Til projektoversigt

Professor: Tarmbakterier påvirker vores psyke og sundhed på måder, vi kun langsomt er ved at forstå

Fotos: Magnus Hove Johansson

Tarmmikrobiomet er som en galakse: kolossalt, komplekst og bestående af et astronomisk antal mikrober, der interagerer med deres vært. Har det også, som forskning antyder, afgørende betydning for vores mentale og fysiske sundhed? Svaret på det spørgsmål kan blive vigtigt for kampen mod folkesygdomme og psykiske lidelser i fremtiden.

Af Oluf Borbye Pedersen til Dagbladet Information

Læs også artiklen hos Dagbladet Information

I mit arbejde i Københavns forstæder og i byens centrum må jeg ofte tage en taxa for at få dagens tids- og arbejdsplan til at hænge sammen, selv om jeg foretrækker at cykle. Undervejs på mange af de ture arbejder jeg på min PC, og der levnes ikke megen tid til at snakke med chaufførerne om stort eller småt.

Fem forskere fortæller: Som en del af serien om naturvidenskaben har Dagbladet Information bedt fem fremtrædende forskere fortælle om det videnskabelige spørgsmål, de ser mest frem til at få besvaret i de kommende år. Professor og dr.med. Oluf Borbye Pedersen har skrevet det tredje essay i rækken.

Læs hele artikelserien Vi fortæller naturvidenskaben forfra

Men én bestemt samtale vil jeg aldrig glemme. Det var mødet ved Nørreport Station med en taxachauffør fra det tidligere Jugoslavien. Inden jeg havde fundet min plads på bagsædet i vognen, havde han sagt mit navn og spurgt, om han skulle køre mig hjem eller til min arbejdsplads. Begge adresser kom lynhurtigt og præcist. Ud af bilradioen strømmede samtidig Telemanns koncert for 4 violiner. Jeg var målløs. Jeg kunne overhovedet ikke se noget genkendeligt ved manden.

"Hvor kender du mig fra?" spurgte jeg diskret, men nysgerrigt.

"For halvandet år siden kørte du med mig. Først til dit arbejde og efter et kort stop, hvor jeg ventede, fortsatte vi til dit hjem. Vi talte ikke sammen, for du havde vist travlt på computeren med de sidste forberedelser af dagens opgaver. Dit navn har jeg fra det kreditkort, du betalte med."

Og så opremsede han roligt de 16 cifre på kortet. Jeg tog hurtigt kreditkortet frem af min tegnebog og bad ham gentage, hvad han lige havde sagt. Tallene og rækkefølgen var korrekt!

Den dag var jeg nødt til at lytte til chaufføren og hans fortælling om, hvordan han i sin barndom var plaget af konstante mavegener. Han legede sjældent med sine søskende, men foretrak sit eget selskab. Så snart lejligheden bød sig, lyttede han til klassisk musik i radioen og drømte sig væk til alverdens koncertsale. Lærte sig selv noder, inden han kendte alfabetet, og fik anerkendelse for sit violinspil som fireårig.

Lægerne havde givet ham diagnosen autisme, men de stod afmægtige over hans symptomer fra maven, som kun blev værre for hvert år, der gik. Til sidst tog moren ham til en naturbehandler, der satte både ham og familien på vegetarisk kost. I løbet af et par uger forsvandt det kroniske maveonde, og samtidig forsvandt de autistiske træk, inklusive trangen til social isolation.

"Som ung og siden som voksen har jeg holdt mig til ’det grønne køkken’," fortalte han.

"Jeg fortsatte med at have uendeligt let ved at lære nyt og til at registrere og huske alt. De egenskaber kom mig til gode, og i mit tidligere hjemland fik jeg en akademisk uddannelse, der førte mig til en ledende stilling i efterretningstjenesten. Og musikken har jeg aldrig sluppet."

Som taxachauffør havde han både tid til at komponere og spille strygermusik i et kammerensemble.

Psykiske forstyrrelser og forskellige mavesymptomer forekommer ofte samtidigt hos mennesker, der lider af en sygdom i det autistiske spektrum. Det rejser spørgsmålet: Blev taxachaufføren som barn helbredt for mavegener og autistiske adfærdsproblemer ved at ændre kostvaner? Og var det de deraf fremkaldte ændringer i de godartede bakteriers funktion, der blev hans redning?

De spørgsmål vender jeg tilbage til.

Tarmbakteriernes kemifabrikker

Lige nu kravler forskningen i tarmbakterier på de nederste, stejle sider af et højt bjerg, der sandsynligvis indeholder omfattende ny viden om menneskets biologi og personlighed. De seneste 14 år har mit forskerhold og jeg været en del af det internationale pionerhold, der tilstræber at anvende højkapacitets dna-teknologi, bioinformatik og kunstig intelligens til at kortlægge menneskets indre ’samfund’ af sundhedsfremmende tarmbakterier – tarmmikrobiomet. Hvad laver de? Og hvordan fungerer vi som holobiont, det vil sige som et økosystem, der består af ’os selv’ og vores personlige mikrober?

Jeg har valgt at fortælle om mit møde med den encyklopædiske taxachauffør, fordi det møde knytter an til de helt afgørende spørgsmål, som frontlinjeforskningen prøver at besvare: Er tarmmikrobiomet af fundamental betydning for vores mentale sundhed? Og for vores helbred generelt? Og hvis ja – kan vi ved vores levevis regulere funktionen af tarmmikrobiomet og dermed vores personlighed og helbred?

Tidligt i den dna-baserede mikrobiomforsknings æra, det vil sige for omkring ti år siden, stod det klart, at hvert enkelt menneske har en unik kapital af milliarder af personligt fordelte tarmbakterier, som igen er fordelt på tusindvis af forskellige bakteriearter og stammer, hvoraf mange er gavnlige og sundhedsfremmende for os som værter.

Mange af dem kendte vi slet ikke, før vi tog dna-teknologien i brug, fordi de ikke kan dyrkes på konventionel vis i laboratoriet. Flertallet af bakterietyperne i tarmen er nemlig anaerobe og tåler ikke atmosfærens ilt. Samlet set har bakterierne i deres indre ’kemifabrikker’ potentialet til at producere et overvældende antal proteiner og bioaktive stofskifteprodukter, som mennesket ikke selv er i stand til at syntetisere.

Forsøg med både mennesker og mus og rotter har vist, at mange af de stoffer, som bakterierne danner, påvirker værtsorganismen – enten via tarmens immun- og nervesystem, tarmens hormondannelse, eller ved at de optages gennem tarmvæggen og via blodbanen når frem til celler i mange af kroppens organer, hvor de ændrer organernes funktion.

Som eksempel kan nævnes, at manipulation med sammensætningen af tarmmikrobiomet hos dyr ændrer tarmbakteriers syntese af molekyler, der påvirker strukturer og funktioner i hjernen, så dyrene ændrer adfærd. Med andre ord: Ved at ændre på sammensætningen af tarmbakterier kan der for eksempel skabes henholdsvis ængstelige, lærenemme, overmodige eller depressive mus og rotter.

Noget af det mest tankevækkende, hvad angår folkesundheden, er, at mange forskellige arter af tarmbakterier producerer et væld af sundhedsfremmende molekyler, hvis deres vært spiser en sund og overvejende plantebaseret mad. Omvendt skifter nogle af de kommensale bakterier til produktion af stoffer, der formodes at medvirke til udvikling af kroniske folkesygdomme, når værten spiser relativt store mængder af animalsk fedt og kød fra firebenede dyr.

Samtidig med den grundvidenskabelige mikrobiomforskning har forskningen i menneskets omkring 20 forskellige folkesygdomme – for eksempel parkinsonisme, fedme, diabetes, depression, leddegigt, skizofreni, demens og åreforkalkning – påvist, at der ved hver af folkesygdommene er sygdomsspecifikke ændringer i tarmmikrobiomets sammensætning og funktion.

Hvor interessant det end måtte være, er det vigtigt at understrege, at langt de fleste af disse undersøgelser er såkaldte associationsstudier, der viser sammenhænge mellem kronisk sygdom og ændringer i tarmmikrobiomet. Men de fortæller ikke noget om eventuelle årsagssammenhænge. Om hvad der egentlig kommer først.

Betydning for folkesundheden?

For at komme årsagsspørgsmålet nærmere arbejder mange forskerhold, inklusive mit eget, aktuelt ud fra en generel arbejdshypotese, der hævder, at vores helbred og risiko for udvikling af folkesygdomme er et produkt af biologisk arv og miljø i bred forstand.

Hver enkelt af os har tusindvis af variationer i vores genom (arvemasse), en såkaldt polygen arv, der disponerer os for et livslangt godt helbred eller modsat gør os sårbare over for udvikling af en eller flere af folkesygdommene.

En stor del af miljøet, der påvirker vores biologi, er vores livsstil. Og her kommer tarmmikrobiomet og dets ’kemifabrik’ på banen.

For hypotesen postulerer, at så længe vi som værter for bakterierne har sunde vaner, hvad angår mad, alkohol, motion, ingen rygning og god mental balance, producerer tarmmikrobiomet et utal af sundhedsfremmende stoffer, der forstærker virkningen af gode genetiske varianter – og samtidig lægger nogle af disse stoffer sig som et skjold over de genvarianter, der disponerer til folkesygdomme.

Det antages blandt andet at ske ved, at de gavnlige stoffer, som bakterierne danner, regulerer den dynamiske og foranderlige del af vores arvemasse (epigenomet) på sundhedsstabiliserende måder. Modsat proklamerer hypotesen, at en usund levevis gearer de ellers fredelige tarmbakterier til at aktivere stofskifteprocesser i deres indre ’kemifabrikker’, der resulterer i dannelse af molekyler, som nedbryder vores helbred og lægger grunden til udvikling af folkesygdomme.

Potentiale for lægemidler

Tarmmikrobiomet er som en galakse. Kolossalt dimensioneret og komplekst og bestående af et astronomisk antal mikrober, der interagerer indbyrdes og med deres vært. Det er ikke blot bakterier, vi taler om, men i vid udstrækning arkæer – en anden gruppe mikroorganismer, der på mange måder fungerer ligesom bakterier – og svampe og ikke mindst virus.

Der skønnes at være ti gange så mange virus som bakterier og arkæer i tarmmikrobiomet, og vi kender meget lidt til, hvilke virus der er tale om, og hvad de gør ved de øvrige mikrober og med os som værtsorganisme. Realistisk set vil det tage flere generationer af videnskabsfolk assisteret af kvantecomputere eller lignende avanceret datateknologi at nå til de dybere erkendelser af, hvad dette bjerg rummer af ny viden om mennesket som økosystem.

Forskningsområdet er et af de mest aktive inden for naturvidenskab og sundhedsforskning, og hver uge offentliggøres mange nye fund af, hvordan molekyler dannet af tarmmikrobiomet påvirker menneskers og dyrs biologi.

Derfor er det måske ikke helt forkert at antage, at mange af de lægemidler, der om 20 år findes på apotekets hylder til forebyggelse og behandling af folkesygdomme samt antibiotikaresistente infektionssygdomme, vil være fremstillet ud fra stoffer, der har deres oprindelse i det sundhedsfremmende tarmmikrobiom.

Som et eksempel på det perspektiv vil jeg tillade mig at nævne et af min forskningsgruppes seneste gennembrud – opdagelsen af et nyt hormon, der dannes af én bestemt bakterie i tarmmikrobiomet. Hormonet virker ved at sænke blodsukkeret, hæmme appetitten, øge fedtforbrændingen, mindske vægten og øge knogle- og muskelmassen.

Vil det hormon om ti år være et effektivt lægemiddel til forebyggelse og behandling af fedme, type 2-diabetes og knogleskørhed?

Det er noget af det, vi vil forsøge at afklare i løbet af den kommende tid.

Undersøgelser undervejs

Hvad lå bag helbredelsen af taxavognmanden, da han var barn?

Det ved vi naturligvis intet om med sikkerhed. Kernen i hans historie er, at moren satte ham og familien på en grøn kost, og få uger efter forsvandt både hans kroniske mavegener og autistiske besvær.

Kan der tænkes at være en årsagssammenhæng mellem vegetarisk mad, tarmmikrobiomet og helbredelsen?

Den mulighed kan ikke afvises. Vi ved, at tarmmikrobiomet er abnormt ved psykiske sygdomme, inklusive ved autisme, og når afføring fra mennesker med autisme overføres til bakteriefrie mus, udvikler musene adfærdstræk, der på nogle måder minder om dem, som mennesker med autisme plages af. Vi ved også, at et skifte fra almindelig varieret mad til vegetarisk mad ændrer tarmmikrobiomet, så det danner flere og andre sundhedsfremmende stoffer.

Og endelig er det vist i en pilotundersøgelse, at en afføringstransplantation fra raske og sundt levende donorer til 18 autistiske børn og unge mindsker deres mavesymptomer og autistiske træk, og at effekten holder sig i op til to år.

Inspireret heraf er der senest iværksat en større placebokontrolleret og lodtrækningsbaseret undersøgelse af autistiske mennesker til belysning af, om abnormiteter i tarmmikrobiomet er en medvirkende årsag til udvikling af autisme hos personer, der er genetisk disponeret for sygdommen.

De iagttagelser er som lys af håb. Alligevel skal der bruges enormt mange flere kræfter hos det ’videnskabelige bjergbestigningshold’, før en mikrobiombaseret behandling af psykiske lidelser og for den sags skyld mange andre kroniske folkesygdomme og infektionssygdomme eventuelt bliver en realitet.

Oluf Borbye Pedersen er professor i human metabolisme og metabolisk genetik samt forskningsleder ved Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research under Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet.

Gå til oversigten for hele artikelserien