Interaktioner mellan maten och tarmfloran

Nya vetenskapliga rön visar att tarmfloran kan ha stor betydelse för vår hälsa och att den kan påverkas av det vi äter. Det finns dock stora kunskapsluckor när det gäller hur mikroorganismer och olika ämnen i maten påverkar tarmflorans sammansättning och funktion. Detta nya fokus på tarmfloran och dess koppling till mat och hälsa är ett viktigt område för framtida kostråd.

>> text: Maria Egervärn, tekn dr, Nils-Gunnar Ilbäck, professor, Risk- och nyttovärderingsavdelningen, Livsmedelsverket, Uppsala.

Tarmen med sina mikroorganismer har under lång tid varit ett försummat forskningsfält, men under de senaste 10-15 åren har intresset ökat explosionsartat. Mycket av dagens forskning fokuserar på att utreda mekanismerna för hur förändringar i tarmflorans sammansättning och/eller funktion uppträder, samt vad det innebär och vad som är orsak och verkan när det gäller eventuella konsekvenser i form av olika sjukdomar. Fokus har i de flesta epidemiologiska studier varit hur ämnen i maten påverkar tarmflorans sammansättning och inte hur ämnen påverkar dess funktion. I de flesta fall har en förändrad sammansättning inte kunnat kopplas till specifika hälsoeffekter. En annan svårighet när det gäller att värdera betydelsen av kostorsakade förändringar i tarmfloran är att de flesta studier är gjorda i gnagare i vilka både tarmfloran och tarmens fysiologiska egenskaper skiljer sig mycket från människa. Dessutom har ofta olika effekter och extrema skillnader i kosten testats i olika studier, och många av de studier som har gjorts på människa är baserade på få deltagare. Det innebär att det fortfarande saknas mycket kunskap om matens betydelse för tarmfloran.

Människans tarmflora

I tarmen finns 10¹³-10¹⁴ mikroorganismer (mikrobiotan), vilka innehåller mer än 3,3 miljoner proteinbildande gener (mikrobiomet). Det gör tarmen och tarmfloran till ett av kroppens största organ med flera viktiga grundläggande funktioner. Tarmfloran utgör en viktig del i vårt immunförsvar och står för en stor del av kroppens metabolism genom att bryta ned kolhydrater och andra ämnen i maten som vi själva inte kan spjälka. Tarmfloran utgörs till största delen av bakterier, totalt sett finns mer än 1000 arter. Dessa arter kan i sin tur grovt delas in i ett fåtal bakteriegrupper (till exempel Firmicutes och Bacteroidetes) som är gemensamma för en viss population av människor, medan det på artnivå (till exempel Lactobacillus plantarum och Bacteroides fragilis) är enorm variation i sammansättningen hos olika individer.

Tarmfloran består också av mikrosvampar, encelliga parasiter (protozoer) och virus. Kunskapen om dessa organismer och deras betydelse för bakterieflorans sammansättning och funktion och/eller störningar i tarmslemhinnan är emellertid relativt begränsad. Det är i dagsläget oklart om även dessa mikroorganismer har en skyddande roll och/eller kan vara en bidragande orsak till uppkomst av sjukdomar, men antalet vetenskapliga rapporter om dessa organismer ökar.

Utvecklingen av tarmfloran genom livet

Barnets första större exponering för mikroorganismer sker vid födseln. Vid vaginal förlossning kommer barnet främst i kontakt med mammans vaginala och fekala mikrobiota. Vid kejsarsnitt däremot koloniseras barnen initialt med hudbakterier och mikroorganismer från den omgivande miljön. Kejsarsnitt som förlossningssätt har i olika studier kopplats till bl.a. fetma, diabetes och födoämnesallergi senare i livet. Utifrån epidemiologiska data finns dock i dagsläget inte stöd för ett sådant orsakssamband.

Även om modersmjölksersättningarna idag är lik bröstmjölk till näringsinnehållet, så kan tarmfloran skilja sig i mikrobiell sammansättning hos spädbarn som ammas jämfört med de som får ersättning. Hur länge barnet får bröstmjölk kan också påverka tarmflorans sammansättning. Utvecklingen av DNA-sekvenseringstekniker gör det möjligt att utforska orsakssamband, såsom betydelsen av till exempel amning och kejsarsnitt för tarmflorans sammansättning och hur denna påverkar hälsan och uppkomsten av sjukdomar senare i livet.

Den skillnad i mikrobiell sammansättning som påvisats beroende på till exempel förlossningssätt minskar i takt med att tarmfloran utvecklas, miljön i tarmkanalen blir mer anaerob och spädbarnet övergår till fast föda. Vid 2-3 års ålder har mikroorganismerna i barnets tarm utvecklats till en stabil, riklig och varierad tarmflora som liknar den hos en frisk vuxen människa. Tarmfloran hos en vuxen har en relativt stor motståndskraft mot förändringar, vilket gör oss mindre mottagliga för tillfälliga störningar i tarmfloran och också mindre känsliga för tarminfektioner. När vi blir äldre, minskar mångfalden i tarmfloran, och vi blir återigen mer mottagliga för förändringar.

Faktorer som påverkar tarmfloran

Tarmflorans sammansättning sett till art och antal är till viss del genetiskt betingad, men beror framför allt på faktorer som matvanor, medicinering, ålder och den omgivande miljön. En vanlig biverkan av medicinering med antibiotika är att tarmfloran störs tillfälligt, inte minst i tidig ålder när tarmfloran är under utveckling. Upprepad användning av antibiotika till spädbarn och småbarn har också kopplats till förhöjd risk för olika sjukdomar, men några orsakssamband finns inte fastställda. Graden av effekt på tarmfloran beror främst på typen av antibiotika och farmakokinetiska faktorer som antibiotikakoncentration i tarmen, men även på individuella faktorer.

Maten kan påverka tarmflorans sammansättning på både kort och lång sikt. Förändringar av tarmflorans sammansättning har främst studerats på individnivå. Dock visar allt fler studier att förändringar i livsstil och matvanor kan förändra tarmfloran även på populationsnivå. Sammantaget tyder resultaten på att bra matvanor med hög andel kostfibrer/kolhydrater och lägre andel fett och animaliskt protein kan kopplas till en tarmflora som är bättre för hälsan. En artrikare tarmflora kan vara en av förklaringarna till detta, enligt flera studier. Tarmflorans sammansättning har till exempel visats vara mer heterogen hos människor i utvecklingsländer än i urbaniserade områden med en utpräglad västerländsk livsstil, där maten utgörs av en hög andel fett och animaliskt protein och låg andel kostfibrer. Nyligen gjorda epidemiologiska studier visar dock att det är svårt att hitta starka samband mellan olika kostfaktorer och skillnader i sammansättningen av bakterier i tarmfloran hos friska individer.

Mikroorganismer i maten och deras påverkan på tarmfloran

Genom maten utsätts tarmfloran ständigt för främmande mikroorganismer. Sjukdomsframkallande mikroorganismer kan, om de finns i maten, orsaka mag-tarminfektioner. Andra mikroorganismer såsom mjölksyra- och bifidobakterier förekommer naturligt i vår föda och har använts för livsmedelsberedning, till exempel i fermenterade livsmedel, under årtusenden. Sådana mikroorganismer kan också påverka bakterierna i tarmen. Detta kan ske genom direkta interaktioner med tarmbakterierna och/eller förändringar i tarmflorans funktion samt indirekt genom utsöndring av olika ämnen som påverkar tarmbakterierna. De senaste trettio-fyrtio åren har intensiv forskning pågått för att utvärdera dessa mikroorganismers roll för hälsan i form av så kallade probiotika.

Effekter av probiotiska mikroorganismer på tarmfloran

Mikroorganismer som används som probiotika kan ha en positiv effekt på hälsan. Det finns stöd för att specifika stammar av traditionella probiotiska mikroorganismer har en positiv påverkan på tarmfloran och därmed minskar risken för sjukdom eller sjukdomstidens längd för vissa diarréåkommor hos barn och vuxna. Probiotiska mikroorganismer har också visats återställa tarmflorans sammansättning efter en antibiotikakur eller annan enstaka störning i tarmfloran hos i övrigt friska personer. Effekten beror dock på vilken sorts probiotisk produkt som studerats och fler studier behövs för att utvärdera vilka mikroorganismer som har störst klinisk betydelse. Generellt finns dock inget stöd för att traditionella probiotiska produkter har någon effekt på sammansättningen i tarmfloran hos friska vuxna personer eller har förmåga att återställa en redan kraftigt störd tarmflora, till exempel hos personer med ulcerös kolit eller Clostridium difficile-associerad diarré.

Utvecklingen av odlings- och DNA-sekvenseringstekniker gör det möjligt att från friska människors tarmsystem ta fram så kallade nya generationens probiotika. Probiotiska mikroorganismer (tillhörande till exempel Clostridium butyricum och Faecalibacterium prausnitzii) med specifika egenskaper kan på så sätt tas fram och tillföras utifrån den funktion i tarmfloran som behöver kompletteras i hälsobringande syfte. Detta till skillnad mot traditionella probiotiska mikroorganismer som i stor utsträckning har tagits fram utifrån till exempel deras förmåga att överleva i magtarmkanalen, fästa till epitelceller eller hämma sjukdomsframkallande mikroorganismer. Nya generationens probiotika har därför större potential att vara effektiva vid behandling av patienter med störd tarmflora jämfört med dagens probiotiska produkter. Riskerna med att inta sådana produkter är dock i högre grad outredda.

Klassiska näringsämnen i maten och deras påverkan på tarmfloran

Vid nedbrytning av kostfibrer i tjocktarmen bildas kortkedjiga fettsyror med olika egenskaper och som anses ha fördelaktiga effekter för hälsan. Olika typer av kostfibrer och från olika källor som spannmål, baljväxter, frukt och grönsaker har emellertid olika effekter på tarmflorans sammansättning och funktion. Det har bland annat visats att intag av kostfibrer ökar andelen och mängden bakterier i tarmfloran som anses gynnsamma för hälsan, till exempel prevotella, laktobaciller och bifidobakterier.

Ett högt intag av fett har i mindre studier visats påverka tarmflorans sammansättning negativt, med en lägre artrikedom och en lägre förekomst av till exempel bakteriegruppen Firmicutes. Effekten verkar dock skilja sig beroende av fettkvalitet; en hög andel omättat fett och låg andel mättat fett i maten kan ge en artrikare tarmflora, medan intag av hög andel mättat fett kan ge tillväxt av ogynnsamma bakterier och ökade nivåer av olika inflammationsmarkörer.

Även proteiner som inte spjälkas i tunntarmen kan brytas ned av bakterier i tjocktarmen. Hur olika specifika proteiner påverkar metabolism och sammansättning av tarmfloran är dock i det närmaste okänt.

Kroppsfrämmande ämnen i maten och deras påverkan på tarmfloran

Andra ämnen i maten som vissa livsmedelstillsatser, organiska miljögifter, mykotoxiner, PCB och PAHs, samt tungmetaller som arsenik och kadmium kan ha en negativ effekt på tarmflorans sammansättning och/eller funktion. Till exempel har vissa sötningsmedel i djurstudier visats påverka sammansättningen med försämrad glukosomsättning som följd, medan vissa emulgeringsmedel (ytaktiva) i stora mängder har i djurstudier visats orsaka en förändrad sammansättning och metabolism i tarmfloran och med en ökad risk för inflammation i tarmen som följd. Huruvida resultat från studier i djur med en helt annan tarmflora kan överföras till människa är tveksamt. I de flesta studier där förändringar i tarmflorans sammansättning påvisats har dessa inte kunnat kopplas till specifika hälsoeffekter.

Tarmflorans påverkan på metabolism av ämnen i maten

En samlad bild av litteraturen visar att tarmfloran har en omfattande kapacitet att metabolisera kemiska ämnen som finns i mat och miljö. Denna metabolism omfattar även kostfibrer som bryts ned till kortkedjiga fettsyror i tjocktarmen och tjänar därmed som en viktig energikälla för kroppen. Tarmbakterierna kan producera en stor mängd biologiskt aktiva metaboliter av ämnen i maten. Vissa används inom ekosystemet av olika bakterier, medan andra kan tas upp och användas av värden eller utsöndras via urin. Beroende på tarmflorans sammansättning kan mönstret och mängden av olika metaboliter också antas skilja sig mycket mellan olika individer. Det finns följaktligen ett starkt stöd för att bakterieberoende metabolism av främmande ämnen i maten kan modulera toxiciteten av ämnen som värden exponeras för. Forskare har även dragit slutsatsen att skillnader i metaboliserande enzym och bakteriesammansättning i tarmfloran kan förklara skillnader i farmakokinetisk variation mellan individer. Är det så innebär det att vi kan ha en olika individuell känslighet för potentiellt skadliga ämnen i maten och att en dos av ett ämne som är säker för en individ inte behöver vara det för andra individer.

Ämnen i maten kan påverka tarmflorans metabolism

Olika ämnens påverkan på specifika tarmbakteriers metabolism är mycket dåligt känt. Med tanke på att vi har mer än 1000 olika bakterier i tarmfloran innebär det att det krävs mycket omfattande studier för att erhålla kunskap om enskilda bakteriers betydelse för de totala metabola processer som äger rum i tarmen. Det är emellertid ett mycket viktigt område när det gäller kunskapen om hur en hälsosam tarmflora uppkommer samt eventuella kopplingar till olika sjukdomstillstånd.

Tarmflorans påverkan på upptaget av ämnen i maten

Den viktigaste funktionen för mag-tarmkanalen är att bryta ned födan och underlätta absorption av ämnen i maten som behövs för normala kroppsfunktioner. Samtidigt fungerar tarmen som en barriär och skydd mot upptag av oönskade ämnen som toxiska substanser, allergena agens och potentiellt sjukdomsframkallande mikroorganismer. Denna omsättning och upptag av ämnen i maten kan på olika sätt påverkas av de olika bakterier som vi normalt har i tarmfloran. Det har visats i olika studier att tarmfloran kan förändra egenskaperna hos vissa potentiellt skadliga ämnen som finns i maten. Vissa heterocykliska aminer som uppträder i mat som steks eller grillas kan exempelvis frigöras av tarmbakterierna så att upptaget och därmed toxiciteten av dessa ämnen ökar. Mykotoxiner kan däremot bindas upp av komponenter i bakteriernas cellvägg och därmed minskar upptaget och toxiciteten av toxinet.

De kortkedjiga fettsyror som bildas när kostfibrer bryts ner kan vara ytaktiva och kan därmed påverka tarmslemhinnan och transportproteiner i tarmen, vilket i sin tur kan leda till en förändrad barriärfunktion i tarmen. Det panorama av mikrobiellt producerade kortkedjiga fettsyror och de fettsyror som normalt ingår i maten kan variera stort mellan olika individer och förklara skillnader i tarmens barriärfunktion och därmed hur mycket som tas upp av både nyttiga och potentiellt skadliga ämnen.

Sammanfattande framåtblick

Det är helt klart från dagens flod av vetenskapliga artiklar att tarmflorans sammansättning och funktion är mycket viktig för vår hälsa. Det publiceras också stora mängder nya data om hur maten och dess innehåll påverkar tarmfloran. Det handlar inte bara om betydelsen av klassiska näringsämnen i maten utan även om pre-/probiotiska kosttillskott och kemiska ämnen i maten som livsmedelstillsatser och kontaminanter (miljöföroreningar, bekämpningsmedelsrester, veterinärmedicinska preparat och naturliga toxiner). Matens påverkan på tarmfloran kan även innebära att metabolismen och upptaget av olika ämnen från mag-tarmkanalen förändras, vilket leder till både positiva och negativa hälsoeffekter. På sikt lär kunskapen om dessa interaktioner mellan maten och tarmfloran utgöra ett av underlagen för Livsmedelsverkets kostråd. Området är dock mycket komplext och i dagsläget är kunskapen bristfällig i stora delar och inte tillräckligt tydlig för att kunna ge budskap.

När det gäller probiotiska mikroorganismer finns även ett stort medicinskt intresse för individanpassad behandling – nya generationens probiotika – vilket bidrar till att området är så forskningsintensivt. Mycket av den kunskap som byggs upp kommer sannolikt även att leda till nya produkter inom livsmedelsområdet som måste säkerhetsvärderas. Att vara vetenskapligt uppdaterad inom detta omfattande fält och att även ha tillräcklig kunskap för att utvärdera och tolka betydelsen av olika fynd och studier innebär följaktligen stora framtida möjligheter och utmaningar för Livsmedelsverket och andra berörda myndigheter och institutioner inom livsmedelsområdet.

Texten är baserad på Livsmedelsverkets rapport ”Interaktioner mellan maten och tarmfloran – en översiktlig kunskapssammanställning (2018). Rapporten med referenslista finns på www.slv.se >>.