Bakterier i hjernen gør dig glad

Bakterier i hjernen har hidtil været lig med dødelige sygdomme. Nu har biologer ikke blot opdaget, at de små mikrober bor fast i hjernen, men også at de kan tøjle psykiske lidelser, vække mentalt overskud og lette humøret.

Shutterstock

I tre årtier har biologen Rosalinda Roberts skåret ultratynde skiver af hjernen hos nyligt afdøde personer og nærstuderet dem under et elektronmikroskop.

Oprindeligt ledte hun efter årsagen til skizofreni, men med tiden blev hun mere og mere besat af en række små pletter, som ikke burde være der, men som fandtes flere forskellige steder i hjernevævet.

Da Roberts i 2018 endelig forstod, hvad pletterne var, blev hun overrasket.

Pletterne var nemlig bakterier, og som den første nogensinde havde forskeren fra The University of Alabama bevist, at vores hjerner huser massevis af bakterier.

Bakterier i hjernen har altid fået lægerne til at slå alarm, fordi en infektion i det sarte hjernevæv er forbundet med livsfarlige sygdomme som meningitis.

Men Roberts' forskning tyder på, at bakterier i hobetal permanent bor i hjernen uden at alarmere immunforsvaret eller fremprovokere betændelsestilstand.

Tværtimod.

Bakterierne i hjernen kan vise sig at være en uundværlig medspiller, der styrer dine tanker, styrker din mentale sundhed og værner mod fx depression og alzheimer.

Bakterierne klumper sig sammen i centre

Forskerne har fundet et mylder af bakterier i fire områder i hjernen, der hver især spiller en rolle i fx motorik, opmærksomhed og sindslidelser.

Science Photo Library/Claus Lunau

Planlægningscenter

De frontale pandelapper er involveret i fx skizofreni og at planlægge og være opmærksom.

Science Photo Library/Claus Lunau

Bevægelsescenter

Striatum styrer bl.a. bevægelser og virker ikke korrekt hos parkinsonramte.

Science Photo Library og Claus Lunau

Indlæringscenter

Substantia nigra er fx vigtig for indlæring, og parkinson udspringer her.

Science Photo Library og Claus Lunau

Hukommelsescenter

Hippocampus overfører minder til hukommelsen. Alzheimer begynder ofte her.

Science Photo Library og Claus Lunau

Tarmbakterier myldrede i hjernen

I Rosalinda Roberts' forsøg blev skiver af 34 raske menneskehjerner placeret i et kraftigt elektronmikroskop.

Her aftegnede bombarderingen af elektroner hjernevævet i en høj detaljegrad, der afslørede at de aflange pletter havde mikrobers forventede længde og var omgivet af en tyk væg, der normalvis indkapsler bakteriernes cellestruktur.

Nogle af dem hang sammen i kæder, som bakterier ofte gør.

Undersøgelserne efterlod ingen tvivl: Der var bakterier i samtlige hjerner.

Efterfølgende identificerede Rosalinda Roberts og kollegerne bakteriearterne ved at studere sekvensen af såkaldte 16S rRNA-gener, der er unikke for alle organismer.

Hjernevævet rummede gener fra flere bakterier og ganske overraskende hørte 92 procent af bakteriearterne til en af de tre store rækker af bakterier, som også udgør størstedelen af tarmfloraen.

To typer nerveceller er hjemsted for bakterier

  • BAKTERIER TRIVES I FED ISOLERING

    Neuronerne sender nervesignaler rundt i hjernen gennem lange axoner. De er omgivet af en fedtholdig, isolerende myelinskede, der vrimler med bakterier.

  • CELLES FØDDER HUSER MIKROBER

    Astrocytter er en type nerveceller, der flytter næringsstoffer fra blodårer til andre nerveceller. Bakterierne hober sig op i deres såkaldte fødder, der ligger tæt op ad andre celler.

Mælkesyrefoder gjorde mus rolige

Tarmbakteriernes gavnlige effekt på hjernen har været i forskernes søgelys siden 2011.

Dengang fodrede neurologen John Cryan fra University College Cork i Irland laboratoriemus med bouillon blandet med en art mælkesyrebakterier, der er en naturlig del af menneskers tarmflora.

Foderet resulterede i lavere koncentrationer af stresshormonet kortikosteron i blodet og påvirkede hjernens evne til at bearbejde impulser af angst, frygt og stress.

Efter seks uger på den bakterierige kost blev musene mindre nervøse, og de brugte fx længere tid på at udforske åbne områder i buret, hvor de i naturen ville være sårbare over for fjender.

Da John Cryan med et fint snit skar musenes vagusnerve over, fandt han en mulig forklaring på, hvordan tarmfloraen styrer hjernen.

Nerven løber mellem hjernen og tarmene, hvor den fx fortæller, at tarmene er fyldt op. Omvendt kan hjernen fortælle tarmene, at det er nat, så de skal forholde sig i ro.

Hos mus uden vagusnerven mistede mælkesyrebakterierne sin antidepressive effekt, og de forblev lige så nervøse, som de normalvis er uden det særlige foder.

Siden har mange forskere vist, at en lang række tarmbakterier også påvirker menneskers hjerner, så de bliver mere eller mindre modtagelige for skizofreni, depression, angst, alzheimer og parkinson, men de er stadig i tvivl om, præcis hvordan tarmfloraen påvirker hjernen.

Hidtil har den fremherskende teori været, at bakterier i tarmen aktiverer vagusnervens yderste forgreninger i tarmvæggen, så den affyrer nervesignaler til hjernen.

Men Rosalinda Roberts’ opdagelse tyder på, at mikroberne forkorter den lange kommandovej og i stedet selv vandrer gennem vagusnerven og ind i hjernen.

Mikrober styrer din hjernesygdom

Blandt de bakteriearter, som er fundet i hjernen på mennesker, hører 92 pct. af dem til tre store bakterierækker: Bacteroidetes, Proteobacteria og Firmicutes. De udgør 68 pct. af tarmfloraen og er mistænkt for enten at øge
risikoen for eller beskytte mod hjernesygdomme.

  • BACTEROIDETES: Signalstof værner mod depression

    En tarmflora med lavt indhold af bakterier af slægten Bacteroides påvirker strømme af nervesignaler i hjernen i et mønster koblet til depression. De depressive tanker forsvinder, i takt med at andelen af bakterien stiger i tarmen.

    Bakteriens rolle: udskiller stoffet GABA, der regulerer signaler mellem nerveender i hjernen.

  • PROTEOBACTERIA: Protein sætter gang i Alzheimers

    Hvert andet menneske har Helicobacter pylori-bakterier i maven, hvor de afsender signalstoffer, der påvirker både tarmflora og hjerne. Alzheimerramte har flere H. pylori i maven end raske, og bakterien udvikler demens hos mus.

    Bakteriens rolle: udsender peptider, der får hjerneceller til at danne skadelige proteinklumper.

  • FIRMICUTES: Stof i blodet forværrer skizofreni

    Patienter med skizofreni har ofte et større antal af bakterier af slægten Lactobacillus – i familie medmælkesyrebakterier – i
    tarmen. Symptomerne bliver typisk alvorligere, jo større andel bakterierne udgør af tarmfloraen.

    Bakteriens rolle: øger blodets indhold af stoffet kynurenin, der blokerer receptorer i hjernen.

Blod og nerve kan give fri passage

De skarpe billeder fra Roberts’ elektronmikroskop viser tydeligt, at hjernens bakterier hober sig op i de såkaldte myelinskeder, der virker isolerende og omgiver de fleste neuroner.

Fedtstoffet myelin omgiver også vagusnerven, der løber direkte ind i hjernens nederste del, hjernestammen, uden om blod-hjerne-barrieren, som normalt holder bakterier ude.

I teorien behøver bakterierne blot at krydse tarmvæggen og bore sig ind i vagusnervens isolering for at nå til hjernen. Bakterierne slår sig imidlertid også ned i en særlig type nerveceller kaldet astrocytter, som fodrer neuroner med næringsstoffer fra blodet.

Astrocytterne serverer maden ved hjælp af nogle udvoksninger kaldet fødder, som lægger sig tæt op ad hjernens blodkar og optager næringsstoffer. Netop i fødderne findes bakterierne i særdeles stort omfang.

Rosalinda Roberts (tv.) leder forskningen i en stor samling af donerede menneskehjerner.

© University of Alabama at Birmingham

Nogle forskere mener derfor, at bakterierne rejser med blodet fra tarmen til hjernen, hvor de sniger sig gennem blod-hjerne-barrieren og ind i astrocytterne. Barrieren har svage punkter i fx hjernestammens brækcenter og lugtekolben, som ligger lige bag næsen.

Her skal hjernen have nem adgang til at opfange eventuelle giftstoffer i blodet og duftstoffer fra luften, så den kan reagere ved at kaste op. Derfor har hjernen slækket på sine sikkerhedsforanstaltninger, hvilket bakterierne måske har udnyttet.

Fremtidige undersøgelser skal opklare, om bakterierne særligt klumper sig sammen i lugtekolben og brækcenteret, hvilket i givet fald vil støtte teorien om, at bakterierne rejser via blodet til hjernen.

Tarmfloraen taler med hjernen ad tre kanaler

Bakterier bruger signalstoffer til at fjernstyre hjernen, lyder teorien. Men nu tyder fundet af mikrober i selve hjernen på, at de selv rejser fra tarmen og med blodet eller nerver til hovedet.

Claus Lunau og Lasse Lund-Andersen

Bakterier krydser blod-­hjer­ne­-bar­ri­e­ren med tre tricks

1) Bakterier, der når hjernen, kan indkapsle sig i blodårens cellevæg og glide via den til hjernen.

2) Hvis koblingen mellem celler i blodårens væg mangler, kan en bakterie kile sig ind via hullet.

3) De hvide blodlegemer har ofte adgang til hjernen, så bakterier kan trænge ind i dem og snige sig ind.

Claus Lunau og Lasse Lund-Andersen

Fedtet tarmnerve udgør bakteriernes hovedvej

Bakterierne trænger gennem tarmvæggen og borer sig ind i den fedtholdige såkaldte myelinskede omkring den lange vagusnerve.

Claus Lunau og Lasse Lund-Andersen

Fedtet tarmnerve udgør bakteriernes hovedvej

Herfra vandrer bakterierne til hjernestammen, hvor nerven ender, og mikroberne er dermed nået ind i hjernen.

Claus Lunau og Lasse Lund-Andersen

Signalstoffer fra bakterierne snakker med hjernen

Bakterier i tarmen påvirker immunceller tæt på tarmvæggen, så de udskiller en vifte af biokemiske stoffer kaldet cytokiner.

Claus Lunau og Lasse Lund-Andersen

Signalstoffer fra bakterierne snakker med hjernen

Stofferne rejser med blodet til hjernen, hvor de kan påvirke strømmen af nervesignaler og dermed hjerneaktiviteten.

Claus Lunau og Lasse Lund-Andersen

Parkinsonsyge har rodet tarmflora

Tarmbakterierne lever ifølge Rosalinda Roberts’ undersøgelser ganske fredeligt i hjernen uden at fremkalde akutte infektioner.

Men fordi hun særligt fandt bakterier i dele af hjernen, som er involveret i psykiske eller fysiske hjernesygdomme, blander de små mikrober sig sandsynligvis på andre måder ved at påvirke hjernecellernes arbejde og på den måde kontrollere vores tanker og mentale sundhed.

Dybt inde i hjernen ligger områderne substantia nigra og striatum, der planlægger vores bevægelser, så de bliver flydende, når vi fx fører en kop op til munden.

Hos patienter med Parkinsons syge virker områderne ikke korrekt, så deres bevægelser bliver langsomme, klodsede og rystende. I begge områder er der bakterier, hvilket kan tyde på, at mikroberne påvirker substantia nigra eller striatum direkte ved nærkontakt.

92 pct. af bakteriearterne i hjernen hører til tarmenes store rækker af bakterier.

Et andet hjerneområde med mange bakterier var hippocampus, som er involveret i fx alzheimer og depression.

I en artikel fra 2019 slår psykiateren Elizabeth Sublette fra Columbia University i USA fast, at nogle arter af tarmbakterier er særlig hyppige hos patienter med depression og dermed sandsynligvis fremmer sygdomsudviklingen, mens andre fortrinsvis forekommer hos raske personer og derfor kan være med til at beskytte hjernen mod depression.

Bakterieflora kan styre dit humør

Dit humør og din livskvalitet bliver også påvirket af bakterier, viser en omfattende undersøgelse fra 2019. Mikrobiologen Jeroen Raes fra University of Leuven i Belgien studerede tarmfloraen fra over 1000 mennesker og fandt iøjnefaldende sammenhænge.

Mange tarmbakterier af typen Faecalibacterium sås i særdeleshed hos personer, der var følelsesmæssigt afbalancerede, mens Butyrivibrio var karakteristisk for evnen til at indgå i gode sociale relationer.

I tarmen på folk med masser af overskud til livet var der mange Coprococcus-bakterier.

Nu skal andre forskere først genskabe Roberts’ forsøg for at dobbelttjekke, at bakterierne virkelig er til stede i hjernen.

Først derefter kan den konkrete sammenhæng mellem bakterierne og hjernens fysiske og psykiske sygdomme slås fast – og måske udstikke en lovende, ny retning mod at komme hjernens plager til livs.

Læs også:

Intelligens

Test din hjerne: Talforståelse

1 minut
Hjernen

7 myter om hjernen

10 minutter
Hjernen

Din hjerne tænker smerten væk

8 minutter

Log ind

Fejl: Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!