Tarmbakterier kan fjerne autisme i mus

Er vores adfærd og helbred til en vis grad styret af mikroskopiske bakterier, som lever i vores maver?

Det kan måske være lidt svært at forestille sig, men ikke desto mindre er det præcis, hvad resultaterne af et stort amerikansk studie antyder.

I det videnskabelige tidsskrift Cell har et hold mikrobiologer fra California Institute of Technology (Caltech) i USA for nylig præsenteret deres undersøgelse, som viser, hvordan en helt almindelig tarmbakterie, Bacteroides fragilis, kan gøre autistiske mus stort set symptomfri, når den tilsættes diæten.

»Det er virkelig spændende at opdage, at en behandling med tarmbakterier giver en vedvarende ændring af adfærden,« siger postdoc Elaine Hsiao, der er hovedforfatteren til studiet fra Caltech.

Vi eksisterer ikke uden vores tarmbakterier

En af implikationerne ved det nye fund er, at vi er nødt til at ændre vores opfattelse af noget så fundamentalt som, hvem og hvad vi er, siger Elaine Hsiao.

»Vi eksisterer ikke uden vores tarmbakterier – vi har 10 gange så mange af dem, som vi har almindelige celler, og de påvirker, hvem vi er, og hvad vi gør,« siger hun.

Herhjemme har studiet vakt begejstring.

»Det her arbejde er utroligt inspirerende, for det fortæller noget om de molekylære mekanismer, som kommer fra tarmbakterierne og regulerer adfærden i musene. Det danner et rationale for at undersøge, om lignende mekanismer kan gøre sig gældende i mennesker,« siger professor Oluf Borbye Pedersen fra Københavns Universitet.

Han har ikke været en del af det amerikanske studie, men deltager selv i et forskningsprojekt, der undersøger, om forandringer i tarmbakterier kan være en af årsagerne til skizofreni.

Sammenhæng mellem autisme og tarmproblemer

Netop i personer med autisme synes der at være noget ’galt’ inde i tarmene. Selvom der ikke findes præcise tal på det, så er det blandt læger velkendt, at autister oftere end andre lider af kronisk tarmbetændelse.

Et nyere studie fra de amerikanske sundhedsmyndigheder, CDC, støtter den observation: I 2012 kunne de dokumentere, at autistiske børn havde dobbelt så høj risiko for at have jævnlig betændelse i tarmene i forhold til børn med andre lidelser.

»Det ser altså ud som om, der er en sammenhæng mellem problemer i tarmene og autisme,« siger Oluf Borbye Pedersen, der til daglig er videnskabelig direktør for genforskning på The Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research.

Forskerholdet fra Caltech, som Elaine Hsiao er en del af, har tidligere beskrevet, hvordan bakterien B. fragilis tilsyneladende – forskerne forstår ikke helt mekanismen bag – modvirker kronisk tarmbetændelse som Crohns sygdom og reparerer de skadede tarme.

Næste skridt var så at finde ud af, om tarmbakterien også kunne reparere tarmene hos autister – og hvad den ændring ville medføre.

Infektion fremprovokerede autisme i mus

For at undersøge det brugte de amerikanske forskere en musemodel, hvor mus blev avlet specielt til at have en række autisme-lignende symptomer: ingen social kontakt, nedsat kommunikation og ensformig adfærd.

Musene var altså ikke direkte autistiske, men så tæt på at være det, som forskerne kan få dem til.

Mikrobiologerne fra Caltech tog en række gravide mus og gav dem en indsprøjtning med et viruslignende RNA-molekyle, hvilket fremprovokerede en immunreaktion i musene, lidt som om de havde fået en infektion. Man kalder det et viralt mimic.

»Modellen er baseret på viden fra tidligere befolkningsundersøgelser, der viser, at hvis en mor får en infektionssygdom under graviditeten, så er barnet i større risiko for at få autisme,« siger Oluf Borbye Pedersen og fortsætter:

»Ungerne får så de her stereotype adfærdstræk, som minder om dem, man ser hos mennesker med autisme. Samtidig sker der nogle forandringer i lillehjernen på museungerne, hvilket også er forandringer, som man kender fra mennesker med autisme.«

Gennemhullede tarme plagede autistiske mus

Det første, Elaine Hsiao og hendes kollegaer så på, var, om deres nyfødte forsøgsmus viste nogen tegn på øget tarmpermeabilitet – en såkaldt ’leaking gut’, hvor tarmenes slimhinde ikke er i stand til at holde skadelige molekyler ude.

»Permeabiliteten er yderst kritisk, for det er bestemt ikke alt, vi skal have optaget fra tarmen til vores indre kredsløb. Derfor er der en meget, meget præcis regulering af, hvilke molekylestørrelser der kan komme igennem den slimhinde,« siger Oluf Borbye Pedersen.

Med en øget gennemtrængelighed i tarmene opstår risikoen for, at større molekyler slipper igennem og fremkalder en betændelsseslignende reaktion i hele kroppen.

Og det var præcis, hvad forskerholdet kunne observere i de autistiske mus blot tre uger efter fødslen.

Bakterie lappede hullerne i musenes tarm

Musene røg nu på en bakteriekur med æblesovs, der var tilsat den gavnlige tarmbakterie B. fragilis. Samtidig blev en anden gruppe autistiske mus og en gruppe raske mus fodret med æblesovs uden den tilsatte tarmbakterie.

Tre uger senere undersøgte mikrobiologerne musene igen.

»Og det er her, at det bliver rigtig, rigtig interessant,« bemærker Oluf Borbye Pedersen.

Nu kunne Elaine Hsiao og hendes kollegaer nemlig konstatere, at musenes tarme ikke lækkede mere, og selvom B. fragilis ikke etablerede sig i permanente bakteriekolonier, så påvirkede det hele tarmsystemet og alle dets mikroorganismer nok til, at det lignede det, forskerne iagttog i de raske mus.

Men den største forandring var ikke lapningen af tarmene. Det var musenes adfærd.

Alle autist-træk var forsvundet

Efter bakteriebehandlingen var samtlige af musenes autistiske symptomer forsvundet og de udviste ikke længere ensformig adfærd. De begyndte endda at kommunikere med normale lyde i modsætning til før, hvor de peb mindre og ved en lavere frekvens end raske mus.

»Vi blev utroligt overraskede over, at tarmbakterien overhovedet havde en indflydelse på adfærden,« siger Elaine Hsiao og uddyber, at adfærd – specielt social adfærd – normalt er noget af det sværeste at påvirke med en medicinsk behandling.

Derfor kom det heller ikke helt bag på hende, at musene ikke mistede alle deres autistiske træk: Når hun placerede dem i en boks sammen med en rask mus og et stykke legetøj, valgte de autistiske mus stadig legetøjet frem for den sociale interaktion.

»Det kunne antyde, at social adfærd er mindre plastisk og derfor sværere at behandle,« siger Elaine Hsiao, men påpeger samtidig, at forklaringen måske blot er, at social adfærd styres af nogle helt andre kredsløb, end dem der påvirkes af B. fragilis.

Tarmbakterier påvirker psykisk adfærd

Spørgsmålet var så, hvorfor behandlingen med B. fragilis forårsagede de drastiske ændringer i musenes adfærd.

En sammenligning af 320 stofskifteprodukter fra blodet på de autistiske og raske mus afslørede en række forskelle, men særligt ét stofskifteprodukt skilte sig ud.

Mængden af stoffet ‘4-ethylphenylsulfat’, som produceres af tarmbakterier, var øget 46 gange hos de autistiske museunger.

»Det er et stof, vi kender fra patienter med nyresvigt, hvor niveauet også ligger meget højt,« siger Oluf Borbye Pedersen.

De patienter, forklarer han, kan få nogle kraftige psykiske reaktioner, hvor de bliver sløve, går i vildelse, snakker sort og har en mærkelig adfærd, som kan minde om det, man ser ved autisme. Bare meget værre, tilføjer professoren.

Andre stofskifteprodukter spiller også ind

Behandlingen med B. fragilis sendte 4-ethylphenylsulfat tilbage til et normalt niveau. Med det forsvandt de værste symptomer på autisme.

Efterfølgende tog forskerne de raske mus og øgede mængden af 4-ethylphenylsulfat i deres blod, hvorefter musene begyndte at udvise tegn på øget angst – et andet autistisk symptom. At de øvrige symptomer ikke kunne reproduceres, kunne tyde på, at 4-ethylphenylsulfat ikke er det eneste stofskifteprodukt i spil.

»Men det er jo ekstremt tankevækkende, at når metabolitten ændres, så ændres musens adfærd også. Det viser, at der er bakterielle stofskifteprodukter, som regulerer vores psykiske adfærd,« siger Oluf Borbye Pedersen.

Mavens mikroskopiske kemikaliefabrik giver nye behandlingsmuligheder

Det er først inden for de seneste år, at forskerne for alvor er blevet opmærksomme på, hvilken betydning de 100 trillioner af mikroorganismer, bakterier, vira, og svampe i vores maver har på vores helbred.

Mellem 300 og 1.000 forskellige arter lever derinde i et virvar af kolonier, som tilsammen udgør vores tarmkultur. I et gennemsnitligt menneske vejer det hele omkring 1,5 kilo.

Over de seneste år er forskerne begyndt at betragte tarmfloraen som en mikroskopisk kemikaliefabrik, der nedbryder madrester, påvirker produktionen af tarmhormoner, influerer på tarmens ufatteligt mange nerveceller, regulerer immunforsvaret, bekæmper ondsindede bakterier og – som det amerikanske studie fra Caltech antyder – påvirker vores adfærd og psyke.

Og selvom der er mange forskelle på biologien i mus og mand, så fokuserede undersøgelsen på de molekylære mekanismer, der slet ikke er så forskellige, siger Oluf Borbye Pedersen:

»Det danner et klart rationale for at undersøge, om nogle lignende mekanismer gør sig gældende hos os. Det vil være oplagt at anvende nogle af de samme undersøgelsesmetoder for at se, om vi kan eftergøre resultatet i mennesker.«

Et nyt terapeutisk vindue?

Hvis det viser sig, at tarmbakterier og deres stofskifteprodukter også har stor betydning for menneskers psyke, vil det åbne op for helt nye sygdomsforståelser og behandlingsmuligheder.

»Her er der muligvis et terapeutisk vindue, som vi indtil nu ikke har været opmærksomme på,« siger Oluf Borbye Pedersen.

»I fremtiden vil vi måske kunne forebygge mange sygdomme ved at give folk specielle bakteriearter livet igennem i nogle kapsler hver dag,« siger han.

Elaine Hsiao bakker op om den betragtning:

»Det er virkelig en betagende tanke, for det er nok nemmere at ændre mikroskopiske bakterier i vores maver – sammenlignet med at forsøge at ændre selve vores hjerners indretning.«