Mikroskopiskt krig avgör din framtid

Mikroberna i ditt inre är beväpnade med kraftfulla vapen som kan ta livet av konkurrenter. De förgiftar, kväver och spetsar grannarna – och segrarna avgör om du slipper skäggpest eller får diabetes och Alzheimers sjukdom.

Och nu ger sig forskarna in i striden. De avslöjar bakteriernas vapenarsenal, vilket innebär att de kan tvinga din kropps värsta fiender att kapitulera.

Tarmbakterier angriper hjärnan

Flera studier visar att dina mikrobers gener påverkar kroppens alla delar. En enda gen hos bakterien Helicobacter pylori kan exempelvis orsaka demenssjukdomen Alzheimer.

Bakterien befinner sig i magsäcken och är känd för att angripa magens slemhinnor, vilket kan resultera i magsår. Men en av dess gener, kallad RPL1, påverkar även ett organ långt från magen: Hjärnan.

Genen får bak­terien att bilda en kort proteindel vid namn Hp(2-20), och enligt en studie från 2017 av immunologen Rosanna Capparelli kan detta protein transporteras med blodet till hjärnan och orsaka inflammation – det första steget mot Alzheimers sjukdom.

Många av hjärnans sjukdomar kan spåras tillbaka till tarmbakterier. 2019 analyserade mikrobiologen Kim Lewis avföringsprover från patienter med depression och fann att ju mer depressiva de var, desto färre bakterier av typen Bacteroides hade de.

De inne­håller gener som bildar signalsubstansen GABA, som påverkar nervsignalerna i hjärnan och minskar risken för depression.

Bakteriernas makt över dig omfattar även kroppens viktigaste försvar, immun­systemet. Godartade bakterier kan exempelvis stimulera immunsystemet att ta upp kampen med vissa sjukdomar.

Det gäller bland annat arten Bacteroides fragilis, som bryter ned komplexa kolhydrater i kosten till det stärkelseliknande ämnet PSA.

Bakterien utsöndrar därefter PSA, och ämnet aktiverar im­munsy­ste­mets så kallade dendritceller som patrullerar i tarmens slemhinnor.

Dendritcellerna stimulerar sedan immunceller kallade T-celler att bilda ämnet interleukin-10, som sätter stopp för inflammationsreaktioner orsakade av ett flertal sjukdomsframkallande bakterier.

Bakterier trumfar dina gener

Biologen Braden Tierney hade precis upptäckt att människor har 232 miljoner gener när bidraget från bakterierna i vårt inre räknas med. Nästa steg var att undersöka exakt hur stort inflytande alla mikrobiella gener har på vår hälsa.

Tierney gav sig i kast med en metod som forskare normalt använder för att under­söka hur våra egna gener påverkar risken att utveckla sjukdomar som exempelvis diabetes eller Alzheimers sjukdom.

Den sortens studie kallas på engelska för en "genome-wide association study" – eller bara GWAS – och undersöker små genetiska variationer i tusentals korta gensekvenser.

Forskarna jämför sekvenser från friska och sjuka personer och använder sedan algoritmer för att söka efter sekvenser som vanligtvis finns hos sjuka men inte hos friska personer.

På så sätt kan forskarna se vilka sekvenser som ökar risken för sjukdomen ifråga – varpå ­läkare målmedvetet kan söka efter dessa sekvenser när de ska uppskatta en patients risk att utveckla en viss sjukdom.

Tierney genomförde en utvidgad GWAS. Han inkluderade andra forskares studier och sökte efter bakteriella gensekvenser knutna till sjukdomar. 2020 presenterade han resultaten – och de var uppseende­väckande.

Tarmbakteriernas gener har större inflytande på hälsan än våra egna gener. Med hjälp av bakterierna kunde ­Tierney exempelvis utvärdera en persons risk för tarmcancer med 50 procents större precision än med hjälp av personens egna gener.

För elva andra sjukdomar – som schizo­freni, förhöjt blodtryck och astma – var tarmfloran i genomsnitt en 20 procent bättre indikator för sjukdom än personens gener. Diabetes var den enda sjukdom som påver­kades mer av personens egna gener än bakteriernas.

En annan studie från 2020 stöder ­Tierneys resultat. Den finske läkaren Teemu Niiranen använde sig av en hälsoundersökning från 2002, i vilken 7 211 slumpmässigt utvalda finländare i åldrarna 20–70 år hade lämnat ett avföringsprov.

Proverna var fortfarande intakta 18 år senare och Niiranen hämtade dna från bakterier i avföringen. Utifrån gensekvenserna kunde han slå fast vilken sorts bakterie varje enskild person hade i sin tarmflora.

Sedan 2002 hade tio procent av försöksdeltagarna avlidit, och Niiranen undersökte om de avlidnas tarmbakterier kunde ha spelat en roll i deras död.

Analyserna visade att förekomsten av bakterier av typen Enterobacteriaceae, som bland annat omfattar E. coli och Salmonella, var störst bland de avlidna – och att deras närvaro ökade risken att dö inom 15 år med 15 procent.

Det är ännu oklart hur bakterierna bidrog till den ökade dödligheten. Men en del av förklaringen är troligen att mikrobernas nedbrytning av tarmens innehåll – både mat och läkemedel – resulterar i avfallsämnen som kan skada hjärnan eller öka risken för hjärt-kärlsjukdomar.

Sambandet mellan dödlighet och tarmbakterier fanns hos finländare från både den östra och västra delen av Finland – två befolkningsgrupper som har olika genetisk bakgrund och livsstil.

Resultaten visar alltså att bakteriernas inflytande över hälsan kan övervinna både arv och miljö.

Bakterier spetsar varandra

Din kropp innehåller både godartade bak­terier och bakterier som kan vara skadliga om de får övertag och förekommer i för ­stora mängder.

De båda grupperingarna ­utkämpar ett evigt krig om herraväldet och det handlar inte enbart om att konkurrera ut varandra genom att komma först till ­kostens näringsämnen.

Mikrobiologen Joseph Mougous har nyligen kartlagt vilka vapen tarmens ­bakterier använder i sina inbördes strider. Ett av dessa vapen kallas typ VI-sekretionssystemet eller bara T6SS.

Vapnet består av en gifttäckt nål som den angripande bakterien skjuter ut genom sitt cellmembran och in i en annan bakterie som har vågat sig för nära.

Inuti ­offret frisätts giftet och resulterar i att offret antingen dör eller får en förstörd energi­produktion, vilket leder till att bakterien inte kan växa och förökas.

Innan en bakterie avfyrar sin gifttäckta nål utsätts den själv för giftet, så för att skydda sig ser bakterien till att producera ett motgift som gör den immun.

Alla de bakterier som använder sig av T6SS har utvecklat sina egna gifter och motgifter och är alla ­utrustade med just det motgift som neutraliserar deras eget gift.

År 2019 studerade Joseph Mougous och hans kolleger T6SS-vapnet i tarmbakterien Bacteroides fragilis, och som väntat innehöll mikroben en gen som bildade motgiftet mot dess eget gift.

Men när Mougus undersökte ett avföringsprov från en person med denna bakterie i sin tarmflora såg han att samma gen också var närvarande i många andra bakteriearter i personens tarm.

Genom att närstudera generna kunde forskaren konstatera att de andra bakterierna hade knyckt genen för motgiftet från Bacteroides fragilis och därmed gjort sig osårbara mot dess vapen.

Och bakterierna hade inte bara motgift som skyddade dem mot angrepp av Bacteroides fragilis, utan även flera andra mot­gifter som gav dem skydd mot andra bakterier.

Resultatet visar att tarmens bakterier i stor omfattning stjäl varandra motgifts­gener från varandra – ett tecken på att de konstant ligger i krig mot varandra. Vapenkap plöpningen håller enskilda arter i schack och säkrar en sorts balans i tarmen.

Dessutom är det ett värn mot främmande bakterier. I den stund en mikrob utifrån letar sig in i tarmen är den dösdömd, eftersom den inte har motgift mot de inföddas gifttäckta nålar.

Joseph Mougous jämförde också av­föringsprover från olika personer, och det visade sig att bakterierna i en individs tarmflora hade egna samlingar motgiftsgener.

Det tyder på att T6SS-vapensystemet och de tillhörande motgiftsgenerna hjälper till att upprätthålla en unik, individuell tarmflora som kan vara riskabel att ändra, vilket kan vara en nackdel för vår hälsa.

Om en persons tarm innehåller många skadliga bakterier är en korrigering av tarmflorans samman­sättning kanske inte det enda sättet att rädda personens liv.

Därför letar forskarna efter effektiva metoder som kan utplåna skadliga bakterier utan att skada de godartade.

Du kan påverka kampens utfall

Många försöka odla godartade bakterier i tarmen och bekämpa elakartade med hjälp av så kallad probiotika – livsmedel eller ­piller som innehåller goda bakterier.

En av de mest populära produkterna är yoghurt, som – när den inte värmebehandlas – kan innehålla de godartade bakterierna mjölksyrabakterier, bifidobakterier och vissa former av streptokocker.

Detsamma gäller ­andra fermenterade livsmedel som exempelvis surkål, miso och soja. Trots produkternas popularitet finns det ingen gedigen vetenskaplig täckning för att bakterier intagna genom kosten kan påverka tarm­florans sammansättning.

Däremot är det väldokumenterat att vi kan påverka vår tarmflora genom att äta vissa livsmedel, som de godartade bak­terierna föredrar.

Mjölksyrabakterier och bifidobakterier gillar exempelvis komplexa kolhydrater och en kost med mycket växtfibrer kan därför bidra till att öka mängden av dessa bakterier i tarmfloran.

En fiberrik kost lämpar sig på det hela taget för att främja en frisk tarmflora – det framvisade biokemisten Nimbe Torres i en studie från 2018.

Hon satte 81 patienter med typ 2-­diabetes på en strikt diet i tre månader. Hälften skulle inta en fiberrik kost, medan den resterande halvan fick mat med låg fiberhalt.

Kosten hade en markant inverkan på tarmfloran. Den fiberrika kosten fick an­delen av den skadliga Prevotella-bakterien att minska, medan andelen av den godartade Faecalibacterium, som har specialiserat sig på att försätta växtfiber i jäsning, ökade.

Den fiberfattiga kosten hade rakt motsatt effekt. Samtidigt visade blodprover att ­patienternas diabetes förvärrades av bristen på fiber, medan sjukdomen förbättrades till följd av den fiberrika kosten.

Genvapen besegrar fienderna

Alla elakartade bakterier kan inte bekämpas med enkla koständringar. Därför försöker läkare att påverka tarmens bakterie­sammansättning med hjälp av antibiotika, som företrädesvis går ut över de elakartade bakterierna.

Men den behandlingen slår inte alltid väl ut eftersom den oundvikligen även skadar vänligt sinnade bakterier.

För att lösa problemet har det danska biotechbolaget SNIPR Biome börjat ingripa i tarmbakteriernas inbördes kamp med hjälp av ett helt nytt vapen. Bolagsnamnet leder tankarna till det engelska ordet för lönnmördare, och företaget siktar också målmedvetet på att få bukt med noga utvalda elakartade bakterier i tarmen.

Därför utnyttjar före­tagets forskare det relativt nya genetiska verktyget CRISPR, som kan skräddarsys att känna igen vissa gener och klippa av dem.

Forskarna har justerat verktyget så att det specifikt klipper i generna hos vissa typer av E. coli och Klebsiella, som ofta ligger bakom de allvarliga inflammatoriska tarmsjuk­domarna Crohns sjukdom och ulcerös kolit.

Det skräddarsydda verktyget ska så småningom framställas i form av piller, som ­patienter med dessa sjukdomar kan inta.

I tarmen kommer CRISPR-verktyget att leta sig fram till de skadliga bakterierna och ­klippa sönder deras gener så att de dör – samtidigt som alla andra bakterier i tarmen överlever.

Metoden har redan testats på möss, råttor och grisar. SNIPR Biomes grundare och vd Christian Grøndahl för­klarar att behandlingen avlägsnar de sjukdoms-alstrande bakterierna från djurens tarmar, och han räknar med att försök på människor kan påbörjas om två till tre år.

Perspektiven är enligt Grøndahl större än ett botemedel mot tarmsjukdomar: ”Jag förväntar mig att piller med skräddar­sydda CRISPR-verktyg på sikt ska kunna bekämpa ett stort antal noga utvalda bakterier och på så sätt bli framtidens behandling av så olika sjukdomar som tjocktarmsinflammation, autism, demens och diabetes.”

Företaget arbetar redan nu med att göra metoden till ett banbrytande nytt vapen i kampen mot multiresistenta bakterier.