Bjørnens tarmbakterier gør den fed på den sunde måde
Bjørnen spiser i ét væk i løbet af sommeren. Alligevel døjer den ikke med de overvægtssygdomme, vi kender fra mennesker. Så hvad kan vi lære af en naturens mester i sund fedme?
Bjørne_vinterhi_tarmbakterier

Bjørnens tarmbakterier ændrer sig med sæsonen. (Illustration: Cell Reports publicering af det svenske bjørnestudie)

Den svenske sommersols stråler skyder sig vej gennem fyrretræernes kroner, ned til den brune bjørn der vraltende i skovbundens blåbærvrimmel er i færd med at æde sig en pukkel til.

Bogstaveligt talt.

50 kg blåbær om dagen er hverdagskost.

Og det skal helst gå lidt tjept, for snart er vinteren her, og så skal fedtlageret være stort nok til seks måneders vintersøvn.

Fedme sikrer overlevelse

Bjørne må og skal være overvægtige for at klare vinteren. Men modsat os mennesker, hvor overvægten gerne går hånd i hånd med insulinresistens og type 2 diabetes, kan bjørnen være helt rolig.

Bjørnen har nemlig bakterier i tarmen, som fremmer fedmen om sommeren. Om vinteren ændrer bakterierne derimod sammensætning, så de passer til den fedtforbrænding, der er bjørnens eneste levebrød i de kolde måneder.

Det viser et studie, der er publiceret i det velrenommerede Cell Reports, som en del af Det Skandinaviske Bjørneprojekt. Studiet er ledet af Fredrik Bäckhed, som er ansat ved både Københavns- og Göteborgs Universitet.

Bjørne_vinterhi_prøvetagning_skandinavien_bedøvet_bakterier

Forskellige prøver, inklusive små fedt- og muskelbiopsier, bliver taget fra den bedøvede bjørn. Prøverne lynfryses på den tøris, som forskerne bærer i deres rygsække under transporten på snescootere og de sidste kilometers snesko-listen, som er nødvendig til vinterens prøvetagning. (Foto: Ole Frøbert)

Der må graves i bagenden

Trækronerne danser for den stærke vind, da den lille helikopter dykker ned mod den smovsende bjørn. De små plirrende øjne ser op, og bjørnen dømmer, det er tid til retræte. Den når dog kun få minutters løb, før et enkelt plaf lyder, og den store krop falder om i blåbærløvet. Bedøvet og snart klar til at forskerne kan tage prøver fra den.

I krattet 200 meter borte står en gruppe forskere og venter ivrigt på, at dyrlægerne har sagt god for bjørnens bedøvelse. Nu starter et nøje koordineret samarbejde. Alle falder på knæ om den forpjuskede pels, hvor hver og én har deres faste pladser, rutiner og korte tidsrammer. For nu kommer prøverne. Prøverne, der skal give et fingerpeg om, hvad bjørnen kan, som vi ikke kan.

I år må der graves lidt i bagenden. Det er bakterier fra bjørnens tarm, forskerne er ude efter. Ved hovedet tager dyrlægen samtidig blodprøver fra en stor halsvene.

Det hele er overstået på en time. Bagefter trækker forskerne sig tilbage, og dyrlægen vækker bjørnen med en modgift, så den kan komme tilbage til sit vigtige blåbærgnaskeri.

Bjørnen er en del af Det Skandinaviske Bjørneprojekt, hvor forskere hvert år udstyrer en gruppe vildtlevende brune bjørne med GPS-halsbånd. Forskerne indfanger så bjørnene to gange om året, sommer og vinter.

Bjørne kan æde, som vi ikke kan

Bjørnenes fæces viser sig at have færre forskellige bakterier om vinteren, med satsning på især én bakteriegruppe. Også i blodprøverne er der øgede mængder af de forskellige fedttyper og kolesterol. Det passer meget godt med, at bjørnen under søvnen primært lever af sit skrumpende fedtlag.

Bakteriernes antal og typer ændrer sig efter vores kost, og i mennesker ved man også, at sammensætningen er anderledes i overvægtige mennesker og i mennesker med type 2 diabetes, sammenlignet med andre mennesker.

For at få et bedre greb om bakterievrimlens rolle i bjørnen sommer og vinter poder forskerne bjørnenes bakterier ind i bakteriefri mus.

Mus uden bakterier er dyre, for de er komplicerede at opdrætte helt sterilt. Det kræver blandt andet kejsersnit og helt lufttætte kamre. Men de er geniale kontroller.

Musene med sommerbakterier bliver lidt tykkere end de, der får vinterbjørnens bakterier, men det er ikke store forskelle. Mere interessant er det, at samtidig viser sommermusene ingen tegn på insulinresistens, ligesom tidligere studier heller ikke har fundet påvirkning af insulin-følsomheden i de tykke sommerbjørne.

Sommerbakterierne i bjørnens tarme er tilsyneladende med til at ophobe så meget fedt som muligt, uden at de dårlige sider ved vægtforøgelsen sætter ind.

Altså kan både bjørne og mus med bjørne-tarmbakterier blive tykke, uden at det påvirker deres krops mulighed for at håndtere sukker, som det vil gøre i et menneske.

Hvor mennesker kan blive resistente over for insulin, og altså ikke optager sukkeret fra blodet, selvom hormonet giver kroppen besked på det, forholder det sig anderledes med bjørnen. Dens celler bliver ved med, ved insulins hjælp, at tage imod de overvældende mængder af sukker, der kommer ind med blåbærrene og det lejlighedsvise orgie i en myretue. Sukkeret laver de om til energi og fedt.

I mennesker påvirker overvægt omvendt kroppens celler, så de ikke længere reagerer effektivt på hormonet insulin, og blodets sukker forbliver i blodbanen. Cellerne er ikke i stand til at samle det op. Det kan i sidste ende føre til type 2 diabetes og andre af overvægtens følgesygdomme som forhøjet blodtryk, skæv kolesterol og følgelig hjerte-kar-sygdomme.

Bjørnen tackler i samarbejde med sine bakterier overvægtens bagsider – og det håber forskerne at lære af.

Bjørne_halsbånd_GPS_Skandinavien_vinterhi_søvn_bakterier

Bjørnene i Det Skandinaviske Bjørneprojekt har halsbånd på. GPS og radiosignaler fra halsbåndet hjælper til i det store forarbejde med at lokalisere præcis hvilken snedækket myreture, som hurtigt må graves fri, før en bedøvelsespil hjælper bjørnen videre i søvnen. (Foto: Ole Frøbert)

En enkelt bakteriestamme påvirker vores insulinfølsomhed

Et nyt studie, også med medvirken af Fredrik Bäckhed, viser, at især én bakteriestamme har et direkte sammenfald med insulinresistens i mennesker. Studiet er publiceret i det anderkendte tidsskrift PLOS ONE.

Tidligere forskning har vist, at giftstoffer (endotoxiner) fra en gruppe bakterier i tarmen spiller en rolle for udviklingen af en kronisk betændelsestilstand af fedtet omkring organerne i bughulen, som ofte ses hos overvægtige.  

Og mere og mere forskning peger på, at betændelsestilstanden kendt som low-grade inflammation bidager kraftigt til udviklingen af insulinresistens.

Med rav i sukkerhåndteringen øges risikoen for også at udvikle andre af overvægtens følgesygdomme som type 2 diabetes. Hvis altså ikke man får opdaget og behandlet insulinresistensen i tide.

For første gang rapporterer studiet tegn på, at en bestemt bakteriestamme, Ralstonia pickettii, spiller en væsentlig rolle i udviklingen af low-grade inflammation:

  • I mennesker, der var overvægtige men ellers sunde, fandt forskerne DNA-rester, som viser, at R. pickettii har krydset barrieren fra tarmen og ind i det fedt, som omgiver tarmen i bughulen.
  • Overvægtige mennesker med type 2 diabetes har 30 procent mere R. pickettii DNA i deres fæcesprøver end raske overvægtige.
  • Det samme gælder for dem, der udviser insulinreistens.

Museforsøg bekræfter bakteriernes rolle

For at teste om R. pickettii direkte forårsager den kroniske betændelsestilstand designede forfatterne et forsøg med mus, som havde fået fed mad i otte uger.  

Musene blev så i fire uger delt i tre grupper. En gruppe blev dagligt podet med levende R. pickettii. Den anden gruppe fik døde R. pickettii. Den tredje fik en kontrolpodning. Kroppens håndtering af sukker i blodet var forværret hos de mus, der havde fået enten døde eller levende bakterier.

Kun i de mus, som havde fået levende bakterier så forskerne, at endotoxinerne i blodet steg. Samtidig var de levende podede mus de eneste, der havde forhøjet R. pickettii DNA i fedtet omkring organerne.

Altså ser det ud til, at der er en direkte sammenhæng mellem R. pickettii i tarmfedtet, øgede endotoxiner i blodet og en time-out for kroppens håndtering af sukker.

Omvendt blev også de mus, som havde fået de døde R. pickettii tykke og insulinresistente, muligvis fordi tarmens immunsystem reagerer på bakteriernes toxiner i tarmen ved at skabe en betændelsestilstand.

Til gengæld påvirker hverken døde eller levende bakterier mus, som ikke er vokset op på fed mad. Altså er en fed kost en forudsætning for at R. pickettii kan lave rav i kroppens sukkerhåndtering. I mus i hvert fald.

Ligesom menneskene i forsøget havde musene fået ’pre-diabetes’ – den tilstand, som kommer forud for egentlig diabetes.

Risikoen for at udvikle sukkersyge kan altså potentielt spores tilbage til bakterier på afveje. Det er i hvert fald et nyt fokus for forskningen. Næste skridt er flere studier i mennesker og også studier med radioaktivt mærkede bakterier, så man kan afgøre, hvordan de kommer ud i fedtet omkring tarmen.

Et kendskab til tarmbakterierenes rolle i udviklingen af insulin-resistens gør det måske muligt i fremtiden at designe bakteriecocktails, som kan stoppe resistensen, inden den er et skridt på vejen mod diabetes 2.

Bjørnen tackler ekstremerne – det kan vi lære af

Dyr, der sover vintersøvn, overspiser i ekstrem grad om sommeren, men de tackler helt naturligt fedmen uden de konsekvenser, vi kender i mennesker.

Jeg talte med Fredrik Bäckhed, den korresponderende forfatteren på studiet af bjørnens tarmbakterier, og han fortalte, at bjørnen især er 'hjælpsom til at rejse interessante hypoteser'.

Bjørne og andre vintersovende dyr lever i ekstremerne: De æder for fuld kraft og ophober enorme fedtlagre. Det er sandsynligt, at deres krops naturlige håndtering af hele optrinnet er særlig tydeligt.

Netop derfor kan forskerne bruge bjørnene til at se efter, hvilke ændringer der sker i et pattedyrs krop og den herboende bakteriehave, når kroppen indtager langt over det øjeblikkelige budget. Dernæst er de bakteriefri mus perfekte til at efterprøve de ændringer, som er observeret – i hvert fald når ændringerne har rod i bakterier.

ForskerZonen

Denne artikel er en del af ForskerZonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde. Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.
ForskerZonen er støttet af Lundbeckfonden.

Alligevel er Fredrik Bäckhed forbeholden. Han mener, at det er 'for tidligt at sige noget om, hvor meget af det, vi opdager, som vi kan overføre direkte til mennesker'.

Viden fra dyrs vintersøvn kan gavne mennesket

Forskerne bag bjørnestudiet håber i fremtiden at udvide og kortlægge deres viden om naturens værktøjer i naturlig fedme. Siden har de set at bakteriestammen Ralstonia pickettii muligvis spiller en rolle i at starte den lokale betændelsestilstand i mennesker, og i hvert fald gør det i mus.

Bjørnestudiet lå forud for opdagelsen af R. pickettii, og bakteriestammen blev ikke specifikt ledt efter eller fundet med de anvendte metoder i bjørnene.

Så lige nu er det uvist om R. pickettii, eller andre bakterier som modvirker deres effekt, spiller en rolle i bjørnens sunde fedme. Men det bliver spændende at følge forskningens vej frem!

Viden fra dyr, der sover vintersøvn, kan både give os et andet indblik og nye idéer. Men det kan også kombineres med det, vi lærer ved forsøg og målinger med mennesker og laboratoriedyr. Tilsammen kan den viden bruges i udviklingen af nye behandlinger til at tackle følgerne af overvægt. I mennesker forstås.

 

Vintersøvn forlænger madpakken

Bjørne sover vintersøvn i op mod seks måneder om året, og under søvnen hverken spiser eller drikker de.

Under vintersøvnen sænker brune og sorte bjørne deres stofskifte til en fjerdedel af normalt.

Kropstemperaturen ryger med ned på 30 grader fra 37°C. De 'brænder altså madpakken på lavblus', så det opmagasinerede fedt holder længere.

Faktisk er det ingenting set i forhold til nordamerikanske jordegern eller bare pindsvinet, som bor i din baghaves grenbunke. I et gennemsnit af 33 mindre dyr, som sover vintersøvn, målte forskere, at de sænker deres stofskifte helt ned til omkring fire procent af normalen. Til gengæld sænker de også kropstemperaturen til omkring tre grader celsius.

Det er det, der gør bjørnenes vinterlur til noget særligt. Fordi de ’kun’ regulerer temperaturen moderat ned, mener man, at deres krop gør noget mere aktivt for at presse energiomsætningen helt ned på en fjerdedel.

Der er selvsagt mange aspekter bag vintersøvnens fysiologi, som fascinerer forskerne. Det Skandinaviske Bjørneprojekts fysiologiske del er koordineret af Ole Frøbert, læge ved Örebro Sygehus, og har samarbejdet med en lang række forskningsenheder rundt om i verden, som studerer hvert sit emne.

Læs mere på bearproject.info

Ugens Podcast

Lyt til vores ugentlige podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.



Det sker

26/09 kl. 19:00
Oplægsholder
Adresse
Chr. Hansen Auditoriet på Center for Sundhed og Samfund, Bartholinsgade 4A, 1356 København K
I samarbejde med