoproteïnes uit de glycocalyx waaraan pathogenen kunnen binden. Hierdoor binden pathogenen aan de HMO’s en dus niet aan de glycocalyx en kunnen ze bijgevolg met de feces worden uitgescheiden. Ook andere prebiotica, zoals XOS, hebben anti-adhesieve eigenschappen [5]. Op die manier beschermen prebiotica tegen infecties en dysbiose.

Ondersteuning darmepitheel

Epitheelcellen van de dikke darm gebruiken het SCFA butyraat als energiebron. Prebiotische vezels die worden omgezet in butyraat zijn dus belangrijk voor dde instandhouding en gezondheid van de epitheelcellen van de dikke darm [3]. Een gezonde energiestatus van het darmepitheel leidt tot een optimaal functioneren van de tight junctions. Dit zijn verbindingseiwitten die de in- en uitstroom van water en waterige oplossingen tussen het lumen en het interne milieu selectief reguleren. SCFA spelen dus een belangrijke rol bij het reguleren van de doorlaatbaarheid (permeabiliteit) van de darm. Zo ondersteunen prebiotica de barrièrefunctie van de darm [6].

Verzadigingsgevoel

Prebiotische vezels geven een gevoel van verzadiging [7]. Enerzijds wordt dit veroorzaakt door het verhogen van viscositeit en toevoegen van massa wat zorgt voor een verzadigingsgevoel [8]. Anderzijds laat zowel dier- als humaan onderzoek zien dat het metaboliseren van prebiotica tot SCFA een rol speelt in het verzadigingsgevoel. Acetaat en proprionzuur in het lumen van de darm zorgen voor het vrijkomen van hormonen die verantwoordelijk zijn voor het verzadigingsgevoel, zoals glucagon-like peptide 1 (GLP-1) en peptide YY (PYY) [9, 10]. Voldoende propionzuur leidt dan weer tot een verminderde energie-inname via het remmen van het beloningsgevoel bij het zien of eten van hoogcalorische voeding [11].

Immuunsysteem

Een belangrijk werkingsmechanisme van prebiotica is het moduleren van het immuunsysteem via het lymfatisch weefsel in de darm (Gut Associated Lymphoid Tissue, GALT) [12]. GALT is een mucosaal immuunsysteem dat zowel cellen van het aangeboren als het verworven immuunsysteem bezit en zich op een strategische plaats bevindt waar veel externe pathogenen proberen het lichaam binnen te dringen, zoals in de darm.

Ten eerste kunnen darmepitheelcellen butyraat gebruiken als brandstof in plaats van glutamine waardoor glutamine beschikbaar blijft als brandstof voor immuuncellen van het GALT [13].

Vervolgens heeft butyraat in het lumen van de darm een anti-inflammatoire werking [14].

Alle SCFA kunnen door het darmepitheel heen diffunderen en een modulerende werking uitoefenen op de immuuncellen van het GALT die zich in de lamina propria van de darm bevinden [14] .

SCFA, voornamelijk butyraat, versterkt ook de afweer in de darm door bijvoorbeeld het moduleren van de cytokineproductie [13] en het stimuleren van de activiteit van bepaalde immuuncellen [13].

Ook de aanmaak van mucus wordt gestimuleerd door prebiotische vezels. De prebiotica vormen namelijk, via SCFA, een bron van energie voor de gespecialiseerde epitheelcellen die de mucus aanmaken, de zogenaamde gobletcellen. Mucus beschermt de epitheelcellen van de darm en zorgt op die manier voor een belangrijke fysieke barrière [15].

HMO’s beïnvloeden de ontwikkeling van het neonatale immuunsysteem door te beschermen tegen pathogenen, het ontwikkelen van het darmmicrobioom, het helpen ontwikkelen van een gezond darmepitheel en door de rijping van immuuncellen te ondersteunen [4].

Cholersterolstofwisseling

Prebiotische vezels beïnvloeden de opname van cholesterol door de opname ervan te remmen en de uitscheiding ervan via de stoelgang te stimuleren. Desalniettemin wordt het cholesterolverlagend effect van prebiotica voornamelijk toegeschreven aan SCFA die geproduceerd worden uit prebiotische vezels en een direct effect hebben op het cholesterolmetabolisme in de lever. Butyraat en propionzuur remmen bijvoorbeeld de cholesterolsynthese in de lever, propionzuur remt daarnaast de triglyceridesynthese [16, 17].

Opname mineralen

Prebiotische vezels resulteren in een zuurder milieu in de darm. Mineralen zoals calcium en magnesium lossen beter op in een zuur milieu, wat de opname van deze mineralen bevordert. SCFA stimuleren daarnaast de proliferatie van darmepitheel wat het absorptie-oppervlak vergroot, waardoor nutriënten zoals mineralen goed kunnen worden opgenomen [18, 19]. De opname van calcium wordt bovendien verbeterd omdat vezels zorgen voor hogere calbindin-D9k-waarden. Calbindin-D9k bindt calcium en bevordert de opname van calcium in de darm [20]. Ook de opname van magnesium, ijzer en zink neemt toe onder invloed van prebiotica [21–24].

Verbetering darmmotiliteit

De waterbindende capaciteit van sommige prebiotische vezels verhoogt de viscositeit en kwantiteit van de darminhoud. Daarnaast wordt de darminhoud vergroot door de stimulatie van de groei van het darmmicrobioom. Door de hogere viscositeit en grotere fecale massa wordt de transitietijd in de darm kleiner en wordt de peristaltiek verbeterd [25]. Prebiotische vezels lijken ook de neurologische activiteit van de maag en de maaglediging te moduleren bij pasgeboren kinderen [26].

Naast HMO’s, die worden aangemaakt in moedermelk, is er geen lichaamseigen aanmaak van prebiotica. Prebiotische vezels moeten daarom voldoende in de voeding voorkomen of eventueel als supplement worden ingenomen. Er zijn verschillende soorten prebiotische koolhydraten, afkomstig uit verschillende bronnen. Prebiotische koolhydraten worden gevonden in groenten en fruit, volkorenproducten en noten. Het is belangrijk om gevarieerd te eten om veel verschillende soorten prebiotische vezels binnen te krijgen. Tabel 2 toont de vezelinhoud per gewicht van verschillende voedingsmiddelen (Tabel 2)

(Tabel 2: Percentage vezelinhoud op basis van drogestofgehalte van verschillende voedingsmiddelen. Bron: [27])

Bronnen van verschillende prebiotische vezels

Inuline is een polysacharide die vaak wordt verkregen uit chicorei [28]. Uit maïs wordt het oligosacharide XOS verkregen [29]. GOS is een oligosacharide dat uit lactose wordt gemaakt. Het product bevat daarom nog hoge concentraties lactose en is daarom niet geschikt voor mensen die geen lactose verdragen.

HMO’s

De enige prebiotische vezels die wel worden aangemaakt door het menselijk lichaam zijn HMO’s. HMO’s zijn functionele nutriënten die worden aangemaakt door de zogende moeder, ze worden uitgescheiden in de moedermelk. Moedermelk bevat 10-25 gram HMO’s per liter wat neerkomt op een totale inname van maximaal 14 gram HMO’s per dag [30]. De HMO’s zijn samenstellingen van 5 verschillende monosachariden. Glucose en galactose samen vormen lactose, dit is altijd een onderdeel van HMO’s, daaraan binden de monosachariden acetylglucosamine, fucose of siaalzuur. In totaal zijn er meer dan 200 verschillende HMO-complexen bekend die aanwezig zijn in humaan moedermelk [31]. De samenstelling van de soorten HMO’s en de concentratie verandert door de tijd. De hoogste concentratie HMO’s wordt gevonden in colostrum. Vooral de hoeveelheid neutrale gefucosyleerde HMO’s neemt af in de eerste 18 weken van het borstvoeden terwijl het aandeel van 3-fucosyllactose toeneemt [4]. De samenstelling en concentratie van HMO’s in moedermelk is voornamelijk afhankelijk van de genetische samenstelling van de moeder en van hoe lang er al gevoed wordt. Daarnaast zijn er verschillen gevonden in HMO- compositie op basis van onder andere zwangerschapsduur, bevallingsmethode, omgevingsfactoren en seizoen [4].

Prebiotische koolhydraten bereiken de darm grotendeels onverteerd. In de dikke darm worden ze vervolgens door het microbioom gemetaboliseerd aan de hand van een fermentatieproces met onder andere SCFA als eindproducten. De eindproducten van het fermentatieproces worden ook wel primaire metabolieten genoemd. Deze fermentatie van prebiotische vezels is veelal een samenwerking tussen de verschillende micro-organismen die elk een voorkeur hebben voor verschillende vormen van prebiotische koolhydraten [3]. In het colon ascendens, het eerste stuk van de dikke darm, vindt de meeste fermentatie plaats van prebiotische koolhydraten en daar vindt men dus ook de hoogste concentratie aan SCFA [1]. In het colon transversum en colon descendens, het middelste en laatste stuk van de dikke darm, is er minder bacteriële activiteit en vindt er minder omzetting van koolhydraten plaats. In de distale colon vindt voornamelijk eiwit- en aminozuurfermentatie plaats [32].

Metabolieten kunnen vervolgens ofwel door de gastheer, ofwel door het microbioom worden gebruikt. SCFA, voornamelijk butyraat, dient als energiebron voor het darmepitheel [3]. Daarnaast kunnen de SCFA worden gebruikt door andere weefsels, zo wordt acetaat gebruikt als energiebron door spieren, nieren, het hart en de hersenen [32].

Uitscheiding van metabolieten vindt plaats via de ademhaling, feces en urine [3].

Een tekort aan prebiotische voedingsstoffen kan voorkomen bij een eenzijdig en onvolledig voedingspatroon. Een dergelijk voedingspatroon bevat onvoldoende groeten, fruit, noten, zaden en andere bronnen van prebiotische voedingsvezels. Volwassen Nederlanders eten tussen de 15 en 23 gram vezels per dag, dit is lager dan de aanbevolen inname [33]. Lees meer over de aanbevolen inname in de paragraaf ‘doseringen’.

Kenmerkende factoren die onlosmakelijk verbonden zijn aan een westers leefpatroon, zoals snelle suikers, antinutriënten, bewegingsarmoede en chronische stress, hebben negatieve gevolgen voor het microbioom. Geraffineerde voedingsmiddelen zoals graan en maïs bevatten nauwelijks nog vezels, en groenten zijn door de landbouw minder rijk aan nutriënten dan voorheen [34]. Ook de blootstelling aan pesticiden, antibiotica uit de vleesindustrie en hulpstoffen uit bewerkte voedingsmiddelen kunnen problemen opleveren. De gezondheid van ons microbioom is afhankelijk van ons voedingspatroon. Door het huidige voedingspatroon neemt de kwantiteit en diversiteit van het microbioom af [35]. De tendens lijkt te zijn: hoe groter de ‘welvaart’, hoe nadeliger dit is voor onze darmen.

Vanuit evolutionair oogpunt ligt de behoefte aan vezels mogelijk hoger dan de huidige aanbevelingen [36, 37]. Zo laat onderzoek naar de voedingsgewoonten van de Australische Aboriginal jager-verzamelaar gemeenschap zien dat de vezelinname mogelijk tot 160 gram per dag kan oplopen, met een gemiddelde inname van 40-80 gram vezels per dag. De vezels zijn afkomstig uit onder andere fruit en groenten, gemiddeld respectievelijk 360 gram en 720 gram per dag [36]. Voldoende groenten, paddenstoelen, fruit, noten en zaden zijn een goede start voor een gezond microbioom. Kies voor zo veel mogelijk variatie, de voedingsstofsamenstelling van elk product is namelijk uniek en zo stimuleert u de natuurlijke variatie in de darm.

Prebiotische voedingsvezels ondersteunen de darmmotiliteit, een tekort is daarom gerelateerd aan een problematische stoelgang zoals (chronische) constipatie. Mensen met een lage inname van prebiotische vezels hebben daarnaast vaker een hoger lichaamsgewicht en BMI. De inname van prebiotische vezels is dus negatief gecorreleerd aan het lichaamsgewicht. Bovendien is er een relatie gevonden tussen de inname van prebiotische vezels en de insulinegevoeligheid. Omdat prebiotische vezels een gunstig effect hebben op de metabole gezondheid kan een tekort leiden tot een verhoogd risico op de ontwikkeling van diabetes type-2 en andere metabole ziekten [38, 39].

Een belangrijke rol van prebiotische vezels is het voeden van het darmmicrobioom. Een tekort aan prebiotische vezels kan leiden tot een disbalans in het microbioom [38]. Door de relatie tussen het darmmicrobioom en het immuunsysteem kan een disbalans in het microbioom leiden tot verschillende chronische inflammatoire ziekten waaronder atopie, allergieën en auto-immuunziekten [38]. Een van de mechanismen die aan de ontwikkeling van inflammatie aan de grondslag ligt is een tekort aan voedingsstoffen voor het darmmicrobioom. Dieronderzoek toont aan dat door het tekort aan voeding het microbioom genoodzaakt is de beschermende mucuslaag te gebruiken als voedingsbron. Een aangetaste mucuslaag betekent dat de beschermende barrière is verdwenen. Dit leidt tot een verhoogde doorlaatbaarheid van stoffen door de darmwand wat leidt tot infecties en inflammatie [40].

Onvoldoende prebiotische vezels zijn bovendien mogelijk gerelateerd aan neuropsychiatrische [41], neurodegeneratieve en cardiovasculaire ziekten [42]. Mogelijk spelen hierbij vele complexe mechanismen een rol, waaronder het microbioom en immuunsysteem. Lees meer hierover in het hoofdstuk ‘indicaties’.

De beste bron van vezels voor de pasgeboren baby is moedermelk. Baby’s die geen borstvoeding hebben gekregen hebben mogelijk een tekort aan HMO’s gehad. Een tekort leidt tot bijvoorbeeld een disbalans in het darmmicrobioom. Zo bestaat het microbioom van een gezoogde baby uit tot wel 90% bifidobacteriën, terwijl het microbioom van een baby gevoed met zuigelingenvoeding voor slechts 50% bestaat uit bifidobacteriën [4, 43]. Bovendien bevat het microbioom van baby’s gevoed met zuigelingenvoeding vaker pathogenen zoals Clostridia [43, 44]. 

De meeste gezondheidseffecten van prebiotica hangen samen met het vermogen de groei van probiotische bacteriën in de dikke darm te ondersteunen en met de productie van SCFA. Voor een uitgebreidere bespreking van de eigenschappen en werkingen van probiotische bacteriën verwijzen we u graag naar de monografie over probiotica.

Hyperpermeabele darm en gerelateerde aandoeningen

Therapeutische interventies bij aandoeningen die voortkomen uit een hyperpermeabiliteit van de darm strekken zich verder uit dan enkel behandeling met prebiotica. Voor de orthomoleculair therapeut heeft Natura Foundation het ‘Een goede gezondheid begint in de darm’ eBook geschreven, met overzichtelijke informatie over de darmwerking en gerelateerde aandoeningen alsook met een uitgebreid herstelplan voor de hyperpermeabele darm. Dit herstelplan kan worden ingezet ter preventie en behandeling van de vele aandoeningen die voortkomen uit een hyperpermeabiliteit van de darm. Het Natura Foundation herstelplan is een handvat voor de orthomoleculair therapeut om de darmpermeabiliteit te herstellen en de samenstelling van de slijmvlieslaag en het microbioom te verbeteren met als uiteindelijke doel om samen met u uw cliënten meer grip te geven op hun gezondheid.

Antibioticagebruik

Het microbioom is een complex ecosysteem met een grote diversiteit aan micro-organismen. Door invloeden van buitenaf, zoals antibiotica, kan de balans verstoord raken. Een disbalans in het microbioom kan mogelijk gevolgen hebben op de algehele gezondheid [2].

Het effect van prebiotica op het microbioom na een antibioticabehandeling werd onderzocht bij 150 jonge kinderen van 1-2 jaar oud [50]. De kinderen kregen gedurende 1 week een antibioticabehandeling (Amoxicilline) voor acute bronchitis waarna ze een melkformule met prebiotica kregen. Dagelijks kregen de kinderen minimaal 500 mL melkformule met 4,5 g/L FOS (70%) en inuline (30%). Na een week werd er al een verschil gezien in het aantal bifidobacteriën en lactobacillen. Het effect van prebiotica op de hoeveelheid bifidobacteriën was significant. Hieruit kan worden geconcludeerd dat prebiotica de balans in het microbioom helpen herstellen, vooral in de eerste periode na behandeling met antibiotica [50].

Een vergelijkbaar bifidogeen effect werd gevonden in een studie waarbij kinderen van 3 tot 6 jaar inuline toegediend kregen [51]. De kinderen kregen gedurende 24 weken in het griepseizoen 6 gram inuline of een placebo. De prebiotica stimuleerden de groei van bifidobacteriën gedurende de interventieperiode. Enkele kinderen kregen gedurende de studieperiode antibiotica toegediend. De kinderen die een antibioticumkuur ondergingen hadden minder bifidobacteriën in de ontlasting, de afname in bifidobacteriën was het grootst in de placebogroep. De kinderen die prebiotica toegediend kregen hadden dus een verminderde afname van bifidobacteriën en het negatieve effect van de antibioticakuur werd met prebiotica dus mogelijk afgewend [51].

Bij volwassenen werd eveneens een positief effect gevonden van prebiotische suppletie na een antibioticakuur [52]. Twaalf gezonde deelnemers kregen een vijfdaagse Amoxicilline-kuur. Gedurende de antibioticakuur en tot zeven dagen na de kuur kregen de deelnemers driemaal-daags 2,5 gram GOS of een placebo toegediend. Aan het eind van de studie werd in de interventiegroep een hogere hoeveelheid bifidobacteriën gevonden in vergelijking met de placebogroep, dit verschil was echter niet significant. Er werd wel een significant verschil in SCFA-waarden (butyraat) gevonden in de interventiegroep, een teken van gunstige bifidogene activiteit [52].

Bacteriële infectie van de darm

Enterohemorragische Escherichia coli O157:H7 (E. coli O157) is een ziekteverwekker die door voedsel wordt overgedragen en is de meest voorkomende oorzaak van darminfecties. Infectie met E. coli O157 kan diarree, hemorragische collitis en hemolytisch uremisch syndroom veroorzaken [53].

Dieronderzoek heeft uitgewezen dat GOS beschermt tegen een dergelijke infectie met E. coli of een bestaande infectie verlicht [53]. GOS bleek namelijk bij muizen de kolonisatie van E. coli te verhinderen, de inflammatie te remmen en de barrièrefunctie van de darm te versterken door de mucusproductie op peil te houden en de integriteit van de tight junctions te bewaken [53].

Clostridium perfringens is een pathogene bacterie die door de aanmaak van gifstoffen voedselvergiftiging in de darm kan veroorzaken. Placebogecontroleerd onderzoek toont aan dat XOS-suppletie (1,2 gram) gedurende minimaal 6 weken de microbiële balans in de darm verbetert waardoor er minder C. perfringens aanwezig is in de darm [54]. Het remmen van de groei van pathogene bacteriën wordt mogelijk veroorzaakt door een verlaging van de pH in de darm door XOS-fermentatie.

Daarnaast hebben ook HMO’s een direct effect op verschillende pathogenen in de darm. Zo toonde in vitro onderzoek aan dat HMO’s cellulaire en genetische veranderingen teweegbrengen bij de schimmel Candica albicans, waardoor de schimmel minder goed hecht aan de darmepitheelcellen [55]. HMO’s hebben in vitro een antibacterieel effect tegen Staphylococcus aureus en Actinetobacter baumannii en voorkomen de vorming van biofilms door Streptococcus agalactiae en Staphylococcus aureus [56]. HMO’s bestaan voor ongeveer 30% uit 2-fucosyllactose (2FL), de inname hiervan remde de kolonisatie van E. coli in de darm van muizen. Dit werd veroorzaakt door een afname van bacteriële adhesie aan de darm, een verandering in de samenstelling van het darmmicrobioom en mogelijk door een verbeterde mucuslaag [57].

Constipatie

Bij kinderen werd heel wat onderzoek gedaan naar het effect van prebiotica op functionele constipatie. Uit meerdere studies uitgevoerd bij kinderen is gebleken dat voornamelijk inuline, FOS en GOS een positief effect kunnen hebben op functionele constipatie waarbij vooral de consistentie van de stoelgang zachter werd en in sommige gevallen ook de frequentie van defecatie toenam [58], hoewel de studies niet eenduidig zijn.

Ook bij ouderen is constipatie een veel voorkomend probleem. Vaak worden hiervoor wateroplosbare voedingsvezels ingezet ter verlichting van de symptomen. Niet enkel de gewone, niet-fermenteerbare, voedingsvezels maar ook specifieke fermenteerbare (prebiotische) vezels blijken weliswaar effectief in de behandeling van constipatie bij ouderen [59]. Zo bleek de inname van yoghurt verrijkt met 9 gram GOS tweemaal per dag gedurende 2 weken een positief effect te hebben op constipatie bij ouderen waarbij de frequentie van defecatie significant toenam en de consistentie van de stoelgang iets zachter werd [60]. Daarnaast bleek uit en gerandomiseerd dubbelblind placebogecontroleerde studie bij oudere, chronisch geconstipeerde dialysepatiënten dat de inname van 20 gram FOS per dag gedurende 30 dagen effectief de constipatie kon verbeteren waarbij ook hier de frequentie van defecatie en de consistentie van de stoelgang beter werd [61]. Vervolgens toonde een 8 weken durende placebogecontroleerde studie dat de inname van 10 gram isomalo-oligosacharide per dag leidde tot een toename van de spontane defecatie en een toename van de massa van de stoelgang [62]. Ook het prebiotische XOS kan worden ingezet bij constipatie [63]. In een gerandomiseerde placebogecontroleerde studie kregen jonge vrouwen met constipatieproblemen dagelijks 0,7 gram XOS toegediend in de koffie. XOS-suppletie verminderde het abdominale ongemak en verbeterde de stoelgang [63].

Inflammatoire darmziektes

Inflammatoire darmziektes is een verzamelnaam voor twee inflammatoire aandoeningen van de darm, namelijk de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa.

Een recente meta-analyse concludeerde dat het gebruik van probiotica, prebiotica of synbiotica de disease activity score van patiënten met colitis ulcerosa kan verminderen [64]. Daarnaast zijn ook studies gedaan die enkel gebruik maken van prebiotische vezels. Zo toonde een dierstudie bijvoorbeeld aan dat 2FL, een belangrijk component van HMO, inflammatie verminderde in een muismodel voor colitis ulcerosa [65]. Suppletie met 2FL verminderde de genexpressie van inflammatoire cytokines iNOS, IL-1ß en IL-6. Bovendien verhoogde het de expressie van TGFß en occludine, een tight junction-eiwit dat belangrijk is voor de integriteit van de darmbarrière. Suppletie met 2FL had als gevolg dat de muizen minder last hadden van diarree. Bovendien was de darmpermeabiliteit verbeterd [65]. Een andere studie die gebruik maakte van een muismodel voor colitis ulcerosa toonde aan dat prebiotische inuline en FOS een anti-colitis-effect hadden waarbij de overleving verbeterde, het gewichtsverlies minder groot was, minder bloed in de stoelgang te vinden was, minder diarree optrad en de inflammatoire serummarkers daalden [66]. Andere onderzoekers die gebruikmaakten van hetzelfde muismodel vonden dat suppletie met GOS de inflammatie bij colitis ulcerosa verminderde en op die manier de darm beschermde tegen schade [67].

Ook het gebruik van SCFA bij inflammatoire darmziektes is onderzocht [68]. Daaruit bleek vooral butyraat een anti-inflammatoir effect te hebben. Exogeen toegediend butyraat kan volgens onderzoekers het darmmicrobioom beïnvloeden door micro-organismen die butyraat produceren te stimuleren. Op die manier wordt uiteindelijk de endogene butyraatproductie gestimuleerd wat leidt tot herstel van de intestinale homeostase [69]. Daarnaast kunnen prebiotica en SCFA worden ingezet naast de klassieke medicijnen tegen colitis ulcerosa. Zo bleek uit onderzoek dat het medicijn mesalazine in combinatie met 0,3 gram butyraat driemaal per dag en inuline zorgde voor een verminderde disease activity score, een vermindering van de symptomen en het behoud van een meer intacte mucuslaag [70].

Onderzoek bij mensen die leiden aan inflammatoire darmziektes maakt bovendien veelal gebruik van synbiotica, een combinatie van prebiotica en probiotica waarbij FOS en GOS veelgebruikte prebiotica zijn [71, 72].

Prikkelbaredarmsyndroom

Het prikkelbaredarmsyndroom (PDS), oftewel irritable bowel syndrome (IBS), is een functionele gastro-intestinale aandoening gekarakteriseerd door terugkerende episodes van buikpijn en veranderingen in het stoelgangpatroon. Deze episodes kunnen gedurende een zeer lange tijd komen en gaan. Een dubbelblinde placebogecontroleerde studie concludeerde dat het gebruik van 1 gram FOS tweemaal daags gedurende acht weken in combinatie met een probioticum significant effect had op de symptomen van PDS [73]. Patiënten die deze combinatie innamen rapporteerden minder flatulentie, pijn en diarree in vergelijking met de placebogroep. Helaas zijn kwalitatieve humane studies betreffende het effect van prebiotica op PDS nog schaars.

Daarnaast werden ook SCFA onderzocht in het kader van PDS. SCFA geproduceerd in de dikke darm stimuleren de synthese van serotonine wat centraal staat in de pathofysiologie van PDS [74]. Sabatino et al. [75] onderzocht het effect van een tablet met butyraat voor de behandeling van PDS. Deelnemers kregen per dag 4 gram butyraat gedurende 8 weken. Aan het eind van de studie was er onder andere een verbetering van de histologische score, het aantal leukocyten in het bloed en een vermindering van immuunmarkers in de darmmucosa (NF-?B en IL-1ß) [75].

Allergieën

De meest voorkomende allergieën zijn atopische dermatitis (AD), respiratoire allergieën en voedselallergieën. De ontwikkeling van een allergie wordt gelinkt aan een disfunctie van het mucosaal systeem [76]. Prebiotische koolhydraten zijn vanaf de geboorte erg belangrijk voor een normale functie van het mucosaal immuunsysteem en kunnen bijgevolg een belangrijke rol spelen in de preventie of behandeling van allergieën [77]. Het gebruik van prebiotica als preventie tegen allergieën lijkt erg veelbelovend al is er nog wel veel behoefte aan grootschalig en kwalitatief humaan onderzoek.

Obesitas

De productie van SCFA in de dikke darm stimuleert de vetverbranding en verbetert de metabole gezondheid [78]. Bovendien zorgen SCFA voor het vrijkomen van hormonen die verantwoordelijk zijn voor het verzadigingsgevoel [9, 10]. Daarom kunnen prebiotica een effectieve strategie vormen om het metabolisme te verbeteren en op die manier obesitas tegen te gaan of te behandelen [79].

Het effect van probiotica op obesitas werd onder andere bevestigd in de volgende studie [80]. Obese kinderen van 7 tot 12 jaar oud kregen 8 gram FOS/inuline mix of een placebo toegediend. Prebiotica resulteerde in een reductie van het lichaamsgewicht en vetpercentage [80].

In een muismodel voor obesitas werd het effect van HMO op het darmmicrobioom onderzocht [81]. De muizen kregen een vetrijke of vetarme voeding. In afwezigheid van de HMO-component 2FL leidde een vetrijke voeding tot een gewichtstoename bij de muizen, echter 2FL verhinderde deze gewichtstoename alsook de energie-inname, vetmassa en zowel de lokale als de systemische inflammatie die vaak met obesitas gepaard gaat.

SCFA, met name propionzuur, leidt daarnaast tot een verminderde energie-inname via het remmen van het beloningsgevoel bij het zien of eten van hoogcalorische voeding. De verleiding om dergelijke voeding te eten wordt dus minder groot. Vervolgens hebben prebiotica zoals de HMO 2FL een remmend effect op het hongergevoel door het reguleren van het verzadigingshormoon CCK. [81].

Diabetes

Een grootschalige retrospectieve studie heeft aangetoond dat een vezelrijk dieet beschermt tegen de ontwikkeling van diabetes type II [82]. Onderzoek met dieren heeft duidelijkheid gebracht in de rol van vezels op de pathofysiologie van diabetes waarbij de dagelijkse consumptie van konjacvezels en inuline de bloedglucose verminderde, de insulineproductie verbeterde en de ontwikkeling van obesitas remde [83]. Dit positieve effect van inuline werd ook bij humane studies bevestigd [84]. Zo stelde een gerandommiseerde placebogecontroleerde studie vast dat suppletie met 10 gram inuline per dag gedurende 8 weken bij diabetespatiënten leidde tot een significante daling van serummarkers van insulineresistentie ten opzichte van de controlegroep zoals onder meer nuchtere bloedglucose, nuchtere insuline en de HOMA-index. Ook inflammatoire parameters zoals hs-CRP, TNF-a, en LPS kenden een significante daling [84].

Naast inuline is ook XOS een prebiotische vezel die een rol kan spelen bij de behandeling van diabetes type II [85]. Diabetespatiënten kregen in een gerandomiseerd dubbelblinde studie 4 gram XOS of een placebo toegediend gedurende 8 weken. XOS-suppletie resulteerde in een daling van de glucose-, HbA1c- en fructosamineconcentraties. Bovendien verbeterde het verschillende bloedlipidewaarden waaronder totaalcholesterol en LDL-cholesterol [85]. Bij mensen die zich in een voorstadium van diabetes (pre-diabetes) bevinden kan XOS de ontwikkeling van diabetes mogelijk omkeren [86]. Dagelijks 2 gram XOS per dag gedurende 8 weken heeft een positief effect op verschillende diabetes-gerelateerde serumwaarden waaronder de insulinewaarden en serum glucosewaarden. Bovendien resulteert XOS in een positieve verandering van de samenstelling van het darmmicrobioom [86].

Osteoporose

Het microbioom en de bijhorende metabolieten hebben een sterke invloed op de botgezondheid. Deze connectie wordt de darm-bot-as genoemd. Er werd reeds vastgesteld dat mensen met primaire osteoporose een andere samenstelling hadden van het microbioom dan een gezonde controlegroep [87].

Daarnaast kan men mogelijk een betere botdichtheid verwachten bij een hogere vezelinname door verbeterde mineralen- en nutriëntabsorptie [19]. Een gerandommiseerde dubbelblinde placebogecontroleerde studie bij 14 gezonde postmenopauzale vrouwen wees uit dat de inname van 10 tot 20 gram vezels (maïsdextrine met 85% fermenteerbare vezels) per dag gedurende 50 dagen een significant positief effect had op de calciumretentie in het bot en op de botopbouw [88].

Vervolgens blijkt de SCFA butyraat een belangrijke rol te spelen bij de regulatie van de botopbouw [89, 90]. Een dierstudie met vrouwelijke muizen toonde aan dat butyraat nodig is samen met parathyreoïd hormoon om botopbouw te stimuleren. Een gezond microbioom dat prebiotische vezels als substraat gebruikt is dus nodig om fermentatieproducten te maken om botopbouw mogelijk te maken [89].

Cardiovasculaire ziektebeelden

Het wordt steeds duidelijker dat het microbioom ook betrokken is bij het al dan niet ontstaan van cardiovasculaire ziektebeelden zoals atherosclerose of hypertensie [91, 92]. Het microbioom beïnvloedt alle organen, waaronder het hart en de bloedvaten, op meerdere manieren [93]. De productie van SCFA is één manier om deze organen te beïnvloeden. Prebiotica hebben daarnaast ook een invloed op de cholesterolhuishouding en het lipidenprofiel [94].

Dieronderzoek met hypertensieve muizen wees uit dat een dieet rijk aan prebiotische vezels of suppletie met acetaat leidde tot de preventie van hypertensie en hartfalen [95]. Een ander onderzoek dat eveneens gebruikmaakte van een muismodel van hypertensie vond dat propionzuur de bloeddruk verbeterde en de atherosclerotische plaques verminderde [96]. Er is meer behoefte aan kwalitatieve humane studies om deze bevindingen te bevestigen.

Depressie

Het microbioom van patiënten die leiden aan een depressie heeft een andere samenstelling dan die van gezonde individuen [97]. Aangezien het microbioom een sterke invloed uitoefent op de hersenen via de darm-hersen-as, kan een prebioticum mogelijk een antidepressief effect hebben [98].

Onderzoek bij dieren heeft reeds uitgewezen dat langdurige toediening van GOS en FOS inderdaad angstremmend en antidepressief werkt [99]. Vervolgens bleek uit een gerandommiseerde dubbelblinde placebogecontroleerde studie dat de inname van 5,5 gram GOS per dag gedurende 3 weken leidde tot een verminderd cortisolgehalte in het speeksel ’s ochtends en een andere verwerking van emotionele informatie met meer aandacht voor het positieve [100].

Suppletie met het prebiotische XOS resulteerde bij gezonde proefpersonen in een verhoging van de vitaliteits- en geluksscore [101]. De gerandomiseerde dubbelblinde placebogecontroleerde studie vond het effect als er per dag 8 gram XOS werd gesuppleerd. Echter niet alle studies bevestigen deze resultaten [102]. Mogelijk zijn aanvullende therapieën, zoals het herstel van de hyperpermeabele darm, nodig om een oorzaak van depressie weg te nemen en symptomen te verbeteren [103].

Neurodegeneratieve ziekten

Het microbioom en haar metabolieten lijken een belangrijke rol te spelen bij allerhande neurologische en neurodegeneratieve ziektebeelden. Zowel ouderen als patiënten die leiden aan een neurodegeneratieve ziekte bleken volgens onderzoek eveneens een verminderde biodiversiteit te hebben binnen hun microbioom [104]. Alzheimerpatiënten hadden bijvoorbeeld een lagere diversiteit aan micro-organismen zoals bifidobacteriën en minder bacteriën uit de firmicutenstam [105]. Daarenboven bleek het microbioom van alzheimerpatiënten minder butyraat te produceren [106]. Ook parkinsonpatiënten bleken een veranderd microbioom te hebben. Uit een meta-analyse bleek dat parkinsonpatiënten een verminderde hoeveelheid bacteriestammen hebben die verantwoordelijk zijn voor de SCFA-productie [107–109]. Deze dysbiose ligt mogelijk aan de basis van het ontstaan van de ziekte van Parkinson [107]. Daarnaast bleken eveneens patiënten die lijden aan multiple sclerose (MS) een verminderde hoeveelheid SCFA-producerende bacteriën te hebben in hun darm [110]. Als laatste werd in onderzoek geconcludeerd dat het microbioom ook een rol speelt bij het ontstaan en ziekteverloop van amyotrofische laterale sclerose (ALS) [111].

Het herstellen van het microbioom en de darmgezondheid aan de hand van prebiotische voeding en suppletie met prebiotica om de productie van SCFA te stimuleren kan dus een mogelijke (aanvullende) behandelstrategie zijn bij neurodegeneratie [112].

Recent ex vivo onderzoek concludeerde dat de suppletie van inuline bij parkinsonpatiënten kan leiden tot een verhoogde productie van SCFA met butyraat in het bijzonder en dat dit een therapeutische interventie kan zijn [113]. In vitro onderzoek liet zien dat butyraat de demyelinisatie verminderde en remyelinisatie verhoogde in een model voor MS [114]. Onderzoekers die gebruikmaakten van een muismodel voor ALS vonden ook dat suppletie met GOS leidde tot een verminderd verlies aan motorische neuronen, verminderde atrofie en verbeterde mitochondriale activiteit in de spiercellen. Dit alles leidde tot een vertraging van de ziekte en een verlenging van de levensduur [115].

Hepatische encefalopathie

Diverse klinische studies hebben aangetoond dat prebiotica beter dan een placebo zijn in de behandeling van hepatische encefalopathie. In het zure darmmileu dat tijdens de fermentatie van prebiotica ontstaat, wordt bij de eiwitafbraak vooral het niet-absorbeerbare ammonia (NH4+) gevormd in plaats van het voor de hersenen toxische ammoniak (NH3) [116].

Er zijn geen contra-indicaties bekend voor het gebruik van prebiotica.

De Nederlandse gezondheidsraad adviseert voor volwassenen een dagelijkse inname van 32-45 gram vezels per dag. Dit omvat zowel fermenteerbare als niet-fermenteerbare vezels [39]. Evolutionair gezien is een totale vezelinname vanaf 40 gram vezels per dag aan te raden [36].

Ter aanvulling van een gezond eetpatroon of gedurende therapeutische trajecten kan prebiotische suppletie worden gebruikt. Gebruikelijke doseringen lopen op tot 10 gram prebiotische vezels per dag, afhankelijk van het soort vezels. Inuline, FOS en GOS-doseringen lopen op tot 10 gram per dag, XOS is al effectief bij inname vanaf 1 gram per dag.

Gefermenteerde prebiotische producten met SCFA worden gedoseerd vanaf 1,5 gram per dag.

Prebiotica is veilig in gebruik en suppletie gaat niet gepaard met levensbedreigende bijwerkingen. Doseringen tot 50 gram per dag lijken veilig te zijn [117].

Zo lang prebiotische vezels nog niet worden gefermenteerd (vooral tijdens hun verblijf in de dunne darm), hebben ze een wateraantrekkend (osmotisch) effect. Eenmaal in het colon aangekomen worden ze gefermenteerd, een proces waarbij gas (CO2, H2 en CH4) wordt geproduceerd. Prebiotica hebben daardoor het risico dat ze soms diarree of flatulentie kunnen veroorzaken. In die gevallen wordt geadviseerd de dosis te verlagen (kleinere doses worden dan meestal wel goed verdragen) of uitsluitend probiotica te gebruiken die deze bijwerkingen niet hebben.

Verschillende prebiotische vezels werken vaak in synergie met elkaar [118, 119].

Probiotica

Daarnaast worden prebiotica ook vaak samen ingezet met probiotica. Deze combinatie is bekend onder de term ‘synbiotica’. Een groot voordeel van combinatie van pre- en probiotica is dat het prebioticum de overleving van de bacteriën in het probioticum verbetert. Wanneer prebiotica met probiotica worden gecombineerd, is inname tegelijk met het probioticum aan te bevelen.

Mineralen

Prebiotica verbetert de mineraalabsorptie [18, 19]. Zo verbetert een inuline/FOS supplement (5 gram per dag) de opname van magnesium en calcium bij postmenopauzale vrouwen [21].

Fytobiotica

Polyfenolen, de secundaire plantenstoffen van veel fruit, groenten, kruiden en specerijen, zijn prebiotisch. Van de polyfenolen komt 95% in de dikke darm terecht, fermentatie resulteert in het vrijkomen van energie voor het microbioom. De gefermenteerde polyfenolen (ook wel geactiveerde polyfenolen genoemd) kunnen vervolgens geabsorbeerd worden. In een dierstudie naar de combinatie van granaatappelextract en inuline werd aangetoond dat de toevoeging van het granaatappelextract leidde tot een hogere diversiteit van stammen in het darmmicrobioom [120].

In een studie met gezonde vrijwilligers leidde de combinatie van prebiotica, probiotica en fytobiotica zelfs tot een verbetering van de samenstelling van het darmmicrobioom en een verbetering van de mentale toestand [121]. Het zeer uitgebreide supplement dat in de studie werd gebruikt bevatte zowel verschillende prebiotische vezels als meerdere probiotische stammen, fytobiotische plantenextracten en fytonutriënten.

[1]          Ashaolu TJ, Ashaolu JO, Adeyeye S a. O. Fermentation of prebiotics by human colonic microbiota in vitro and short-chain fatty acids production: a critical review. J Appl Microbiol 2021; 130: 677–687.

[2]          Berg G, Rybakova D, Fischer D, et al. Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome 2020; 8: 103.

[3]          Gibson GR, Roberfroid MB. Dietary Modulation of the Human Colonic Microbiota: Introducing the Concept of Prebiotics. J Nutr 1995; 125: 1401–1412.

[4]          Hundshammer C, Minge O. In Love with Shaping You—Influential Factors on the Breast Milk Content of Human Milk Oligosaccharides and Their Decisive Roles for Neonatal Development. Nutrients 2020; 12: 3568.

[5]          Monteagudo-Mera A, Rastall RA, Gibson GR, et al. Adhesion mechanisms mediated by probiotics and prebiotics and their potential impact on human health. Appl Microbiol Biotechnol 2019; 103: 6463–6472.

[6]          Johnson-Henry KC, Pinnell LJ, Waskow AM, et al. Short-Chain Fructo-oligosaccharide and Inulin Modulate Inflammatory Responses and Microbial Communities in Caco2-bbe Cells and in a Mouse Model of Intestinal Injury. J Nutr 2014; 144: 1725–1733.

[7]          Cani PD, Joly E, Horsmans Y, et al. Oligofructose promotes satiety in healthy human: a pilot study. Eur J Clin Nutr 2006; 60: 567–572.

[8]          Slavin J, Green H. Dietary fibre and satiety. Nutr Bull 2007; 32: 32–42.

[9]          Chambers ES, Viardot A, Psichas A, et al. Effects of targeted delivery of propionate to the human colon on appetite regulation, body weight maintenance and adiposity in overweight adults. Gut 2015; 64: 1744–1754.

[10]       Christiansen CB, Gabe MBN, Svendsen B, et al. The impact of short-chain fatty acids on GLP-1 and PYY secretion from the isolated perfused rat colon. Am J Physiol-Gastrointest Liver Physiol 2018; 315: G53–G65.

[11]       Byrne CS, Chambers ES, Alhabeeb H, et al. Increased colonic propionate reduces anticipatory reward responses in the human striatum to high-energy foods. Am J Clin Nutr 2016; 104: 5–14.

[12]       Saavedra JM, Tschernia A. Human studies with probiotics and prebiotics: clinical implications. Br J Nutr 2002; 87: S241–S246.

[13]       Schley PD, Field CJ. The immune-enhancing effects of dietary fibres and prebiotics. Br J Nutr 2002; 87 Suppl 2: S221-230.

[14]       Koh A, De Vadder F, Kovatcheva-Datchary P, et al. From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites. Cell 2016; 165: 1332–1345.

[15]       Carlson TL, Lock JY, Carrier RL. Engineering the Mucus Barrier. Annu Rev Biomed Eng 2018; 20: 197–220.

[16]       Beylot M. Effects of inulin-type fructans on lipid metabolism in man and in animal models. Br J Nutr 2005; 93: S163–S168.

[17]       Ooi L-G, Liong M-T. Cholesterol-Lowering Effects of Probiotics and Prebiotics: A Review of in Vivo and in Vitro Findings. Int J Mol Sci 2010; 11: 2499–2522.

[18]       Scholz-Ahrens KE, Ade P, Marten B, et al. Prebiotics, Probiotics, and Synbiotics Affect Mineral Absorption, Bone Mineral Content, and Bone Structure. J Nutr 2007; 137: 838S-846S.

[19]       Coxam V. Inulin-type fructans and bone health: state of the art and perspectives in the management of osteoporosis. Br J Nutr 2005; 93 Suppl 1: S111-23.

[20]       Ohta A, Motohashi Y, Ohtsuki M, et al. Dietary Fructooligosaccharides Change the Concentration of Calbindin-D9k Differently in the Mucosa of the Small and Large Intestine of Rats. J Nutr 1998; 128: 934–939.

[21]       Holloway L, Moynihan S, Abrams SA, et al. Effects of oligofructose-enriched inulin on intestinal absorption of calcium and magnesium and bone turnover markers in postmenopausal women. Br J Nutr 2007; 97: 365–372.

[22]       Freitas K de C, Amancio OMS, Morais MB de. High-performance inulin and oligofructose prebiotics increase the intestinal absorption of iron in rats with iron deficiency anaemia during the growth phase. Br J Nutr 2012; 108: 1008–1016.

[23]       Marciano R, Santamarina AB, de Santana AA, et al. Effects of prebiotic supplementation on the expression of proteins regulating iron absorption in anaemic growing rats. Br J Nutr 2015; 113: 901–908.

[24]       Costa GT, Vasconcelos QDJS, Abreu GC, et al. Systematic review of the ingestion of fructooligosaccharides on the absorption of minerals and trace elements versus control groups. Clin Nutr ESPEN 2021; 41: 68–76.

[25]       Tan C, Wei H-K, Zhao X, et al. Soluble Fiber with High Water-Binding Capacity, Swelling Capacity, and Fermentability Reduces Food Intake by Promoting Satiety Rather Than Satiation in Rats. Nutrients; 8. Epub ahead of print 1 October 2016. DOI: 10.3390/nu8100615.

[26]       Indrio F, Riezzo G, Raimondi F, et al. Prebiotics improve gastric motility and gastric electrical activity in preterm newborns. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2009; 49: 258–261.

[27]       Presence of inulin and oligofructose in the diets of Americans - PubMed, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10395608/ (accessed 22 March 2021).

[28]       Roberfroid MB. Introducing inulin-type fructans. Br J Nutr 2005; 93 Suppl 1: S13–S25.

[29]       Aachary AA, Prapulla SG. Xylooligosaccharides (XOS) as an Emerging Prebiotic: Microbial Synthesis, Utilization, Structural Characterization, Bioactive Properties, and Applications. Compr Rev Food Sci Food Saf 2011; 10: 2–16.

[30]       Vandenplas Y, Berger B, Carnielli VP, et al. Human Milk Oligosaccharides: 2’-Fucosyllactose (2’-FL) and Lacto-N-Neotetraose (LNnT) in Infant Formula. Nutrients 2018; 10: 1161.

[31]       Bode L. Human milk oligosaccharides: prebiotics and beyond. Nutr Rev 2009; 67: S183–S191.

[32]       Vernazza CL, Rabiu BA, Gibson GR. Human Colonic Microbiology and the Role of Dietary Intervention: Introduction to Prebiotics. In: Gibson GR, Rastall RA (eds) Prebiotics: Development & Application. Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd, pp. 1–28.

[33]       van Rossum C, Fransen H, Verkaik-Kloosterman J, et al. Dutch National Food Consumption Survey 2007-2010?: Diet of children and adults aged 7 to 69 years. Nederlandse voedselconsumptiepeiling 2007-2010?: Voeding van kinderen en volwassenen van 7 tot 69 jaar, https://rivm.openrepository.com/handle/10029/261553 (2011, accessed 26 August 2020).

[34]       Mayer A-M. Historical changes in the mineral content of fruits and vegetables. Br Food J 1997; 99: 207–211.

[35]       Smits SA, Leach J, Sonnenburg ED, et al. Seasonal cycling in the gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers of Tanzania. Science 2017; 357: 802–806.

[36]       Brand-Miller JC, Holt SH. Australian aboriginal plant foods: a consideration of their nutritional composition and health implications. Nutr Res Rev 1998; 11: 5–23.

[37]       Crittenden AN, Schnorr SL. Current views on hunter-gatherer nutrition and the evolution of the human diet. Am J Phys Anthropol 2017; 162 Suppl 63: 84–109.

[38]       Barber TM, Kabisch S, Pfeiffer AFH, et al. The Health Benefits of Dietary Fibre. Nutrients 2020; 12: 3209.

[39]       Stephen AM, Champ MM-J, Cloran SJ, et al. Dietary fibre in Europe: current state of knowledge on definitions, sources, recommendations, intakes and relationships to health. Nutr Res Rev 2017; 30: 149–190.

[40]       Desai MS, Seekatz AM, Koropatkin NM, et al. A Dietary Fiber-Deprived Gut Microbiota Degrades the Colonic Mucus Barrier and Enhances Pathogen Susceptibility. Cell 2016; 167: 1339-1353.e21.

[41]       Swann OG, Kilpatrick M, Breslin M, et al. Dietary fiber and its associations with depression and inflammation. Nutr Rev 2020; 78: 394–411.

[42]       Threapleton DE, Greenwood DC, Evans CEL, et al. Dietary fibre intake and risk of cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis. BMJ 2013; 347: f6879.

[43]       Harmsen HJM, Wildeboer–Veloo ACM, Raangs GC, et al. Analysis of Intestinal Flora Development in Breast-Fed and Formula-Fed Infants by Using Molecular Identification and Detection Methods. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2000; 30: 61–67.

[44]       Bäckhed F, Roswall J, Peng Y, et al. Dynamics and Stabilization of the Human Gut Microbiome during the First Year of Life. Cell Host Microbe 2015; 17: 690–703.

[45]       Gidley MJ, Yakubov GE. Functional categorisation of dietary fibre in foods: Beyond ‘soluble’ vs ‘insoluble’. Trends Food Sci Technol 2019; 86: 563–568.

[46]       Carlson JL, Erickson JM, Lloyd BB, et al. Health Effects and Sources of Prebiotic Dietary Fiber. Curr Dev Nutr; 2. Epub ahead of print 1 March 2018. https://doi.org/10.1093/cdn/nzy005

[47]       Jakobsdottir G, Nyman M, Fåk F. Designing future prebiotic fiber to target metabolic syndrome. Nutrition 2014; 30: 497–502.

[48]       Franck A. Technological functionality of inulin and oligofructose. Br J Nutr 2002; 87: S287–S291.

[49]       Bode L. Human milk oligosaccharides: Every baby needs a sugar mama. Glycobiology 2012; 22: 1147–1162.

[50]       Brunser O, Gotteland M, Cruchet S, et al. Effect of a Milk Formula With Prebiotics on the Intestinal Microbiota of Infants After an Antibiotic Treatment. Pediatr Res 2006; 59: 451–456.

[51]       Soldi S, Vasileiadis S, Lohner S, et al. Prebiotic supplementation over a cold season and during antibiotic treatment specifically modulates the gut microbiota composition of 3-6 year-old children. Benef Microbes 2019; 10: 253–263.

[52]       Ladirat SE, Schoterman MHC, Rahaoui H, et al. Exploring the effects of galacto-oligosaccharides on the gut microbiota of healthy adults receiving amoxicillin treatment. Br J Nutr 2014; 112: 536–546.

[53]       Zou Y, Wang J, Wang Y, et al. Protection of Galacto-Oligosaccharide against E. coli O157 Colonization through Enhancing Gut Barrier Function and Modulating Gut Microbiota. Foods 2020; 9: 1710.

[54]       Lin S-H, Chou L-M, Chien Y-W, et al. Prebiotic Effects of Xylooligosaccharides on the Improvement of Microbiota Balance in Human Subjects. Gastroenterol Res Pract 2016; 2016: e5789232.

[55]       Gonia S, Tuepker M, Heisel T, et al. Human Milk Oligosaccharides Inhibit Candida albicans Invasion of Human Premature Intestinal Epithelial Cells. J Nutr 2015; 145: 1992–1998.

[56]       Ackerman DL, Craft KM, Doster RS, et al. Antimicrobial and Antibiofilm Activity of Human Milk Oligosaccharides against Streptococcus agalactiae, Staphylococcus aureus, and Acinetobacter baumannii. ACS Infect Dis 2018; 4: 315–324.

[57]       Wang Y, Zou Y, Wang J, et al. The Protective Effects of 2’-Fucosyllactose Against E. Coli O157 Infection Are Mediated by the Regulation of Gut Microbiota and the Inhibition of Pathogen Adhesion. Nutrients 2020; 12: 1284.

[58]       Wegh CAM, Schoterman MHC, Vaughan EE, et al. The effect of fiber and prebiotics on children’s gastrointestinal disorders and microbiome. Expert Rev Gastroenterol Hepatol 2017; 11: 1031–1045.

[59]       Hamilton-Miller JMT. Probiotics and prebiotics in the elderly. Postgrad Med J 2004; 80: 447–451.

[60]       Teuri U, Korpela R. Galacto-oligosaccharides relieve constipation in elderly people. Ann Nutr Metab 1998; 42: 319–327.

[61]       Meksawan K, Chaotrakul C, Leeaphorn N, et al. Effects of Fructo-Oligosaccharide Supplementation on Constipation in Elderly Continuous Ambulatory Peritoneal Dialysis Patients. Perit Dial Int J Int Soc Perit Dial 2016; 36: 60–66.

[62]       Yen C-H, Tseng Y-H, Kuo Y-W, et al. Long-term supplementation of isomalto-oligosaccharides improved colonic microflora profile, bowel function, and blood cholesterol levels in constipated elderly people--a placebo-controlled, diet-controlled trial. Nutr Burbank Los Angel Cty Calif 2011; 27: 445–450.

[63]       Jeon JH, Kyung M, Jung S, et al. Effect of xylooligosaccharide-sugar mixture on defecation frequency and symptoms in young women with constipation: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. J Nutr Health 2015; 48: 19–29.

[64]       Zhang X-F, Guan X-X, Tang Y-J, et al. Clinical effects and gut microbiota changes of using probiotics, prebiotics or synbiotics in inflammatory bowel disease: a systematic review and meta-analysis. Eur J Nutr. Epub ahead of print 8 February 2021. https://doi.org/10.1007/s00394-021-02503-5

[65]       Grabinger T, Glaus Garzon JF, Hausmann M, et al. Alleviation of Intestinal Inflammation by Oral Supplementation With 2-Fucosyllactose in Mice. Front Microbiol; 10. Epub ahead of print 2019. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01385

[66]       Hyder A. Dietary oligosaccharides attenuate DSS-induced colitis in mice, induce PGlyRP3 expression, and inhibit NF-?B and MEK/ERK signaling. Cell Immunol 2020; 354: 104144.

[67]       Chu H, Tao X, Sun Z, et al. Galactooligosaccharides protects against DSS-induced murine colitis through regulating intestinal flora and inhibiting NF-?B pathway. Life Sci 2020; 242: 117220.

[68]       Parada Venegas D, De la Fuente MK, Landskron G, et al. Short Chain Fatty Acids (SCFAs)-Mediated Gut Epithelial and Immune Regulation and Its Relevance for Inflammatory Bowel Diseases. Front Immunol; 10. Epub ahead of print 11 March 2019. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.00277

[69]       Facchin S, Vitulo N, Calgaro M, et al. Microbiota changes induced by microencapsulated sodium butyrate in patients with inflammatory bowel disease. Neurogastroenterol Motil; 32. Epub ahead of print October 2020. https://doi.org/10.1111/nmo.13914

[70]       Assisi RF, GISDI Study Group. Combined butyric acid/mesalazine treatment in ulcerative colitis with mild-moderate activity. Results of a multicentre pilot study. Minerva Gastroenterol Dietol 2008; 54: 231–238.

[71]       Altun HK, Yildiz EA, Akin M. Effects of synbiotic therapy in mild-to-moderately active ulcerative colitis: A randomized placebo-controlled study. Turk J Gastroenterol 2019; 30: 313–320.

[72]       Ishikawa H, Matsumoto S, Ohashi Y, et al. Beneficial effects of probiotic bifidobacterium and galacto-oligosaccharide in patients with ulcerative colitis: a randomized controlled study. Digestion 2011; 84: 128–133.

[73]       Skrzydlo-Radomanska B, Prozorow-Król B, Cichoz-Lach H, et al. The Effectiveness of Synbiotic Preparation Containing Lactobacillus and Bifidobacterium Probiotic Strains and Short Chain Fructooligosaccharides in Patients with Diarrhea Predominant Irritable Bowel Syndrome-A Randomized Double-Blind, Placebo-Controlled Study. Nutrients; 12. Epub ahead of print 5 July 2020. https://doi.org/10.3390/nu12071999

[74]       Luo M, Zhuang X, Tian Z, et al. Alterations in short-chain fatty acids and serotonin in irritable bowel syndrome: a systematic review and meta-analysis. BMC Gastroenterol 2021; 21: 14.

[75]       Sabatino AD, Morera R, Ciccocioppo R, et al. Oral butyrate for mildly to moderately active Crohn’s disease. Aliment Pharmacol Ther 2005; 22: 789–794.

[76]       Tokuhara D, Kurashima Y, Kamioka M, et al. A comprehensive understanding of the gut mucosal immune system in allergic inflammation. Allergol Int 2019; 68: 17–25.

[77]       Brosseau C, Selle A, Palmer D, et al. Prebiotics: Mechanisms and Preventive Effects in Allergy. Nutrients 2019; 11: 1841.

[78]       van der Beek CM, Canfora EE, Kip AM, et al. The prebiotic inulin improves substrate metabolism and promotes short-chain fatty acid production in overweight to obese men. Metabolism 2018; 87: 25–35.

[79]       Beserra BTS, Fernandes R, do Rosario VA, et al. A systematic review and meta-analysis of the prebiotics and synbiotics effects on glycaemia, insulin concentrations and lipid parameters in adult patients with overweight or obesity. Clin Nutr Edinb Scotl 2015; 34: 845–858.

[80]       Nicolucci AC, Hume MP, Martínez I, et al. Prebiotics Reduce Body Fat and Alter Intestinal Microbiota in Children Who Are Overweight or With Obesity. Gastroenterology 2017; 153: 711–722.

[81]       Lee S, Goodson M, Vang W, et al. 2'-Fucosyllactose Supplementation Improves Gut-Brain Signaling and Diet-Induced Obese Phenotype and Changes the Gut Microbiota in High Fat-Fed Mice. Nutrients 2020; 12: 1003.

[82]       Diet, Lifestyle, and the Risk of Type 2 Diabetes Mellitus in Women | NEJM, https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/nejmoa010492 (accessed 24 March 2021).

[83]       Gao T, Jiao Y, Liu Y, et al. Protective Effects of Konjac and Inulin Extracts on Type 1 and Type 2 Diabetes. J Diabetes Res 2019; 2019: e3872182.

[84]       Dehghan P, Gargari BP, Jafar-Abadi MA, et al. Inulin controls inflammation and metabolic endotoxemia in women with type 2 diabetes mellitus: a randomized-controlled clinical trial. Int J Food Sci Nutr 2014; 65: 117–123.

[85]       Sheu WH-H, Lee I-T, Chen W, et al. Effects of xylooligosaccharides in type 2 diabetes mellitus. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo) 2008; 54: 396–401.

[86]       Yang J, Summanen PH, Henning SM, et al. Xylooligosaccharide supplementation alters gut bacteria in both healthy and prediabetic adults: a pilot study. Front Physiol; 6. Epub ahead of print 2015. https://doi.org/10.3389/fphys.2015.00216

[87]       Xu Z, Xie Z, Sun J, et al. Gut Microbiome Reveals Specific Dysbiosis in Primary Osteoporosis. Front Cell Infect Microbiol 2020; 10: 160.

[88]       Jakeman SA, Henry CN, Martin BR, et al. Soluble corn fiber increases bone calcium retention in postmenopausal women in a dose-dependent manner: a randomized crossover trial. Am J Clin Nutr 2016; 104: 837–843.

[89]       Li J-Y, Yu M, Pal S, et al. Parathyroid hormone–dependent bone formation requires butyrate production by intestinal microbiota. J Clin Invest 2020; 130: 1767–1781.

[90]       Porwal K, Pal S, Kulkarni C, et al. A prebiotic, short-chain fructo-oligosaccharides promotes peak bone mass and maintains bone mass in ovariectomized rats by an osteogenic mechanism. Biomed Pharmacother Biomedecine Pharmacother 2020; 129: 110448.

[91]       Jonsson AL, Bäckhed F. Role of gut microbiota in atherosclerosis. Nat Rev Cardiol 2017; 14: 79–87.

[92]       Pevsner-Fischer M, Blacher E, Tatirovsky E, et al. The gut microbiome and hypertension. Curr Opin Nephrol Hypertens 2017; 26: 1–8.

[93]       Chambers ES, Preston T, Frost G, et al. Role of Gut Microbiota-Generated Short-Chain Fatty Acids in Metabolic and Cardiovascular Health. Curr Nutr Rep 2018; 7: 198–206.

[94]       Williams CM, Jackson KG. Inulin and oligofructose: effects on lipid metabolism from human studies. Br J Nutr 2002; 87 Suppl 2: S261-4.

[95]       Marques FZ, Nelson E, Chu P-Y, et al. High-Fiber Diet and Acetate Supplementation Change the Gut Microbiota and Prevent the Development of Hypertension and Heart Failure in Hypertensive Mice. Circulation 2017; 135: 964–977.

[96]       Gerdes V, Gueimonde M, Pajunen L, et al. How strong is the evidence that gut microbiota composition can be influenced by lifestyle interventions in a cardio-protective way? Atherosclerosis 2020; 311: 124–142.

[97]       Jiang H, Ling Z, Zhang Y, et al. Altered fecal microbiota composition in patients with major depressive disorder. Brain Behav Immun 2015; 48: 186–194.

[98]       Dinan TG, Cryan JF. The Microbiome-Gut-Brain Axis in Health and Disease. Gastroenterol Clin North Am 2017; 46: 77–89.

[99]       Burokas A, Arboleya S, Moloney RD, et al. Targeting the Microbiota-Gut-Brain Axis: Prebiotics Have Anxiolytic and Antidepressant-like Effects and Reverse the Impact of Chronic Stress in Mice. Biol Psychiatry 2017; 82: 472–487.

[100]     Schmidt K, Cowen PJ, Harmer CJ, et al. Prebiotic intake reduces the waking cortisol response and alters emotional bias in healthy volunteers. Psychopharmacology (Berl) 2015; 232: 1793–1801.

[101]     Childs CE, Röytiö H, Alhoniemi E, et al. Xylo-oligosaccharides alone or in synbiotic combination with Bifidobacterium animalis subsp. lactis induce bifidogenesis and modulate markers of immune function in healthy adults: a double-blind, placebo-controlled, randomised, factorial cross-over study. Br J Nutr 2014; 111: 1945–1956.

[102]     Liu RT, Walsh RFL, Sheehan AE. Prebiotics and probiotics for depression and anxiety: A systematic review and meta-analysis of controlled clinical trials. Neurosci Biobehav Rev 2019; 102: 13–23.

[103]     Maes M, Kubera M, Leunis J-C. The gut-brain barrier in major depression: intestinal mucosal dysfunction with an increased translocation of LPS from gram negative enterobacteria (leaky gut) plays a role in the inflammatory pathophysiology of depression. Neuro Endocrinol Lett 2008; 29: 117–124.

[104]     Peterson CT. Dysfunction of the Microbiota-Gut-Brain Axis in Neurodegenerative Disease: The Promise of Therapeutic Modulation With Prebiotics, Medicinal Herbs, Probiotics, and Synbiotics. J Evid-Based Integr Med 2020; 25: 2515690X20957225.

[105]     Vogt NM, Kerby RL, Dill-McFarland KA, et al. Gut microbiome alterations in Alzheimer’s disease. Sci Rep 2017; 7: 13537.

[106]     Marizzoni M, Cattaneo A, Mirabelli P, et al. Short-Chain Fatty Acids and Lipopolysaccharide as Mediators Between Gut Dysbiosis and Amyloid Pathology in Alzheimer’s Disease. J Alzheimers Dis JAD 2020; 78: 683–697.

[107]     Romano S, Savva GM, Bedarf JR, et al. Meta-analysis of the Parkinson’s disease gut microbiome suggests alterations linked to intestinal inflammation. Npj Park Dis 2021; 7: 1–13.

[108]     Nishiwaki H, Hamaguchi T, Ito M, et al. Short-Chain Fatty Acid-Producing Gut Microbiota Is Decreased in Parkinson’s Disease but Not in Rapid-Eye-Movement Sleep Behavior Disorder. mSystems; 5. Epub ahead of print 8 December 2020. https://dx.doi.org/10.1128%2FmSystems.00797-20

[109]     Unger MM, Spiegel J, Dillmann K-U, et al. Short chain fatty acids and gut microbiota differ between patients with Parkinson’s disease and age-matched controls. Parkinsonism Relat Disord 2016; 32: 66–72.

[110]     Trend S, Leffler J, Jones AP, et al. Associations of serum short-chain fatty acids with circulating immune cells and serum biomarkers in patients with multiple sclerosis. Sci Rep 2021; 11: 5244.

[111]     Boddy SL, Giovannelli I, Sassani M, et al. The gut microbiome: a key player in the complexity of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). BMC Med 2021; 19: 13.

[112]     Jackson A, Forsyth CB, Shaikh M, et al. Diet in Parkinson’s Disease: Critical Role for the Microbiome. Front Neurol 2019; 10: 1245.

[113]     Can dietary fiber influence Parkinson’s patients’ gut microbiota and short chain fatty acid production – an ex-vivo study, preliminary results - ProQuest, https://search.proquest.com/openview/0031736b378b4f8d60cd11a45ecd21a9/1?pq-origsite=gscholar&cbl=36750 (accessed 24 March 2021).

[114]     Chen T, Noto D, Hoshino Y, et al. Butyrate suppresses demyelination and enhances remyelination. J Neuroinflammation 2019; 16: 165.

[115]     Song L, Gao Y, Zhang X, et al. Galactooligosaccharide improves the animal survival and alleviates motor neuron death in SOD1G93A mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Neuroscience 2013; 246: 281–290.

[116]     Manning TS, Gibson GR. Microbial-gut interactions in health and disease. Prebiotics. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2004; 18: 287–298.

[117]     Davani-Davari D, Negahdaripour M, Karimzadeh I, et al. Prebiotics: Definition, Types, Sources, Mechanisms, and Clinical Applications. Foods; 8. Epub ahead of print 9 March 2019. https://doi.org/10.3390/foods8030092

[118]     Kanakupt K, Vester Boler BM, Dunsford BR, et al. Effects of short-chain fructooligosaccharides and galactooligosaccharides, individually and in combination, on nutrient digestibility, fecal fermentative metabolite concentrations, and large bowel microbial ecology of healthy adults cats. J Anim Sci 2011; 89: 1376–1384.

[119]     Rodríguez-Cabezas ME, Camuesco D, Arribas B, et al. The combination of fructooligosaccharides and resistant starch shows prebiotic additive effects in rats. Clin Nutr 2010; 29: 832–839.

[120]     Zhang S, Yang J, Henning SM, et al. Dietary pomegranate extract and inulin affect gut microbiome differentially in mice fed an obesogenic diet. Anaerobe 2017; 48: 184–193.

[121]     Talbott SM, Talbott JA, Stephens BJ, et al. Modulation of Gut-Brain Axis Improves Microbiome, Metabolism, and Mood. Funct Foods Health Dis 2020; 10: 37–54.