Betydelsen av tarmens mikrobiota för hälsa och sjukdom

Publicerat i: 
Publicerat 2016-06-22
Referat

I våra tarmar bor cirka 1,5 kilogram bakterier som påverkar vår hälsa och en rad sjukdomar som typ 2-diabetes, fetma och hjärt-kärlsjukdom, men även vår psykiska hälsa. Vad vi äter har ett stort inflytande på vilka bakterier som trivs i våra tarmar, men även andra faktorer som mediciner, ålder, stress och sjukdom påverkar tarmens mikrobiota. Eller är det kanske tarmens mikrobiota som bestämmer vilken effekt man får av en viss diet eller medicin? Forskningen som studerar hur tarmens mikrobiota påverkar risken för olika sjukdomar, och hur mikrobiotan i tarmen eventuellt kan ändras för att bota, fördröja eller hindra sjukdomar har eskalerat under den senaste tioårsperioden. Vid symposiet ”Gut microflora in health and disease – from concept to evidence” den 17:e mars 2016 diskuterades några av de senazte rönen av ledande forskare inom området.

 

 

>> text: Malin Barman, forskare, Livsmedelsvetenskap, Avdelningen för Biologi och Bioteknik, Chalmers, Göteborg, Marju Orho-Melander, professor i genetisk epidemiologi, Institutionen för Kliniska Vetenskaper i Malmö, Lunds Universitets Diabetes Center, Lunds Universitet.

Vad vi äter påverkar mikrobiotan i våra tarmar vilket i sin tur har inflytande på vår hälsa. En förändring av kosten kan påverka vilka bakterier som trivs i tarmen och på den vägen kan en positiv hälsoeffekt uppnås. En stor andel bakterier i tarmen har kapacitet att få ut kalorier från delar av kosten som annars inte bryts ner, och har därför en viktig inverkan på vår metabolism. Professor Max Nieuwdorp, Amsterdams Universitet sammanfattade resultat från olika observationsstudier som studerat sammansättning och artrikhet hos mikrobiotan i tarmen vid metabola sjukdomar. En studie visade att personer som åt en kost rik på fett hade mera Bacterioidetes, och lägre produktion av den kortkedjiga fettsyran butyrat (smörsyra) än personer som åt en kost rik på grönsaker, vilka istället hade mer Firmicutes och högre produktion av smörsyra, som i flera studier associerats med positiva effekter på vår hälsa. Till exempel visade en studie som publicerades 2013 i Nature att personer med typ 2-diabetes hade en lägre nivå av smörsyreproducerande tarmbakterier (1). Nieuwdorp påpekade att många studier som hittills publicerats har varit små observationsstudier där ingen hänsyn tagits till vilken kost studiedeltagarna haft, eller vilka mediciner de använde, vilket kan leda till felaktiga samband och slutsatser. Till exempel har vissa studier, som studerat sambandet mellan bakterier i tarmen och typ 2-diabetes, inte tagit hänsyn till medicinering. Diabetesmedicinen metformin påverkar sammansättningen av bakterierna i tarmen (2) och Nieuwdorp påpekade att skillnaden i tarmens bakteriesammansättning som har setts hos personer med diabetes kan ha varit orsakad av behandling med metformin och inte av sjukdomen i sig. Det är därför viktigt att ta hänsyn till kost och medicinering vid forskning kring tarmens mikrobiota.

Bakteriefria möss skyddade mot fetma

Vår förståelse för hur tarmens mikrobiota påverkar olika processer i kroppen har ökat genom forskning på bakteriefria möss. Professor Fredrik Bäckhed, Wallenberg Laboratoriet på Sahlgrenska Akademin, har i sina studier på bakteriefria möss visat att dessa har väldigt lite kroppsfett och att de är skyddade mot fetma som vanliga möss utvecklar om de har en diet med mycket fett och socker (3). Om de bakteriefria mössen får en bakterieflora i tarmen från vanliga möss med fetma försvinner skyddet och mängden kroppsfett ökar snabbt (4).

Många studier har gjorts där man har transplanterat tarmbakterier från människor med olika sjukdomshistorik till möss utan egna tarmbakterier, och därefter följt vilka effekter de mänskliga tarmbakterierna har på mössens hälsa. Professor Liping Zhao, Shanghai University, Kina presenterade en stor studie hans grupp gjort på barn med Prader-Willi Syndrom. Prader-Willi Syndrom är ett ovanligt genetiskt syndrom som gör att barnen får en dramatiskt ökad aptit och aldrig känner sig mätta. De lider därför av kronisk överätning och mycket svår fetma redan som småbarn, och har en starkt ökad mortalitet redan vid 20-30-års ålder. Zhao har visat att barn med Prader-Willi Syndrom har en liknande mikrobiota i tarmen som barn med vanlig fetma (5). I en studie där barn gavs en speciell lågkalorikost lyckades hans forskargrupp få barnen med Prader-Willi Syndrom, samt barn med vanlig fetma, att markant gå ner i vikt, samt behålla sin viktminskning. När forskarna därefter transplanterade tarmbakterier från barnen före och efter dieten till bakteriefria möss, observerades en effekt på metabolismen och på produktionen av kortkedjiga fettsyror hos mössen, vilket skulle kunna betyda att bakteriesammansättningen i tarmen kan ha en direkt effekt på vår metabolism och på utvecklingen av fetma.

Mikrobiotan påverkar metabolismen

Under senare år har man även gjort studier där avföring transplanterats mellan människor. Nieuwdrop publicerade 2012 en banbrytande studie där de transplanterade tarmbakterier från smala donatorer till personer med metabolt syndrom och fann att insulinkänsligheten ökade (6). Effekten var kopplad till en ökning av smörsyreproducerande bakterier i tarmen hos de som fått ny mikrobiota transplanterad. Resultaten från denna studie visar att mikrobiotan i tarmarna kan ha en direkt effekt på insulinkänsligheten hos människor. En intressant observation från dessa studier var också att alla individer inte svarar på behandlingen; hos cirka 30 procent av individerna uteblir de positiva hälsoeffekterna i form av ökad insulinkänslighet och viktnedgång (7). I andra studier har det observerats att bakterier och ämnen som de producerar, framför allt smörsyra, driver olika effekter hos insulinkänsliga och insulinresistenta individer.

Nittaya Marungruang, Lunds Universitet visade i sin presentation resultat från studier de gjort på möss som utvecklar ateroskleros eftersom de saknar en gen som kallas ApoE. När dessa möss fick en diet med lingon fick de lägre blodfetter och mindre ateroskleros. Dieten förändrade även mössens gallsyrametabolism och sammansättningen av tarmens mikrobiota (11).

Även effekt på psykisk hälsa?

Att tarmens mikrobiota kan påverka olika metabola sjukdomar är de flesta överens om idag. Vad som kanske inte är lika självklart är ifall mikrobiotan i tarmen även kan påverka vår psykiska hälsa. Professor och psykiatriker Ted Dinan, Avdelningen för Psykiatri, College Corks Universitet, Irland har nyligen skrivit en översiktsartikel i ämnet och lade fram flera bevis för att det finns en koppling mellan bakterierna i tarmen och händelser i hjärnan (8). En studie där man transplanterade in tarmbakterier från personer med depression eller från friska personer i råttor utan egna bakterier i tarmen visade att de råttor som fått bakterier från de deprimerade personerna var mer oroliga och visade en depressiv fenotyp. Man har även sett att personer med depression har en mindre artrik mikrobiota i tarmen än friska personer.

Försök där man behandlat psykiska sjukdomar och symptom med probiotika har också gett positiva resultat. Till exempel fick möss som fått Lactobacillus rhamnosus lägre stress-inducerade kortisolnivåer och hade ett mindre oroligt och depressivt beteende än möss som inte fått probiotika. I studier på människor har man visat att patienter som fått Bifidobakterium longum blivit mindre stressade.

Ett annat exempel som antyder att det finns en koppling mellan tarmens bakteriesammansättning och psykiska sjukdomar är en studie där personer som inte får en effekt av antidepressiva mediciner kunde bli hjälpta genom att samtidigt få antibiotika, som påverkar bakterierna i våra tarmar.

Fetmakirurgi ger positiv förändring

En annan indikation på att mikrobiotan i tarmen kan påverka vår metabolism kom i augusti förra året när Fredrik Bäckheds forskargrupp publicerade en studie där de visade att fetmakirurgiska ingrepp innebär en gynnsam förändring av tarmens mikrobiota som varar över tid (9). Forskarna undersökte kvinnor som genomgått antingen gastric bypass eller gastric banding, som förminskar magsäcken, och fann att båda operationerna ledde till en ändrad bakteriesammansättning i tarmen och förbättrad ämnesomsättning. För att gå vidare och undersöka om den förändrade mikrobiotan i tarmen bidrog till den förbättrade ämnesomsättningen transplanterade forskarna bakteriefria möss med avföring från patienterna. Mössen som fick tarmflora från patienter som genomgått gastric bypass hade en ökad ämnesomsättning av fett från maten och blev mindre feta än de möss som fått tarmflora från patienter som inte opererats (9).

Mikrobiotan påverkar effekten av dieter

Anledningen till att en kostbehandling fungerar olika för olika personer kan bero på att vi är genetiskt olika och att tarmens mikrobiota skiljer sig mellan människor, vilket tros påverka samspelet mellan tarmens mikrobiota och dieten. I en studie där 39 försökspersoner fick äta bröd gjort på hela kornkärnor under tre dagar och därefter istället äta vetebröd, såg Bäckheds forskargrupp i samarbete med Inger Björcks grupp från Lunds Universitet att kornbrödet gav bättre kontroll av blodsockret än vetebrödet hos vissa individer, medan andra inte alls svarade på koständringen. Forskarna observerade att de som fick en positiv effekt på blodsockersvaret hade en ökad andel Prevotella i tarmen jämfört med de som var opåverkade av koständringen. När tarmens mikrobiota från dessa individer överfördes till bakteriefria möss kunde man visa att det var den förändrade mikrobiotan i tarmen som bidrog till de positiva effekterna på hälsan (10). Flera av forskarna som deltog i symposiet verkade överens om att tarmens mikrobiota kan påverka effekten av olika dieter. Flera av forskarna trodde också att vi om några år kommer att ha personliga kostråd som baseras på vilka bakterier som växer i våra tarmar, och gav redan exempel på studier där man fått indikationer på detta koncept (12).

Prebiotika – mat för bakterier

Prebiotika är i huvudsak kolhydrater och de flesta prebiotiska produkter innehåller oligosackarider eller kostfiber som, när de når tarmen, stimulerar tillväxten av gynnsamma bakterier i tjocktarmen. Framförallt Bifidobakterier gynnas av prebiotika men även andra tarmbakterier kan bryta ner prebiotiska fibrer. Professor Nathalie Delzenne, Université Catholique de Louvain, Belgien talade om hur en tillsats av prebiotika i kosten kan förändra effekten av olika dieter. Exempelvis minskade de negativa effekterna (ökad mängd fett i lever och dysfunktionell endotelfunktion) av en kost med ett lågt innehåll av omega-3 fettsyror när möss samtidigt fick prebiotika (13). I ett nystartat projekt, ”Food4Gut”, ska kvinnor med fetma äta grönsaker som är naturligt rika på fibertypen inulin. Forskarna vill studera om prebiotika, i form av inulin, har en effekt på fetma hos människor.

Paneldiskussion

Dagen avslutades med en paneldiskussion kring de största utmaningarna för forskningen inom detta område under de kommande åren, där bland annat frågan om ”orsak och verkan” lyftes. Zhao efterfrågade mer mekanistiska studier för att ta reda på om det är en förändring i tarmens mikrobiota som påverkar sjukdomsutfall eller om det är tvärtom, att en sjukdom påverkar tarmens mikrobiota. Att studera mekanismer lyftes dock också upp som en av de svåra utmaningarna eftersom dessa studier ofta genomförs i möss, vilket inte ger säker information om samma mekanism också gäller människor. Delzenne menade att det är viktigt att framtida studier svarar på frågan om hur förändringar i tarmens mikrobiota speglar förändringar i metabolismen och i mikrobiotans funktion. Forskarna fick också frågan om vilken sjukdom de tror man lättast kommer kunna utveckla terapier mot baserade på tarmens mikrobiota – dock utan att något svar gavs. Forskarna poängterade att vi idag inte ens vet för vilka sjukdomar tarmens mikrobiota spelar störst roll.

I slutet av dagen var det kanske fler än vi som skänkte en tanke åt Hippocrates och undrade om han hade rätt när han redan för cirka 2400 år sedan konstaterade att ”Alla sjukdomar börjar i tarmen”.

Symposiet arrangerades av Svenska nationalkommittén för Nutrition och Livsmedelsvetenskap.

Referenser

1. Karlsson FH, et al. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature. 2013;498:99-103.

2. Forslund K, et al. Disentangling type 2 diabetes and metformin treatment signatures in the human gut microbiota. Nature 2015;528:262-6.

3. Backhed F, et al. Mechanisms underlying the resistance to diet-induced obesity in germ-free mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2007;104:979-84.

4. Backhed F, et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci USA 2004;1014:15718-23.

5. Zhang C, et al. Dietary Modulation of Gut Microbiota Contributes to Alleviation of Both Genetic and Simple Obesity in Children. EBioMedicine. 2015;2:966-82.

6. Vrieze A, et al. Transfer of intestinal microbiota from lean donors increases insulin sensitivity in individuals with metabolic syndrome. Gastroenterology 2012;143:913-6.e7.

7. Li SS, et al. Durable coexistence of donor and recipient strains after fecal microbiota transplantation. Science 2016;352:586-9.

8. Dinan TG, Cryan JF. Mood by microbe: towards clinical translation. Genome medicine 2016;8:36.

9. Tremaroli V, et al. Roux-en-Y Gastric Bypass and Vertical Banded Gastroplasty Induce Long-Term Changes on the Human Gut Microbiome Contributing to Fat Mass Regulation. Cell Metabolism. 22:228-38.

10. Kovatcheva-Datchary P, et al. Dietary Fiber-Induced Improvement in Glucose Metabolism Is Associated with Increased Abundance of Prevotella. Cell Metab. 2015;22:971-82.

11. Matziouridou C, et al. Lingonberries reduce atherosclerosis in Apoe(-/-) mice in association with altered gut microbiota composition and improved lipid profile. Molecular nutrition & food research 2016;60:1150-60.

12. Zeevi D, et al. Personalized Nutrition by Prediction of Glycemic Responses. Cell.163:1079-94.

13. Catry E, et al. Nutritional depletion in n-3 PUFA in apoE knock-out mice: a new model of endothelial dysfunction associated with fatty liver disease. Molecular nutrition & food research 2016;0:1-10.

Relaterade artiklar på nutritionsfakta.se:

Nordisk Nutrition nr 1-2, 2014: Kostfibers fysiologiska effekter – mer än bara bulk
>>

Dela detta:
banner