Tarmenes miniunivers rummer hemmeligheder om sundhed og sygdom
Vores tarme myldrer med liv, som har en vigtig rolle for vores sundhed og sygdom. Hvilken rolle tarmens økosystem har, skal en kæmpe samling af afføringsprøver gøre os klogere på.
– Man vænner sig til lugten, siger Maria Heinesen.
Hun er laborant hos Novo Nordisk Fondens Center for Basic Metabolic Research og står i laboratoriet på ottende etage i det 15 etager høje Mærsk tårn, der rummer en række højteknologiske forskningslaboratorier ved Panum Instituttet på Københavns Universitet. Fra det smukke kobberbeklædte tårns vinduer kan man se hen over byens tage og med et blik favne både marmorkirkens kuppel og en mosaik af farvede hustage.
Maria Heinesen er imidlertid koncentreret om en gennemsigtig glaskuppel, der omslutter tre metalplader, hvorpå der står 109 rør med brunt indhold. Glaskuplen er en frysetørrer, og da Maria Heinesen åbner den, er man ikke i tvivl om, hvad rørene indeholder. Det lille laboratorium, hvor store skabsfrysere brummende flankerer væggene, bliver indhyllet i en umiskendelig lugt af lort.
– Det tager omkring 20 timer, så er alt vandet trukket ud af prøverne. Dernæst bliver de delt ud i mindre rør og frosset ved -80C, indtil de skal bruges til forsøg, siger Maria Heinesen.
Frysetørringen gør, at prøverne bedre kan håndteres i de næste processer. Mens en frossen afføringsprøve er en klump, gør frysetørringen prøven til pulver, som er nemt at dele op og transportere
Maria Heinesen tager omhyggeligt prøverne ud, en ad gangen og dobbelttjekker stregkoden på hver enkelt, inden den bliver pakket i kasser og sat i fryseren. Stregkoden er vigtig, fordi den gør det muligt at spore prøven tilbage til den person, den kommer fra, og dermed koble den til den viden, forskerne ellers har om netop den persons liv og helbred.
Et miniunivers i vores krop
Prøverne, som Maria Heinesen har frysetørret, udgør en lille bid af omkring 22.000 afføringsprøver fra danskere, der har deltaget i Kræftens Bekæmpelses befolkningsundersøgelse ”Kost, kræft og helbred – Næste generationer”.
Næste trin bliver blandt andet at oprense DNA fra afføringsprøverne. Når det er gjort, åbner det mulighed for en lang række forskningsprojekter, hvor vi alle kan blive klogere på, om der er en sammenhæng mellem, hvilken sammensætning vores tarmes økosystem har og vores sundhed eller risiko for sygdom.
For det kribler og krabler og myldrer af liv i det fugtige mørke i vores tarme. Og det bobler og rumler, når virus, bakterier, svampe, parasitter og andre mikroorganismer, der bor i dem, nedbryder maden vi spiser, danner nye kemiske forbindelser og trækker livsvigtige mineraler og vitaminer ud.
Vores tarme er langt mere end blot bugtende transportveje for vores mad. Og selv om en del af deres funktion er at trække det ud af maden, som kroppen kan bruge og sende resten ud af kroppen i brune pølser, så rækker tarmenes betydning for vores krop langt videre end det.
I de seneste år er forskere verden over blevet klar over, at de mange mikroskopiske beboere i vores tarmes miniunivers har stor betydning for vores sundhed. De lever i en symbiose med resten af kroppen, og har betydning for blandt andet vores opfattelse af sult og mæthed, hvordan vi optager næringsstoffer og for vores immunforsvar. De danner også stoffer, der har betydning for vore helbred, og en lang række af sygdomme som eksempelvis hjerte-kar sygdomme, sukkersyge og visse kræftformer såsom tarmkræft, har på en eller anden måde et samspil med indbyggerne i vores tarme.
Under et bliver tarmens beboere kaldt for mikrobiomet. Og præcis hvilken betydning det har for netop kræft, vil et hold af forskere fra Kræftens Bekæmpelse og Københavns Universitet forske i, i de kommende år.
Mundbakterier ender i tarmen hos kræftpatienter med ændret mikrobiom
Tarmkræft er en af de første sygdomme, som forskerne vil se nærmere på, når DNA’et fra mikrobiomet er oprenset. Det fortæller forsker og gruppeleder Anja Olsen fra Kræftens Bekæmpelse, som står bag ”Kost, kræft og helbred – Næste generationer”:
– Tarmkræft er interessant i denne sammenhæng, for når man ser bort fra de kræftsygdomme, der skyldes rygning, er tarmkræft den kræftform, som har størst sammenhæng med vores livsstil. Det vil sige, at faktorer såsom hvor meget kød vi spiser, hvor meget alkohol vi drikker og vores motionsvaner, har betydning for vores risiko for at få tarmkræft. Og nogle af de faktorer kan meget vel direkte påvirke sammensætningen af vores tarms mikrobiom, siger Anja Olsen.
Og så er der en anden ting, som gør det interessant at se på mikrobiomet i forbindelse med netop tarmkræft. Undersøgelser har nemlig peget på, at patienter med tarmkræft måske har en anden bakteriesammensætning end raske.
– Et nyligt studie fandt, at tarmkræftpatienter havde flere af de bakterier, som ellers lever i munden, i tarmen. Man ved imidlertid ikke, om ændringerne opstår som følge af kræften, eller om den ændrede bakteriesammensætning opstår inden kræftsygdommen, og måske endda direkte har en betydning for at kræften udvikler sig. Det er spørgsmål, som det er virkelig spændende at se nærmere på, siger Anja Olsen.
Foruden afføringsprøver har forskerne også en række andre målinger fra deltagerne i ”Kost, kræft og helbred – Næste generationer”. De har detaljeret viden om deres kost og livsstil, og deltagerne har også givet prøver på urin, blod og spyt. Det gør, at forskerne med tiden kan få et detaljeret kort over menneskekroppen som samler viden fra bakteriesammensætningen i tarmen, kost og livsstil og til bakterierne i munden. Det kan forhåbentlig give viden om, hvordan alle disse forskellige parametre påvirker vores sundhed, herunder vores risiko for at få kræft.
...når man ser bort fra de kræftsygdomme, der skyldes rygning, er tarmkræft den kræftform, som har størst sammenhæng med vores livsstil. Det vil sige, at faktorer såsom hvor meget kød vi spiser, hvor meget alkohol vi drikker og vores motionsvaner, har betydning for vores risiko for at få tarmkræft. Og nogle af de faktorer kan meget vel direkte påvirke sammensætningen af vores tarms mikrobiom
Clostridium, Prevotella og Bacteroides
Robottens arm flytter sig med kontrollerede og effektive bevægelser mellem pladerne i det lukkede skab med tykke glasruder.
– I et projekt med så mange prøver er det nødvendigt at automatisere DNA oprensningen. Ellers kunne en laborant sidde i flere år og ikke lave andet, forklarer post doc Casper Sahl Poulsen. Lige som Maria Heinesen arbejder han ved Novo Nordisk Fondens Center for Basic Metabolic Research, og han er ekspert i mikrobiom og oprensning af DNA. Det betyder, at han er på fornavn med Clostridium, Prevotella og Bacteroides.
Navnene er nok ukendt for mange af os, selv om de fleste af os faktisk har en eller flere af denne type bakterier i vores tarmsystem. Samtidig bliver Casper Sahl Poulsen blandt de eksperter, der skal analysere de nu frysetørrede prøver fra ”Kost, kræft og helbred – Næste generationer” i fremtiden.
Begejstringen er da også tydelig, når han taler om al den viden, som bare ligger og venter på at blive opdaget, når danskernes mikrobiom bliver nærstuderet i fremtidige forsøg.
– De 22.000 prøver er noget helt særligt. Det er et af de eneste forskningsprojekter i verden, som jeg kender til, hvor man har så mange afføringsprøver, og samtidig har så stor viden om andre forhold ved hver enkelt person, siger Casper Sahl Poulsen.
Ved at oprense DNA fra mikrobiomet i afføringsprøverne kan Casper Sahl Poulsen og hans kolleger tegne en profil af, hvilke bakterier og andre mikroorganismer, der lever i dem.
– DNA-analyser kan vise os, hvilke mikroorganismer der er flest eller færrest af i hver enkelt prøve, og hvordan mikrobiomets genetik ser ud. Koblet med den øvrige viden kan det åbne helt nye døre for vores viden om sammenhængen mellem mikrobiomet og vores sundhed. Og fordi prøverne er indsamlet fra raske mennesker, kan vi få et udgangspunkt for at se, om mikrobiomet fra de af deltagerne, som engang i fremtiden bliver syge af eksempelvis kræft, allerede så anderledes ud mens de var raske i sammenligning med de deltagere, der ikke udvikler kræft, siger Casper Sahl Poulsen.
Bakterier i arv
Har din bedstemors frikadeller betydning for din risiko for at få tarmkræft? Og gavner det din sundhed, hvis din farfar løb maraton? Det lyder måske mærkeligt, men måske har den måde tidligere generationer levede på, betydning for deres efterkommere. For den måde vi lever på, har betydning for vores mikrobiom.
Fuldkorn fodrer eksempelvis en type bakterier, som er gode for os, fordi de danner stoffer, som virker hæmmende på kræftcellers vækst. Forarbejdet kød fremmer mængden af en anden og motion en tredje, mens en omgang antibiotika effektivt kan tage livet af en stor del af vores mikrobiom og føre til ændringer i mikrobiomet, som det tager lang tid at rette op på.
Det føjer et ekstra lag til de i forvejen temmelig omfattende perspektiver for vores mikrobiom. Man ved nemlig, at man har en del af mikrobiomet til fælles med resten af sin familie. Både den familie, man bor sammen med til hverdag – herunder eventuelle kæledyr – og dem, man er genetisk beslægtet med. Det betyder, at det mikrobiom, som ens bedsteforældre har udviklet på grund af deres kost, livsstil eller genetik måske bliver nedarvet og påvirker deres børns og børnebørns helbred.
Det er i hvert fald noget af det, som Anja Olsen og hendes kolleger vil se nærmere på i kommende forskning. De danskere, der er med i ”Kost, kræft og helbred – Næste generationer”, er nemlig særlige, fordi deres forældre eller bedsteforældre tilbage i 1993 deltog i en lignende befolkningsundersøgelse, hvor de gav svar om både kost, livsstil og bidrog med prøver af negle, spyt, blod og urin. Dermed har forskerne mulighed for at forske i mønstre på tværs af generationerne og måske finde svar på, om man eksempelvis kan få viden om ens egen risiko for sygdom ved at se på sine forældre eller bedsteforældres livsstil og sygdomsmønster.
Skræddersyet forebyggelse
Mængden af spørgsmål, som det kribler i forskerne for at få svar på, er altså talløse. Og de kommende år kommer formentlig til at åbne vores øjne for helt ny viden om vores krop. Et af de perspektiver, som Anja Olsen ser i al den nye viden er, at det måske engang bliver muligt at skræddersy forebyggelse til hver enkelt af os
– Måske har sammensætningen af vores mikrobiom betydning for, hvilken effekt vi har af forskellige indsatser. Så nogle har måske, på grund af deres mikrobiom, en større risiko for tarmkræft og vil have særlig gavn af at følge de råd, der kan mindske risikoen for den sygdom. Andre har måske et mikrobiom, der øger risikoen for andre sygdomme, som man skal tage højde for på anden vis. Kort sagt vil det være rigtig spændende, hvis det viser sig, at mikrobiomet sammen med alt den anden viden vi har om kroppen, også kan være med til at pege på, hvordan vi i fremtiden kan skræddersy forebyggelse, siger Anja Olsen.
Med så stor betydning, som mikrobiomet ser ud til at have, er det nærliggende at overveje, hvad man selv kan gøre for at sikre, at de små venner i tarmen er i topform, og at man har flest af dem, der gavner ens sundhed. Men her er svaret ikke så ligetil, siger Anja Olsen:
– Vi ved det reelt ikke endnu, men der er noget der tyder på, at man har en mere eller mindre fastlagt profil af tarmbakterier, allerede når man er få år gammel. Og det ser ud til at være svært, at udskifte den oprindelige profil. Men man kan altid styrke de sundhedsfremmende bakterier ved at leve efter de generelle anbefalinger om kost og livsstil: Dyrke motion, spise grønsager, fibre og fuldkorn, holde igen med alkohol med videre. Det går man aldrig galt i byen med, siger Anja Olsen.