Blogger: Kasper Schei, Forskerlinjestudent. Institutt for klinisk og molekylær medisin (IKOM).

Du har førti billionar bakteriar inni tarmen din. Det er fleire enn talet på celler i heile kroppen din. Basert på tala si makt så er du derfor til for dine bakteriar. Men bakteriane er ikkje aleine der. Søskenbarna deira, soppen, har òg kara til seg ein viktig plass. Heilt frå livets start.

Det hørest unekteleg skummelt ut, for vi tenker jo på sopp og bakteriar som lunefulle, mikroskopiske drapsmaskiner som må drepast så snart som råd. Men frå tidenes morgon har vi nok levd i harmoni med desse bakteriane som Leeuwenhoek, mikrobiologiens far, oppdaga i si tid, og vi har jamvel vorte avhengige av dei.

Mikrobane i tarmfloraen vår hjelper oss med å bryte ned matfibrar til fordøyeleg næring, bygge opp immunsystemet vårt, bidrar i vitaminproduksjon og verne oss mot sjukdomsbakteriar. Som takk passar vi på dei gode bakteriane og soppane ved å gi dei varme og mat i eit trygt miljø.

Dette har vi visst i nokre år. Det som har vore ukjend, er korleis soppfloraen ser ut frå vi blir fødd. Derfor har vi no studert avføringsprøvar frå nesten 300 mødrer og deira nyfødde barn, og ut frå det har vi klart å gi eit innblikk i spedbarnets soppflora. Det ser ut som at dei fleste nyfødde barn har sopp i tarmen, og da ofte ein mjølkegjær kalla debaryomyces hansenii (den gjæra finn vi òg i ost vi kjøper i butikken, som Jarlsberg).

Frå eitt års alder så byter «hovudsoppen» om til saccharomyces cerevisiae, betre kjent som heilt vanleg brødgjær. Og brødgjæra, ho kjem til å gjære og kose seg i tarmen din i sannsynlegvis resten av ditt liv.

“Brødgjæra Saccharomyces cerevisiae sett i mikroskop”. (Bilde fra Mogana Das Murtey and Patchamuthu Ramasamy ([1]) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia )Commons

Vi gjorde òg eit forsøk: Vi har fått halvparten av dei gravide mødrene våre til å drikke Biola i slutten av svangerskapet (Biola inneheld bakteriar). Av det har vi sett at dei får ei kraftig oppblomstring av tarmsopp; tarmsoppen din likefram elskar Biola! Vi veit ikkje kvifor det er slik, men kanskje er Biola-bakteriane støttande for vekst av tarmsopp. Og det skulle vi gjerne likt å vite konsekvensane av.

Dette er altså den første studien innan soppflora hos spedbarn, og han er derfor ein viktig kartleggingsstudie som ein kan bygge vidare på i framtidig soppforsking. Ein veit at mikrobiotaen (tarmfloraen) er viktig for barnet si utvikling av immunsystemet, fordøyinga og som ein barriere mot sjukdomsmikrobar.

Ein har òg sett at ein forstyrra tarmflora er knytt til sjukdomar som overvekt og irritabel – og inflammatorisk tarmsjukdom. Sidan sopp er ein betydeleg del av tarmfloraen, vil denne studien vere eit grunnlag for vidare forsking på om soppfloraen kan knytast til vekst og utvikling hos barnet og om nokre sjukdomar syner spesielle soppmønster.

Noko ikkje alle veit, er at soppar er heilt vesensforskjellige frå bakteriar, faktisk er soppar nærmare i slekt med menneske enn med bakteriar. Soppar er meir utvikla sidan dei har har cellekjerne (såkalla eukaryotar) og har eit heilt anna genetisk grunnlag enn bakteriar (kjernelause prokaryotar), slik at soppane kan produsere mye meir fancy celle-fiksfakseri. Det som no er spennande et at ein har byrja å bruke brødgjær som vekstfremjar i grise- og kalvefôr for å få dei til å ete meir og auke vekta raskare, og det fungerer som berre det. Da kan ein spørje seg kva sopp i tarmen faktisk har å seie for menneskehelsa. Eg trur vi berre har sett byrjinga av dette soppforskingskapittelet.

Tarmsopp har fram til no vore sett på som alternativmedisinens høgborg, men dette er no i ferd med å takast over av forskingsbasert medisin. Vi gler oss no til å finne ut kva han verkeleg har å seie for barnehelsa, og dette er første steget på vegen. Så neste gongen du les i kulørt vekepresse at:

«Kjenner du deg oppblåsen og gretten? Da kan ha sopp i tarmen!»

Da kan du frå no tenke at sjølvsagt har du sopp i tarmen, og vidare tenke at han truleg er livsnaudsynt arvegods frå mor di, og at han kan ha gått der i arv gjennom generasjonar.

Dette innlegget er også publisert på Gemini.no: Tarmsopp hos spedbarn – og Biola

• Kjelde:
  Schei K, Avershina E, Øien T, Rudi K, Follestad T, Salamati S, Ødegård R. Early gut mycobiota and mother-offspring transfer i fagbladet Microbiome

Bloggere: Egil Lien, professor II ved Centre of Molecular Inflammation Research (CEMIR) og Mathias Pontus Ørning, stipendiat

Mange bakterier som gir sjukdom brukar spesialiserte sekresjonssystem for å injesera bakterielle effektorproteiner inn i menneskeceller. Disse effektorproteinene kan ha forskjellige funksjonar, men hovedmåla er nok å gi eit godt vekstmiljø for bakteriene. Ved å blokkera immunresponsar i celler kan bakteriene stoppa angrep og bakteriehemmande aktivitetar, noko som ofte er oppgåva til det medfødte immunforsvaret. Sagt på ein enkel måte – bakteriene kan bruka effektorproteinene til å laga kaos inne i celler, slik at infeksjonen kan spreia seg vidare utan å bli effektivt stoppa.

Eit av dei best kjende systema er kalla type 3 sekresjonssystem, og finnast i ulike patogener slik som Salmonella, E. Coli, Shigella, Yersinia og andre. Disse sekresjonssystemene er sofistikerte nanomaskiner. Dei former ei «nål» fra bakterien og lager ei pore i menneskecella. Så blir effektorproteinene translokert (1). Det er sannsynleg at det evolusjonsmessig sett er eit «våpenkapplaup» mellom bakterier og mennesker, der bakteriene finn måtar å hemma immunresponsar, men at kroppen utvikler nye måtar for å omgå blokkaden og å kjenna igjen infeksjonen. Vi kan håpa at mennesket vinn til slutt!

Forskarar tilknytta NTNU-CEMIR har bruka Yersinia pestis – pestbakterien som forårsaka «Svartedauden» – som eit modellsystem, og oppdaga korleis nokre av desse bakterielle effektorproteinene kan blokkera nye signalvegar i det medfødte immunforsvaret. Forskninga har fokusert på korleis bakteriene manipulerer sekresjon av signalmolekyla IL-1b og IL-18, som kan gi anti-bakterielle responsar i pattedyr (2). Yersinia er svært effektiv i å kontrollera sekresjon av disse cytokinene, og eit effektormolekyl kalla YopM, kan hemma aktivering av eit cellekompleks kalla Pyrin inflammasomer, som regulerer frigjeving av IL-1b og IL-18. Ein bakteriestamme som mangler YopM og er svekka i normale mus er virulent i mus som mangler Pyrin, og slik blei det bevist at denne mekanismen er viktig for immunfunksjonar i pattedyr (3).

Det er interessant at nokre menneske, slik som dei som har den inflammatoriske sjukdomen Familiær Middelhavsfeber, har mutasjonar i Pyrin-molekyla sine. Desse pasientane kan ha auka nivå av IL-1b og IL-18. Ein hypotese er at desse individa kan ha hatt ulik motstand mot infeksjonar (slik som Svartedauden) opp gjennom tidene. Kan dei ha vore meir motstandsdyktige sidan dei har auka mengder med cytokiner, og kan dette ha vore ein positiv seleksjonsfaktor? Kanskje meir forskning kan finna samanhengar mellom Pyrin-mutasjonar, historiske epidemiar og pandemiar, og moderne infeksjonar. Uansett, CEMIR-prosjektene har så langt funne komplekse interaksjonar mellom bakterier og vertsorganismar, og vist nye sider av korleis kroppen kjemper mot infeksjonar.

Geminiartikkel om temaet: Slik angriper pest – og slik forsvarer vi oss

1. Ratner, D., Ørning, M.P.A., Lien, E. (2016). Bacterial secretion systems and regulation of inflammasome activation. J Leukocyte Biol. Online Nov 3. pii: jlb.4MR0716-330R.
2. Ratner, D., Ørning, M.P.A., Starheim, K.K., Marty-Roix, R., Proulx, M.K., Goguen, J.D., Lien, E. (2016). Manipulation of IL-1b and IL-18 production by Yersinia pestis effectors YopJ and YopM and redundant impact on virulence. J Biol Chem. 291, 9894-905.
3. Ratner, D., Ørning, M.P.A., Proulx, M.K., Wang, D., Gavrilin, M., Wewers, M., Alnemri, E., Johnson, P., Lee, B., Mecsas, J., Kayagaki, N., Goguen, J.D., and Lien, E. (2016): The Yersinia pestis effector YopM inhibits Pyrin inflammasome activation. PLoS Pathogens 12:e1006035.

Spørsmål:

Hva er forskjellen mellom mykoplasma og (atypiske/mindre vanlige) mykobakterier. Ettersom jeg har forstått så er det ikke det samme?

Svar:

Hei
Mykoplasma og mykobakterier er to ulike bakterieslekter som begge kan gi sykdom hos mennesker, for eksempel lungebetennelse, men av forskjellig alvorlighetsgrad og som krever forskjellig behandling.

Mykoplasma er en bakterieslekt som kjennetegnes ved at de ikke har cellevegg. Siden flere kjente antibiotikum virker på celleveggsyntese så vil ikke de virke mot mykoplasma.

I vinter har Mykoplasma pneumoniae vært årsaken til mange tilfeller av lungebetennelse, såkalt atypisk lungebetennelse fordi lungebetennelse oftest skyldes andre bakterier eller virus.

Mykobakterier er en annen bakterieslekt som har en veldig tykk og fettholdig cellevegg. I likhet med mykoplasma kan mykobakteriene leve inni våre celler og slik forårsake sykdom.

Den mest kjente mykobakterien som forårsaker sykdom hos mennesket er Mycobacterium tuberculosis som gir tuberkulose, en sykdom som ofte resulterer i alvorlig lungebetennelse.

Atypiske mykobakterier betegner mykobakterier som er forskjellige fra Mycobacterium tuberculosis, som er utbredt i naturen, og som kan gi sykdom i mennesker og dyr (men ikke tuberkulose). Eksempler på atypiske mykobakterier er Mycobacterium avium som stort sett bare gir sykdom hos mennesker med nedsatt immunforsvar, for eksempel HIV-pasienter som ikke får anti-retroviral medisin.

Vennlig hilsen Trude Helene Flo, forsker ved Centre of Molecular Inflammation Research (CEMIR), Institutt for kreftforskning og molekylær medisin

Denne saken har tidligere vært publisert på våre nettsider www.ntnu.no/dmf 

Den offisielle åpningen av NTNUs fire nye sentre for fremragende forskning SFF vil skje mandag 10. Juni. CEMIR  er ett av disse sentrene. I vårt senter skal vi forske på nye mekanismer som setter i gang inflammasjonsresponser. Vi håper med dette å få kunnskap som kan peke på nye metoder for behandling og diagnostikk av sykdommer der inflammasjon spiller en avgjørende rolle.Du kan lese mer om CEMIR påhttp://www.ntnu.edu/cemir

I løpet av juni vil du få lese flere blogginnlegg fra CEMIR sitt forskningsmiljø.

Når immunsystemet skal beskytte oss mot infeksjoner og skader, setter det i gang en betennelse (inflammasjon). Det har vært en rivende utvikling i dette feltet de siste 15 år. Vi vet nå mye om sensorer som setter i gang betennelse og betydningen som de har for vårt forsvar mot mikrober, og betydning det har i kroniske sykdommer.

Vi lever i en verden med utallige mikroorganismer, og noen av disse kan gi alvorlige infeksjoner. Mange av disse mikroorganismene kan gi opphav til infeksjonssykdommer  som er blant hovedårsakene til død og funksjonshemming i verden.

Det er rundt 13.7 millioner mennesker som dør per år av infeksjonssykdommer og det er luftveisinfeksjoner som utgjør den største gruppen av dødstall. Vi har et immunsystem som er skreddersydd for å ta hånd om sykdomsfremmende virus, bakterier, sopp og parasitter, men av og til reagerer dette systemet for svakt eller for sterkt og gir opphav til sykdom. Immunsystemet skal også fjerne molekyler fra kroppen som er modifisert eller endret på en eller annen måte.

Bilde viser en immuncelle (makrofag) som holder på å spise to bakterier. Bakteriene er vist i rødt. Sensoren som makrofagen bruker for sette i gang betennelsesreaksjonen mot bakterien er vist i grønt og vi ser hvordan sensoren samler seg rundt bakterien. Cellekjernen er vist i blått. Bildet er laget i et konfokalmikroskop. Foto: Marie Hjelmseth Aune.

Når immunsystemet skal beskytte oss mot infeksjoner og skader, setter det i gang en betennelse (inflammasjon). Det har vært en rivende utvikling i dette feltet de siste 15 år. Vi vet nå mye om sensorer som setter i gang betennelse og betydningen som de har for vårt forsvar mot mikrober, og betydning det har i kroniske sykdommer.

Inflammasjon har en lang og fargerik historie som er nært koblet til historier om kriger med påfølgende sår og infeksjoner. Det var den romerske legen Cornelius Celsus (30 B.C. – 38 A. D.) som beskrev de klassiske symptomene på inflammasjon: varme, smerte, rødhet og hevelse. Noe senere ble funksjonstap også lagt til som symptom.

De klassiske symptomene er et resultat av aktivering av endotelcellene i blodkarene i nærheten av skadestedet som resulterer i at plasma og blodceller strømmer ut i vevet mot skadestedet. Inflammasjon er helt nødvendig for å fjerne skadelig stoffer og for å starte helbredelsesprosessen. Prosessen er nøye regulert og forbigående. Blir den for kraftig kan det f. eks. føre til blodforgiftning (sepsis). Hvis de skadelige stoffene ikke fjernes, kan det føre til en kronisk inflammasjon som vi ser ved flere sykdommstyper slik som leddgikt, arteriosklerose og kreft.

 Inflammasjon er helt nødvendig for å fjerne skadelig stoffer og for å starte helbredelsesprosessen. Prosessen er nøye regulert og forbigående. Blir den for kraftig kan det f. eks. føre til blodforgiftning (sepsis). Hvis de skadelige stoffene ikke fjernes, kan det føre til en kronisk inflammasjon som vi ser ved flere sykdommstyper slik som leddgikt, arteriosklerose og kreft.

Balansering av inflammasjonsresponsen er helt nødvendig for å opprettholde normale forhold i kroppen. Det normale er at sensorene oppdager infeksjonen på et tidlig stadium og setter i gang sårhelingen så fort infeksjonen er fjernet. En inflammasjonrespons er akutt og forbigående, den skal ikke pågå for lenge. Hvis responsen blir langvarig, snakker vi om en kronisk inflammasjon og det er flere sykdommer som er assosiert med en kronisk inflammasjon. Et eksempel er autoimmune sykdommer, for eksempel reumatoid artritt eller leddgikt.

Utover 1990 tallet la forskere merke til at ved flere og tilsynelatende helt forskjellige sykdommer så observerte man ansamling av immunceller på sykdomsstedet. Man oppdaget dette først ved arteriosklerose, men etter hvert også ved andre tilstander som overvekt, type 2 diabetes, Alzheimers sykdom og kreft. Så derfor er det blitt en stor interesse for inflammasjon og hvilke mekanismer og sensorer som blir aktivert ved disse kroniske tilstandene.

Hvordan skal vi lykkes med CEMIR?

Å få tildelt SFF status er svært prestisjefylt og innebærer en langsiktig finansiering av forskning. Men en slik status forplikter også. Vi skal levere forskning av fremragende kvalitet i 10 år framover. Så da må vi planlegge en god strategi for å lykkes. I en slik strategi ligger mange viktige elementer som vi må tenke på.

CEMIR har et originalt og ambisiøst forskningsprosjekt som har fokus på de molekylære mekanismene bak den aller første fasen av inflammasjonsresponsen. Å ha forskningsfokus på denne første fasen tror vi er viktig siden resultatene vi da oppnår kan ha betydning for mange tilsynelatende forskjellige inflammatoriske sykdommer.

CEMIR har et originalt og ambisiøst forskningsprosjekt som har fokus på de molekylære mekanismene bak den aller første fasen av inflammasjonsresponsen.

Et ambisiøst forskningsprosjekt krever også svært gode forskere, forskningsgrupper og tilgang på avanserte metoder og teknologi. Et viktig strategisk moment her er at vi har satt sammen fem tverrfaglige forskningsgrupper lokalt som har bakgrunn fra både celle/ molekylær biologi og klinisk medisin. Det er også en stor styrke for senteret at det kan benytte seg av de 6 kjernefasilitetene som DMF har opprettet. Med dette vil grunnforskningen vi gjør komme nærmere pasientene.

Men Trondheim og NTNU er litt utenfor allfarvei, så vi må også ha en strategi for samarbeid med forskere fra andre gode og prestisjetunge miljøer både nasjonal og internasjonalt. Dette har vi løst ved å rekruttere 6 fremragende forskere (3 fra USA, 1 fra Tyskland og 2 fra Oslo) til senteret i professor II stillinger. Disse personene vil organisere 3 doktorgradskurs i regi av senteret. I tillegg vil vi knytte disse forskerne tettere til senteret gjennom veiledning av våre PhD- og post doc kandidater som skal tilbringe lengre perioder i deres laboratorier.

CEMIR er nå i en svært spennende oppbyggingsfase med mange nye ansettelser. Mot slutten av 2013 skal tyngdepunktet for CEMIR etableres i Kunnskapssenteret, der senteret vil få tilgang til nye laboratorier og kontorer.

Følg med på bloggen i juni. De neste ukene vil du få lese mer om hva CEMIR skal forske på.