Er atferd og helse styrt av mikroskopiske bakterier som lever i magene våre? Det kan kanskje være litt vanskelig å forestille seg, men en stor amerikansk studie tyder på at det er slik.

En gruppe mikrobiologer fra California Institute of Technology (Caltech) i USA har vist hvordan en helt vanlig tarmbakterie, Bacteroides fragilis, kan gjøre autistiske mus stort sett symptomfrie.

• Les også: Autister hadde andre bakterier

– Det er virkelig spennende at en behandling med tarmbakterier gir en varig endring av atferden, sier postdoktor Elaine Hsiao, som er hovedforfatteren til studien.

Livsviktige tarmbakterier

En av implikasjonene av det nye funnet er at vi må tenke nytt om hvem og hva vi er, sier Hsiao.

– Vi eksisterer ikke uten tarmbakteriene våre – vi har ti ganger så mange av dem som vi har vanlige celler. De påvirker hvem vi er og hva vi gjør, sier hun.

Studien vekker begeistring.

– Dette arbeidet er utrolig inspirerende, for det forteller noe om de molekylære mekanismene som regulerer atferden i musene. Vi bør undersøke om lignende mekanismer kan gjøre seg gjeldende i mennesker, sier professor Oluf Borbye Pedersen fra Københavns Universitet.

• Les også: Hormoner kan hjelpe barn med autisme

Han har ikke vært en del av den amerikanske studien, men deltar selv i et forskningsprosjekt som undersøker om endringer i tarmbakterier kan være en av årsakene til schizofreni.

Sammenheng mellom autisme og tarmproblemer

Personer med autisme ser ut til å ha et problem med tarmene. Selv om det ikke finnes presise tall, er det velkjent blant leger at autister ofte har kronisk tarmbetennelse.

En studie fra de amerikanske helsemyndighetene, CDC, støtter den observasjonen: I 2012 kunne de dokumentere at autistiske barn hadde dobbelt så høy risiko for betennelse i tarmene, i forhold til andre barn.

• Les også: Forgiftet innenfra

– Det ser altså ut som om det er en sammenheng mellom problemer i tarmene og autisme, sier Oluf Borbye Pedersen, som til daglig er vitenskapelig direktør for genforskning på The Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research.

Forskergruppen fra Caltech har tidligere beskrevet hvordan bakterien B. fragilis tilsynelatende motvirker kronisk tarmbetennelse som Crohns sykdom og reparerer de skadede tarmene.

Neste skritt var å finne ut om tarmbakterien også kunne reparere tarmene hos autister – og hva det eventuelt vil føre til.

Infeksjon fremprovoserte autisme

For å undersøke det avlet de amerikanske forskerne fram mus til å ha en rekke autismelignende symptomer: ingen sosial kontakt, nedsatt kommunikasjon og ensformig atferd.

Musene var altså ikke direkte autistiske, men hadde mange av de samme symptomene.

Mikrobiologene fra Caltech tok en rekke gravide mus og ga dem en innsprøyting med et viruslignende RNA-molekyl, noe som fremprovoserte en immunreaksjon i musene, litt som om de hadde fått en infeksjon. Man kaller det en «viral mimic».

– Befolkningsundersøkelser viser at hvis en mor får en infeksjonssykdom under graviditeten, så er barnet mer utsatt for å få autisme, sier Oluf Borbye Pedersen.

– Museungene får disse stereotype atferdstrekkene som minner om det man ser hos mennesker med autisme. Samtidig skjer det noen endringer i lillehjernen, noe man også kjenner fra mennesker med autisme.

Gjennomhullede tarmer

Det første Hsiao og kollegene hennes så på, var om de nyfødte forsøksmusene viste noen tegn til økt tarmpermeabilitet – såkalt leaking gut, hvor slimhinnene i tarmen ikke klarer å stenge ute skadelige molekyler.

– Permeabiliteten er kritisk, for det er absolutt ikke alt vi skal ta opp fra tarmen til vårt indre kretsløp. Derfor er det en veldig presis regulering av hvilke molekylstørrelser som kan komme gjennom den slimhinnen, sier Pedersen.

Hvis store molekyler slipper igjennom, fremkaller det en betennelseslignende reaksjon i hele kroppen.

Og det var akkurat det forskergruppen kunne observere i de autistiske musene bare tre uker etter fødselen.

Bakterie lappet hullene

Musene fikk deretter en bakteriekur med eplesaus som var tilsatt den gunstige tarmbakterien B. fragilis. Samtidig ble en annen gruppe mus fôret med eplesaus uten bakterien.

Tre uker senere undersøkte mikrobiologene musene igjen.

– Og det er her at det blir virkelig interessant, forteller Pedersen.

Lekkasjene i musetarmene var reparert, og selv om bakterien ikke etablerte seg i permanente kolonier, gjorde den at tarmsystemet ble normalisert.

Men den største endringen var knyttet til musenes atferd.

Alle autisttrekk var forsvunnet

Etter bakteriebehandlingen var de fleste autistiske symptomene forsvunnet, og de utviste ikke lenger ensformig atferd. De begynte å kommunisere normalt, mens de tidligere pep mindre og ved en lavere frekvens enn andre.

– Vi ble utrolig overrasket over at tarmbakterien i det hele tatt hadde en innflytelse på atferden, sier Elaine Hsiao.

Hun forteller at atferd – spesielt sosial atferd – normalt er noe av det vanskeligste å påvirke med en medisinsk behandling.

Musene mistet ikke alle autistiske trekk: Når hun plasserte dem i en boks sammen med en frisk mus og et leketøy, valgte de autistiske musene fortsatt leketøyet i stedet for den sosiale interaksjonen.

Tarmbakterier påvirker atferd

Spørsmålet var hvorfor behandlingen med B. fragilis forårsaket de drastiske endringene i musenes atferd.

En sammenligning av 320 stoffskifteprodukter fra blodet på de autistiske og friske musene avslørte en rekke forskjeller, men spesielt ett skilte seg ut.

Mengden av stoffet «4-ethylphenylsulfat», som produseres av tarmbakterier, var økt 46 ganger hos de autistiske musene.

– Det er et stoff vi kjenner fra pasienter med nyresvikt, hvor nivået også ligger veldig høyt, sier Pedersen.

De pasientene, forklarer han, kan få kraftige psykiske reaksjoner, med sløvhet, forvirring og merkelig atferd.

Andre stoffskifteprodukter spiller også inn

Behandlingen med B. fragilis sørget for at nivåene av 4-ethylphenylsulfat vendte tilbake til et normalt nivå. Med det forsvant de verste symptomene på autisme.

Senere tok forskerne de friske musene og økte mengden av 4-ethylphenylsulfat i blodet deres, noe som førte til at musene begynte å utvise tegn på mer angst – et annet autismesymptom. At de andre symptomene ikke kunne reproduseres, kan tyde på at det er andre stoffer involvert.

– Men det er jo tankevekkende at stoffet endrer musenes atferd, sier Pedersen.

Nye muligheter for behandling

Det er over 100 billioner mikroorganismer – bakterier, virus og sopper – i magene våre. Det er først i de siste årene forskerne for alvor har blitt oppmerksomme på hvilken betydning de har for helsen vår.

Mellom 300 og 1000 forskjellige arter lever der inne i et virvar av kolonier som til sammen utgjør tarmkulturen vår. I et gjennomsnittlig menneske veier alt sammen omkring 1,5 kilo.

Forskerne betrakter nå tarmfloraen som en mikroskopisk kjemikaliefabrikk som bryter ned matrester, påvirker produksjonen av tarmhormoner, påvirker tarmens ufattelig mange nerveceller, regulerer immunforsvaret, bekjemper ondsinnede bakterier og – som studien fra Caltech antyder – påvirker atferd og psyke.

Og selv om det er mange forskjeller på biologien i mus og menneske, fokuserte undersøkelsen på de molekylære mekanismene som ikke er så forskjellige, sier Pedersen:

– Det er tydelig at vi bør undersøke dette nærmere.

Et nytt terapeutisk vindu?

Hvis det viser seg at tarmbakterier påvirker menneskers psyke, vil det åpne opp for helt nye sykdomsforståelser og behandlingsmuligheter.

– Her er det kanskje et terapeutisk vindu som vi ikke har vært oppmerksomme på, sier Pedersen.

– I fremtiden vil vi kanskje kunne forebygge mange sykdommer ved å gi folk spesielle bakteriearter.

Elaine Hsiao er enig:

– Det er virkelig lovende, for det er lettere å endre sammensetningen av bakterier i magen enn å endre selve hjernen.

Referanse:

Elaine Y. Hsiao m. fl.:Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders»,Cell, 2013, DOI: 10.1016/j.cell.2013.11.024. (Sammendrag).

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.