Meg, meg selv og oss

http://www.economist.com/node/21560523?fsrc=scn%2Ftw_ec%2Fme_myself_us

Jeg har oversatt en artikkel fra the Economist, fordi jeg syntes den var så fin. Aug 18th 2012 | from the print edition

—————

Å se på menneskene som økosystemer som inneholder mange samarbeidende og konkurrerende arter kan forandre medisinen.

Hva er en mann? Eller en kvinne? Det biologiske svaret virker selvsagt. Et menneske er et individ som har vokst fra et befruktet egg som inneholdt gener fra både far og mor. Et økende antall biologer mener imidlertid at denne definisjonen ikke er fullstendig. De ser folk som ikke bare individer, men også som økosystemer. Som de ser det, er det som vokser fra det befruktede  egget bare en av komponentene i systemet. Resten av systemet består av billioner av bakterier, hver av dem også et individ, som vi finner i et menneskes tarm, munn, hodebunnen, huden og alle kriker og kroker og hull som hører til kroppens overflate.

Et sunt voksent menneske er bolig for rundt 100 billioner bakterier bare i tarmen. Det er ti ganger så mange bakterieceller som mennesket har av celler som er oppstått av spermien og egget fra foreldrene. Disse krypene er dessuten veldig mye forskjellig. Egg og sæd gir omtrent 23 000 forskjellige gener. Mikrobiomet, som kroppens inneboende bakterier er samlet kjent som, blir antatt å ha omtrent 3 millioner gener. Riktignok er mange av disse genene bare en variasjon over samme tema, men like mange er ikke det, og selv det antallet som ligner duplikater legger til en god del til kroppens blanding av gener.

Og det er virkelig et system, for evolusjonen har skapt oss slik at vert og kryp har felles interesser. I bytte for råmateriale og ly vil mikrobene som bor i og på mennesker fø og beskytte verten sin, og slik er de en integrert del av den vertens velbefinnende. Ingen av sidene ønsker hverandre noe vondt. I dårlige tider kan imidlertid denne felles interessen bryte sammen. Da kan mikrobiomet oppføre seg slik at det gir sykdom hos verten.

At bakterier kan være årsak til sykdom er ingen ny åpenbaring. Men sykdommene vi snakker om er andre enn de vi vanligvis mener. Ofte er det ikke akutte infeksjoner av den typen vår moderne medisin har vært så god til å behandle (og som har farget legers syn på på bakterier på måter som har gjort at legevitenskapen har vært trege til å anerkjenne relevansen til folk mikrobielle økosystem.) Vi snakker om de kroniske sykdommene som nå, ihvertfall i den rike delen av verden, i fokus for legevitenskapen. For fra overvekt og diabetes til hjertesykdommer, astma og multippel sklerose, til nevrologiske tilstander som f eks autisme: Det virker som om mikrobiomet spiller en helt avgjørende rolle.

Et kryps liv

En måte å tenke på mikrobiomet er som et ekstra menneskelig organ, om enn et ganske rart et. Det veier omtrent like mye som mange andre organer (omtrent en kilo). Og selv om det ikke er en separat struktur på den måten et hjerte eller en lever er separat, behøver ikke et organ å ha en fasong for å være virkelig. Immunsystemet for eksempel, består av celler spredt rundt overalt i kroppen, men det har likevel egenskapene til et organ, nemlig det at det er et organisert system av celler.

Mikrobiomet er også organisert. Biologi gjenkjenner omtrent 100 store bakteriegrupper, kjent som phyla, som hver har sitt eget repertoar med biokjemiske evner. Menneskelige mikrobiomer er dominert av bare fire av disse phyla: Actinobakteriene, Bacteroidene, Firmicutes og Proteobakterier. Helt klart er det å bo inni et menneske en spesialisert tilværelse som bare passer for visse typer kryp.

Spesialiserte, men ikke monotone. Akkurat som økosystemer slik som skoger, gressmarker og korallrev er forskjellige fra sted til sted, slik er det også med mikriobiomer. Mikrobiomene til barn i Malawi og på landet i Venezuela, for eksempel, inneholder fler riboflavin-produserende (vitamin B 2) enn Nord-Amerikanske. De er dessuten bedre til å få ut næring fra morsmelka fordi de danner massevis av et enzym kjent som glycoside hydrolase. Dette enzymet forandrer karbohydrater vi kjenner som glycaner, som det er masse av i melk, til brukbare sukkertyper.

Den detaljen er viktig. Glycaner er ufordøyelige av hvilke som helst enzym som de 23.000 menneskelige genene kan kode. Bare bakterienes enzymer kan gjøre jobben. Likevel har naturlig utvalg stappa melk full av glycaner – et fint eksempel på sam-evolusjon.

Denne tidlige ernæringmessige rollen er dessuten mangedoblet i løpet av livet. Som glycanene i melk, er det mange karbohydrater som ville vært ufordøyelige dersom vårt fordøyelsessystem bare hadde hatt de enzymene det selv kan danne. Det mye større genomet til mikribiomet har tilsvarende større evner, og komplekse karbohydrater er ikke no´problem. De blir skånselløst tygget istykker og restene blir spyttet ut som små fettsyremolekyler, især maursyre, eddiksyre og smørsyre, som alle kan komme seg gjennom tarmveggen og inn i blodomløpet – hvor de blir matet inn i biokjemiske systemer som enten gir fra seg energi fra dem (10 til 15 % av energien brukt av en alminnelig voksen blir skapt slik) eller de blir lagt til hvile som fett.

Fett-venner

Denne ernæringsmessige rollen peker på en måte et ute-av-balanse mikrobiom kan påvirke verten: det en kropp nærer seg på kan også gi underernæring eller overernæring. En av de første analysene av en slik effekt var Jeffrey Gordons arbeid på bakterier og overvekt. I 2006 publiserte han et studium som så på blandingen av bakterier i tarmen til tjukke og tynne amerikanere. Han jobber på Washington University School of Medicine, St Louis, Missouri. Han oppdaget at tjukke folk hadde fler Firmicutes og færre Bacteroider enn tynne folk. Og hvis det å følge en diett gjorde en person tynn, da forandret bakteriefloraen seg tilsvarende hos den ny-slanke.

Eksperimenter på mus antyder at dette ikke bare er et spørsmål om bakteriene tilpasser seg endrede omgivelser. De hjelper faktisk til i slankeprosessen ved å undertrykke produksjonen av et hormon som hjelper til å lagre fett, og et enzym som gjør at fett ikke blir brukt som energi. Dette kan hjelpe til å forklare en ellers merkelig observasjon som er gjort innen jordbruk: Å gi kuer antibiotika gjør dem tjukkere, selv om kyr behandlet slik legger på seg både muskler og fett.

Etter å ha vist at tarmbakterier er involvert i overvekt, lurte dr Gordon  på om det motsatte også stemte. På et møte i fjor fortalte han at en undersøkelse fra Malawi viste at så var tilfelle. Å ha feil type bakterier kan gi underernæring.

For å finne ut av dett så han og laget hans på 317 tvillingpar, noen eneggede og noen toeggede. 43 % av disse tvillingparene var begge to velernærte. 7 % av tvillingene var begge underernært. Men halvparten av tvillingparene var med en velernært og en underernært tvilling.

Som i tilfellene med overvektige og slanke vestlige personer, hadde de velernærte og undererærte tvillingene ulike mikrobiomer. Krypene i de unerernærte barna manglet både evnen til å danne vitaminer og evnen til å fordøye komplekse karbohydrater. Og da dr Gordon flyttet noen av mikrobiomene inn i mus som inntil da hadde hatt steril tarm, skapte disse bakteriene samme resultat hos musene slik at musene ble som menneskene de hadde fått bakterier fra: Underernærte eller velnærte. Det kan altså se ut som om mikroflora kan gi feilernæring selv hos noen som egentlig får i seg nok og sunn nok mat.

Hvis dette stemmer ( og menneskestudiene for å bevise det har ikke blitt gjort ennå) er det veldig spesielt. Naturligvis kommer underernæring ofte av for dårlig kosthold. Men når det gjaldt disse tvillingene kan vi anta at kostholdet deres er likt, og derfor, når det gjelder de ulike tvillingparene, at de egentlig får nok mat. Det kan med andre ord muligens hjelpe ganske mye feilernæring ved å endre på den feilerernærtes tarmbakterier.

Enda mer overraskende enn mikrobiomets påvirkning på ernæringssykdommer, er den mulige påvirkningen på hjertesykdommer, diabetes, multippel sklerose og mange andre sykdommer. Sammenhengen er funnet både ved å eksperimentere på mus og ved å se på mennesker. Jeremy Nicholsen fra Imperial College, London så på menneskene. Dr Nicholsen studerer sammenhengen mellom metabolske stoffer og sykdommer, har vist at mengde maursyre i noens urin er motsatt dennes blodtrykk – og høyt blodtrykk er en risikofaktor for hjertesykdom. Det ser ut som om sammenhengen er den effekten maursyre har på nyrene: Det virker som et signalmolekyl som forandrer saltmengden som blir gjenopptatt inn i kroppen fra blod plasma hvis skjebne det er å bli urin. Fordi den viktigste kilden til formic acid er tarmbakteriene, tror dr Nicholsen at blandingen av bakterier der er en faktor i hjertesyksom.

Stanley Hazen fra Cleveland Clinic i Ohio har funnet en annen måte mikrobiomet kan påvirke hjertet. Han og hans kollegaer jobbet med mus som var spesialavlet for å ha tendens til harde blodårer. De fant ut at å kverke mikrobiomet i disse musa med antibiotika reduserte atherosclerose – men hvorfor er det ikke noen som riktig vet.

Sammenhengen med diabetes ble lagt merke til i veldig tjukke folk som hadde valgt å gjennomføre noe som kalles Roux-en-Y, som lager en kortslutning i tynntarmen og slik reduserer mengden mat kroppen kan absorbere. Slike folk har nesten alltid diabetes. Roux-en-Y er en effektiv behandling for overvekt. Roux-en-Y er utrolig som behandling for diabetes. I 80 % av tilfellene forsvinner problemet innen få dager. Eksperimenter gjort på mus av dr Nicholson og hans kolleger viser at Roux-en-Y gjør at sammensetningen av tarmmikrobiomet endrer seg. Dr Nicholsen tror at dette forklarer hvorfor diabetes brått forsvinner.

Denne typen diabetes kalles type 2. Det kommer enten av cellenes ufølsomhet for insulin, et hormon som regulerer blodsukkernivået. Insulinfølsomhet er en del av et komplekst og ikke særlig godt forstått nett av molekylære signaler. Dr Nicholson mistenker, men han kan ikke bevise det, at visse sentrale deler av dette signalnettet blir regulert av mikrobiomet på en lignende måte som formic acid regulerer høyt blodtrykk. Kortslutningen i tynntarmen forstyrrer mikrobiomet og signalene blir som før, og diabetes forsvinner.

Signalfeil

I tillegg til hjertesykdom og type 2 diabetes, tror dr Nicholsen at flere autoimmune sykdommer involverer mikrobiomet. Ved autoimmune sykdommer angriper kroppens immunsystem friske celler. Mange immunsystemceller lever i tarmveggen, hvor de har den lite misunnelsesverdige oppgaven å skille vennlige bakterier fra fientlige. De gjør så ved å gjenkjenne visse molekyler (for det meste proteiner eller karbohydrater) på bakterienes overflate.  Av og til vil en likhet mellom en mistenkelig bakteriell markør og en markør fra mennekets celle gjøre at immunsystemet angriper den celletypen også. Som andre sammenhenger i denne artikkelen er det ikke klart om dette bare er uflaks eller andre omstendigheter hvor noen typer kryp har andre interesser enn resten av økosystemet.

Autoimmune sykdommer som dr Nicholson knytter til mikrobiomet er bl.a diabetes type I (som ikke kommer av insulinresistens, men av en autoimmun ødeleggelse av insulinlagende celler), astma, eksem og multippel sklerose. Igjen: Detaljene er foreløpig skjult for oss, men i hvert tilfelle ser det ut til at en eller annen del av mikrobiomet forvirrer immunsystemet på en måte som er dårlig for resten av kroppscellene.

Når det gjelder multippel sklerose, ble det i fjor publisert et studium av Kersting Berer og hennes kolleget ved Max Planck Institute for Immunobiology and Epigenetics i Freiburg, Tyskland. Museforsøk viste dem at tarmbakterier virkelig er involvert i å skape den reaksjonen som gjør at kroppens immunsystem går mot visse nerveceller og skreller av isolasjonen til nervecellene på akkurat den måten som gir multippel sklerose.

Disse og andre eksempler av mikrobiomet som gjør noe helt feil gjør at vi spør oss: Dersom tarmbakterier kan gjøre deg syk, kan det å bytte dem ut gjøre deg frisk? Jogurtprodusentene har sagt dette høyt i mange år: «Top op your good bacteria!» er det en annonse som sier. Det impliserer at en dose med passende arter er som en helsedrikk.

Et spørsmål om kultur

Kliniske forsøk har virkelig vist at probiotika (en blanding av bakterier som f eks blir funnet i jogurt) minsker symptomene til folk med irritabel tarm syndrom. De har ofte litt unormalt tarmmikrobiom. Om de kan gi et skifte hos andre mennesker er ikke kjent. En artikkel publisert i fjor av dr Gordons gruppe rapporterte at i friske eneggede tvillinger blir mikrobiomet ikke påvirket av jogurt; da en tvilling ble bedt om å spise jogurt jevnlig i noen måneder mens tvillingen ikke gjorde det, ble det ikke sett noen endring i mikrobiomet.

Jogurt har begrensninger i hvilke bakterier som kan dyrkes. En annen metode kan imidlertid flytte et helt bakterielt økosystem fra en tarm til en annen. Dette er transplanteringen av en liten mengde bæsj. Mark Mellow fra Baptist Medical Centre i Oklahoma City bruker slik transplantasjon for å behandle infeksjoner med Clostridium difficile, et kryp som gir alvorlig diarre og andre symptomer, især hos pasienter som allerede er på sykehus.

Ifølge America’s Centres for Disease Control and Prevention, dreper C.difficile 14.000 mennesker bare i Amerika hvert år. Grunnen er at mange av stammene er restistente mot vanlig antibiotika. Det krever at vi bruker tung skyts: Medisiner som vancomycin og metronidazole. Disse dreper også mesteparten av resten av pasientens mikrobiom. Hvis de gjør dette og noen av C. difficile overlever, kan infeksjonern gjenoppstå enda sterkere.

Dr Mellow har funnet ut at å behandle pasientene med et klystér som inneholder bæsj fra en frisk person ofte hjelper. De nye krypene formerer seg raskt og overtar den nederste delen av tarmen, og skyver C. difficile vekk. I fjor annonserte han og hans kolleger at de hadde utført dette på 77 pasienter i fem sykehus, med en suksess på 91 %. Dessuten, da de siste 7 personene fikk en runde til med behandling, ble seks til friske. Selv om bakteriell transplantasjon mot C. difficile fortsatt må gjennomgå et formelt forsøk, med en ordentlig kontrollgruppe, ser det lovende (og billig) ut som et svar på en alvorlig trusel.

Men kanskje det mest spesielle er det som påstås om sammenhengen mellom mikrobiomet og hjernen. Det har vært kjent lenge at folk med autisme vanligvis også har magetrøbbel, og disse problemene er ofte knyttet til unormalt mikrobiom. Især har tarmene deres ofte mange typer Clostridia. Dette kan være en viktig årsak til autismeproblemet.

Et velfungerende mikrobiome er ikke et mikrobiom uten interne konflikter – det er konkurranse i alle økosystemer, selv de som er stabile og produktive. Clostridia kverker deres konkurrenter med kjemikalier som kalles fenoler (carbolic acid, den første antiseptiske, er en slik). Men fenoler er giftige også for menneskeceller og de må derfor bli nøytralisert. Dette blir gjort ved å knytte sulfat til dem. Så hvis du har for mange Clostridia som produserer for mye fenol, bruker du lett for mye av kroppens sulfatlagere. Og svovel trengs til mye annet, inkludert hjernens utvikling. Hvis et uvanlig mikrobiom gjør at tarmen trenger ekstra svovel, da kan det tenkes at hjernen betaler prisen ved å utvikle seg unormalt.

Hvorvidt dette virkelig er en årsak til autisme er fortsatt ikke bevist. Men det er interessant at mange autistiske mennesker har en genetisk defekt som påvirker svovelmetabolismen. Clostridia i tarmen i tillegg kan kanskje være det som skyver dem over kanten.

Mikrobiomet er mye lettere å studere nå takket være ny DNAsekvens-teknologi (som lar deg skille mellom forskjellige kryp uten å være nødt til  å dyrke dem i petriskåler). Nå har det blitt trendy å studere det. Det i seg selv bringer visse risiki. Det er mulig at lang tids ignorering av mikrobene i oss blir erstattet med overdreven respekt, og at noe av den medisinske viktigheten som nå blir lagt til mikrobiomet kan vise seg malplassert. Om alle disse sykommene har med mikrobiomet å gjøre eller ikke, er det ingen tvil om at mikrobiomet før folk, passer på at metabolismen tikker riktig og har hvertfall noen, og kanskje mange, måter å skade oss på. Og det kan gjøre en ting til: Det kan koble generasjonene sammen på måter vi aldri kunne tenkt oss.

Slekt skal følge slekters gang

Mange av de medisinske tilstandene mikrobiomet kanskje er involvert i er underlige. Det virker som om de er arvelige, men ingen kan finne genene det dreier seg om. Kanskje dette er fordi det er spredt over flere forskjellige gener. Men det kan også tenkes at noen – kansje ganske mange – av de genene ikke er å finne i det menneskelige genom i det hele tatt.

Selv om arveligheten er mindre til å stole på en arveligheten gjennom genene i egg og sæd, kan også mikrobiom bli arvet. Mange småkryp blir plukket direkte opp fra mora når barnet blir født. Andre kommer ganske raskt etterpå fra omgivelsene. Det er derfor mulig at enkelte sykdommer som vi tror er genetiske egentlig kommer fra bakterienes gener.

Dette er mer enn bare en intellektuell interesse. Kjent genetiske sykdommer er ofte vanskelige å behandle og aldri mulig å bli kvitt. Det beste vi kan håpe på er en medisin for resten av livet. Men mikrobiomet er medisinsk tilgjengelig og kan manipuleres på en måte de menneskelige genene ikke kan. Det kan bli endret, både med antibiotika og med transplantasjon. Dersom mikrobiomet viser seg å være så viktig som nåværende forskning hinter om, da venter det oss en helt ny vei til behandling.

Oversatt fra 

http://www.economist.com/node/21560523?fsrc=scn%2Ftw_ec%2Fme_myself_us

Alle bildene er også fra the Economist 
Categories: helse | Tags: , , , , , , , , , , , , , , , , , , | 1 kommentar

Innleggsnavigasjon

One thought on “Meg, meg selv og oss

  1. Tilbaketråkk: Tarmskylling «

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s

Opprett en gratis blogg eller et nettsted på WordPress.com.