Ett universum av organismer som lever inuti dig kan påverka alla delar av din kropp, från din hjärna till dina ben, och till och med dina tankar, känslor och dina försök att gå ner i vikt.

Detta är ett universum av biljoner mikroorganismer – eller vad vi biologer kallar mikrobiota – som lever i din tarm, den del av din kropp som ansvarar för matsmältningen av maten du äter och vätskorna du dricker.

Som forskare har vi undersökt allt mer vilken effekt dessa bakterier har på värdkroppen, från fetma till psykisk sjukdom och hjärtsjukdomar. Med fetma, till exempel, kan dessa små organismer spela en stor roll genom att påverka vilken mat vi längtar efter och hur våra kroppar håller fast vid fett.

I en nyligen genomförd studie av tarmmikrobiom, försökte vi avgöra om mikrobiotan i tarmen inte bara kan påverkas av vårt nervsystem utan också av en oanad källa – vår benmärg.

Vår förhoppning är att genom att förstå mikrobiomets interaktioner med andra delar av kroppen kan behandlingar en dag utvecklas för en rad sjukdomar.

Förbindelsen tarm-hjärna-benmärg

Tarmen, som inkluderar din matstrupe, mage, tunn- och tjocktarm, kolon och andra delar av ditt matsmältningssystem, är den första försvarslinjen och det största gränssnittet mellan värden – i det här fallet en person – och omvärlden.

Efter födseln är tarmen den första ingångspunkten för miljö- och kostpåverkan på mänskligt liv. Således spelar mikrobiotan i tarmen en avgörande roll under mänsklig tillväxt, eftersom de bidrar till utveckling och underhåll av vårt immunsystem under hela vår livstid.

Medan vi från början tänkte på mikrobiotan som relativt enkla organismer, är faktum att de kanske inte är så enkla trots allt. Tarmmikrobiota kan vara lika personlig och komplex som ett fingeravtryck.

Det finns fler bakterier enbart i tarmen än celler i hela kroppen. Detta enorma bakterieuniversum innehåller arter som tillsammans kan ha upp till 150 gånger fler gener än vad som finns hos människor. Forskning tyder på att bakterier i vår tarm föregår människors utseende och att de kan ha spelat en viktig roll i evolutionär separation mellan våra apors förfäder och oss.

Friska bakterier interagerar aktivt med värdens immunsystem i tarmen. De bidrar till barriären mellan sjukdomsframkallande mikroorganismer eller infektioner som introduceras via förtäring. De hjälper också till att förbereda värdens immunsystem för att försvara kroppen. Fel blandning av mikrober, å andra sidan, kan bidra till många matsmältnings-, immun- och psykiska störningar och till och med fetma.

Dessa små organismer arbetar mycket hårt i matsmältningen. De hjälper till att smälta vår mat och kan frigöra näringsämnen och vitaminer som är viktiga för vårt välbefinnande, allt i utbyte mot förmånen att vistas i en näringsrik miljö.

Forskare undersöker aktivt de många aspekterna av detta symbiotiska förhållande. Senaste data visar en koppling mellan mångfald av tarmmikrobiota och rikedom och hur vi lagrar fett, hur vi reglerar matsmältningshormoner och blodsockernivåer, och till och med vilka typer av mat vi föredrar.

Detta kan också vara en anledning till att våra matvanor är så svåra att ändra. En del efterforskningar tyder på att mikrobiota kan generera cravings för mat som de är specialiserade på – till och med choklad – eller de som gör att de bättre kan konkurrera om resurser mot andra bakterier.

Ett trevägssamtal?

Det finns växande bevis på en koppling mellan hjärnan och vår mikrobiota också. Hjärnan är motsvarigheten till en dators huvudprocessor, som reglerar alla fysiologiska variabler, inklusive immunförsvaret, kroppens försvar mot infektioner och sjukdomar.

Alla immunceller "föds" i benmärgen. Från vår tidigare forskning visste vi det ökad benmärgsinflammation, en av många konsekvenser av högt blodtryck, drevs av en direktmeddelande från hjärnan. Tarmen spelar också en viktig roll för att förbereda immunförsvaret för strid.

Så vi undrade: Kan benmärgens immunceller spela en roll i signaleringen mellan hjärnan och tarmen? Vi ville ta reda på det.

Med hjälp av en ny experimentell musmodell ersatte vi benmärgen som förekommer naturligt i en mus med benmärgsceller från en annan, genetiskt modifierad mus. Denna ersättningsmärg hade brist på en specifik molekyl som kallas adrenerg receptor beta, vilket gjorde benmärgen mindre känslig för de neurala meddelanden från hjärnan.

På så sätt skulle vi kunna undersöka hur värdhjärna-immunkommunikationen kommer att modifiera tarmmikrobiotan.

Genom att studera den här nya musmodellen bestämde vi faktiskt att vårt nervsystem – styrt av vår hjärna – kan modifiera sammansättningen av tarmmikrobiota genom att kommunicera direkt med benmärgens immunceller. Hjärnan kan därför förändra vår tarmmikrobiota indirekt genom att prata med benet.

Färre inflammatoriska celler i benmärg = färre i tarmen

Baserat på våra experiment observerade vi att färre inflammatoriska celler fanns i cirkulationen hos möss som fick den speciella benmärgsersättningen än hos de som inte gjorde det. Detta innebär att det finns färre immunceller som kan infiltrera tarmen och påverka bakteriemiljön.

Således, genom att undertrycka kommunikationen mellan hjärnan och benmärgen, observerade vi en dämpad inflammatorisk respons i tarmen och en åtföljande förskjutning mot en "friskare", mer mångsidig mikrobiom.

Detta verkar förmedlas via specifika förändringar i inflammatoriska gener i tarmen. Denna interaktion mellan värden och tarmmikrobiotan är dock mycket komplex, och mycket mer forskning behövs för att fastställa de exakta mekanismerna för deras nära kommunikation.

Detta kan också vara ett skydd mot viktökning, på grund av den mycket viktiga roll som båda mikrobiota och immunförsvaret spelar i fetma.

En nyckel till hjärthälsa, mental hälsa och viktminskning?

Detta fynd kan också ha implikationer i immunsjukdomar såväl som behandlingar som antingen resulterar i eller använder immunsuppression. Det senare kan påverka tarmmikrobiotan, vilket i sin tur kan orsaka oönskade effekter i kroppen, inklusive de som är förknippade med matsmältnings- och psykiska tillstånd.

Inom ramen för kardiovaskulär sjukdom, verkar detta dämpade inflammatoriska svar vara fördelaktigt, eftersom det leder till en fördelaktig sänkning av blodtrycket hos våra experimentmöss.

Mest intressant är att en koppling mellan tarmmikrobiota och vår mentala hälsa nyligen har blivit tydligare. I synnerhet har vissa föreslagit det tarmmikrobiota påverkar stress och ångest vägar i hjärnan på ett sätt som kan förändra humör och beteende både positivt och negativt, vilket ger en helt ny innebörd åt termen "magkänsla".

Detta kan snart leda till en ny klass av läkemedel, kallad psykobiotika.

Ungefär som scenariot "kycklingen och ägget" kräver dock detta komplexa samspel ytterligare undersökning för att fullt ut förstå konsekvenserna (eller fördelarna) av att störa en enskild komponent i tarmmikrobiotan. Denna förståelse är väsentlig om vi fullt ut ska kunna utnyttja kraften i manipulation av tarmmikrobiota i hälsa och sjukdom, utan negativa biverkningar.

Om Författarna

Jasenka Zubcevic, biträdande professor, University of Florida och Christopher Martyniuk, docent i toxikologi, University of Florida

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

Relaterade böcker:

at InnerSelf Market och Amazon