Miljarder bakterier lever och frodas i människans tarm. I framtiden hoppas forskare kunna skilja på snälla och elaka bakterier i tarmen. Det banar väg för smartare mat och bättre behandlingar av inflammatoriska tarmsjukdomar, diabetes och fetma. Studier av tarmens slem ligger till grund för forskningen.
Projektanslag 2011
The mucus layer and microbiota
Huvudsökande:
Gunnar C. Hansson, professor i medicinsk och fysiologisk kemi
Medsökande:
Fredrik Bäckhed
Niclas G. Karlsson
Sara Lindén
Magnus Simrén
Susann Teneberg
Lärosäte:
Göteborgs universitet
Beviljat anslag:
28,2 miljoner kronor under fem år
Vi bär på ett till två kilo bakterier i tjocktarmen, något man lätt inser kan ha stor påverkan på hälsa och sjukdom. Undan för undan ökar nu förståelsen av hur tarmbakterierna lever och selekteras och det är en forskargrupp vid Göteborgs universitet som har blivit världsledande på området. Att vi inte blir sjukare oftare, trots denna ansenliga mängd bakterier, beror på en skyddsbarriär som finns i tarmen, en viktig upptäckt som gjordes av professor Gunnar C. Hansson och hans kollegor.
– Man kan jämföra med kroppen, som skyddas av huden med döda celler i flera lager. I tjocktarmen är det i stället dubbla lager av skyddande slem, som byggs upp kring proteinet och mucinet MUC2. Att ingen hade upptäckt detta tidigare beror på att slem är osynligt och består av mycket vatten, det liknar tårvätska, berättar Gunnar C. Hansson.
Det inre av de två slemlagren hindrar bakterierna i tarmen från att nå ner till cellerna. Tidigare trodde man att immunsystemet var designat för att kunna märka skillnad på snälla och elaka bakterier, men i huvudsak lever tarmbakterierna helt avskilt från oss i kroppen. Intressanta fynd är också att tarmfloran ser likartad ut hos olika människor och att vi har en nästan identisk kolhydratbeklädnad på de muciner som bygger upp slemmet. Det tycks finnas en ännu så länge dold mekanism som har förmåga att välja ut bakterier, vilket kan bero på att bakterierna kan binda till dessa kolhydratstrukturer.
Slemlagret kan brytas sönder
I ett nytt projekt, finansierat av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, vill forskarna nu öka kunskapen om det yttre slemlagret för att förstå mekanismen för hur bakterier väljs ut, hur de lever i det yttre slemlagret och hur de kan bryta ner slemmet för att få egen energi. Bland annat kommer forskarna att skapa en experimentell djurmodell, där man studerar bakteriefloran och människans tjocktarmsmucin.
Slemmet bildas i särskilda celler, och inuti dessa ligger själva slemmolekylerna väldigt tätt packade. I samband med frisättning så expanderar slemmolekylerna mer än tusen gånger i volym. Uppackningen kan liknas vid hur man fäller upp ett paraply och molekylerna ordnar sig i en nätliknande struktur som lagras ovanpå varandra till ett skyddande filter, som bakterierna inte kan tränga igenom.
– Men i samband med att det inre slemlagret omvandlas till det yttre så expanderar slemmet, hålen blir större och bakterierna kan tränga in och leva i detta samtidigt som de kan äta av det. Det sker hela tiden en förnyelseprocess av slemlagren som endast tar en till två timmar, förklarar Gunnar C. Hansson.
Vitsen med nedbrytningen är att kroppen återfår en del av den energi som används när slemmet hela tiden nybildas. Utan bakterier skulle människan behöva äta mer, men genom bakterierna återförs energi, som hjälper till att försörja tarmens celler och sparar på kroppens energibehov.
Men bakterierna kan också förorsaka en snabbare nedbrytning av slemlagret, så att det förstörs. Det kan orsaka olika tarmsjukdomar, förmodligen till exempel ulcerös kolit.
Transplantation av bakterier
Lyckas man förstå vilka bakterier som är hälsosamma och hur de väljs ut kanske man i framtiden kan manipulera och transplantera tarmflora till sjuka patienter. Det skulle kunna bli en ny metod för att bota till exempel typ 2-diabetes, och Fredrik Bäckheds forskargrupp som ingår i projektet har också funnit en koppling till sjuklig övervikt. Personer med fetma har en annorlunda sammansättning av tarmfloran, där omkring en femtedel av bakterierna skiljer sig från den normala.
– Forskningen är i sin linda, men resultaten kan på sikt hjälpa oss att förstå och behandla flera stora folksjukdomar, säger Gunnar C. Hansson.
Mucinforskningen har också indirekt gett ny kunskap om cystisk fibros. Det är en sjukdom där slem täpper igen olika organ och sitter fast i lungan, vilket orsakar svåra lunginfektioner. Slemproduktionen sker på samma sätt i lungorna som i tarmen, och därför väcks nu hopp om att kunna hjälpa patienterna genom att pröva möjligheter som kan ge ett normalare slem.
Hälsosammare mat
En annan vision är att utveckla smartare mat genom tillförsel av hälsosamma bakterier. Dagens hälsoyoghurtar och liknande produkter skulle kunna ersättas av en helt ny generation funktionella livsmedel.
– Man kan tänka sig att ge barnen en bakteriedusch vid födseln, men också att ta fram vetenskapligt underbyggda livsmedelsprodukter, där vi verkligen förstår bakteriernas roll och där vi kan få de nyttiga bakterierna att stanna kvar och överleva en längre tid i tarmen.
När Gunnar C. Hansson började intressera sig för mucinet i slutet av 1980-talet blev han utskrattad i forskarkretsar. Det var få som förstod hur någon kunde intressera sig för slem.
– Det förekom tillmälen som "Slem-Hansson" och intresset var nästan obefintligt. Men nu är det ingen som skrattar längre. Det är den stora utmaningen med grundforskning. Man måste vara beredd på att leta i det okända och vara nyfiken och framförallt ihärdig.
Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström
