Tarmbakterienes betydning for energiregulering og tilvenning til kulde.

I de siste årene har det blitt stor oppmerksomhet og mer forskning om tarmbakterienes betydning for viktige fysiologiske reguleringsmekanismer.  Det har vært fremsatt en rekke forslag og hypoteser om hvilken rolle tarmbakteriene har for vertkroppens vektregulering, insulinfølsomhet og sukkersyke.

Senhøstes i år publiserte Mirko Trajkovski og medarbeidere fra University of Geneva en interessent artikkel i Nature Medicine (1). De fant at ved å fjerne tarmens bakterier ved hjelp av antibiotika, endret store deler av det hvite fettvevet funksjon. Det ble mer aktivt i forbrenning av fett, og førte til at forsøksdyrene tok av i vekt. Fettvevet ble brunere. Det kom av at fettcellene inneholdt mer mitochondrier, som er cellenes forbrenningsorganeller og styrer cellenes energiomsetning.

En ny og meget viktig og aktuell vitenskapelig artikkel ble av den samme forskergruppen nylig offentliggjort i det prestisjetunge tidsskriftet Cell (2). De har undersøkt hvordan tarmbakterienes sammensetning er avhengig av kulde og energitilførsel, og hvordan bakteriefloraen endrer seg under ulike temperaturforhold.

En forskergruppe fra Göteborg, underledelse av Fredrick Bäckhed (3), har tidligere vist at tarmens bakterieflora kan påvirke kroppens energibalanse. Men de fysiologiske mekanismer og morfologiske endringer som regulerer energibalansen har vært lite kjent, før artikkelen til Trajkovsky og medarbeidere ble publisert.

Når mus utsettes for kulde, går de ned i vekt fordi kroppsfettet brukes i langt større grad til forbrenning, slik at kroppstemperaturen opprettholdes. Men når musene har vært lenge i kulda legger de på seg igjen. De har adaptert seg til det kalde miljøet. Hva skyldes denne omleggingen av  musenes stoffskifte og energiomsetning?

Den sveitsiske forskergruppen viser at når mus utsettes for kulde, fører det til en markert endring sammensetningen av musenes tarmbakterier. De kaller denne kuldepåvirkede bakteriesammensetning i tarmene for «kulde-mikrobiota». Ved å tilføre «kulde- mikrobiota» til sterile mus, som altså ikke hadde noen bakterier i tarmene sine, endres disse musenes følsomhet overfor insulin, og fører til at musene tåler kulde bedre. Det gjør de ved å omdanne noe av sitt vanlige lyse fettvev til noe brunere fettvev. Det brune fettvevet har en økt forbrenning av fett, og dette fører til at musene går ned i vekt, og musene tåler det kalde klima bedre. Etter en tid bygges fettvevet opp igjen. Det kommer av adaptive endringer i tarmen.

TaGraphical_Abstract_Chevalier_Stojanovicrmen blir lengre og tarmtottene vokser, slik at absorpsjonen av næringsstoffer fra tarmen blir mer effektiv. Den mer effektive tarmfunksjonen henger sammen med at bakterietypene i tarmen har blitt endret. Det har blitt meget mindre av en bakterie som kalles Akkermancia muciniphilia.  Den bakterien påvirker på en eller annen måte tarmenes struktur, og derved blir oppsugingen av næringsstoffer fra tarmen redusert. Dersom forskerne nå fører denne bakterien igjen i musene, vil de gå ned i vekt.

Endringene i tarmenes oppbygging og bakteriene som oppholder seg der, er skjematisk tegnet i figuren, som er kopiert fra artikkelen i Cell.

Hva som gjør at denne spesielle tarmbakterien påvirker tarmens lengde og tarmtottenes effektivitet er ukjent. De omtalte studiene er foretatt i mus, og det kan være at mennesker og deres tarmbakterier reagerer annerledes enn hos mus.

Men det er interessent at fete mennesker synes å ha mindre av bakterien Akkermansia muciniphila i sine tarmer. Vil en økt tilførsel av denne bakterien være en måte å hjelpe overvektige og fete mennesker til å gå ned i vekt?  Forskerne fra Sveits vil nok i tiden som kommer undersøke dette. Følg med!

Denne bloggen er kanskje den siste før julefeiringen starter for alvor. Temaet om fett og tarm er ganske aktuelt i julebordsesongen!

Hilsen

Kaare R. Norum,

som ønsker mine lesere en god jul og takker for at dere følger min blogg!

 

(1)Microbiota depletion promotes browning of white adipose tissue and reduces obesity.

Suárez-Zamorano NFabbiano SChevalier CStojanović OColin DJStevanović AVeyrat-Durebex CTarallo VRigo DGermain S3,Ilievska M4Montet XSeimbille YHapfelmeier STrajkovski M :  Nat Med. 2015 Dec;21(12):1497-501. doi: 10.1038/nm.3994. Epub 2015 Nov 16.

(2) Gut Microbiota Orchestrates Energy Homeostasis during Cold.

Chevalier CStojanović OColin DJSuarez-Zamorano NTarallo VVeyrat-Durebex CRigo DFabbiano SStevanović AHagemann SMontet X,Seimbille YZamboni NHapfelmeier STrajkovski M : Cell. 2015 Dec 3;163(6):1360-74. doi: 10.1016/j.cell.2015.11.004.

 

(3) The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Bäckhed F et al: Proc. Natl. Acad. Sci.USA; 101, 15718-23. 2004

 

 

Arv og miljø: genetikk og epigenetikk. Sult og fedme, eller hvordan miljøet kan endre hva vi arver.

Da den genetiske koden var klarlagt, trodde man at DNA bestemte alt man arvet etter sine foreldre. DNA var der en gang for alltid i vår kropp, i alle våre celler og kunne ikke endres, mente man. Men etter hvert som den genetiske forskning skred fremover, skjønte man at DNA kunne endres ved små påplussinger av visse kjemiske strukturer (metyleringer av nukleinsyrer eller acetylering av histonproteiner som DNA er kveilet rundt), og at disse endringene hadde betydning for hvordan genene styrte produksjonene av de ulike cellers proteiner.
Man ble klar over dette hos eneggede tvillinger, som ved fødselen hadde akkurat det samme arvematerialet, altså helt lik DNA. Men voksne eneggede tvillinger har ikke helt likt DNA lengre, det har skjedd noe ettersom tiden har gått. DNA har blitt kjemisk endret f.eks ved en metylering av en eller flere av nukleinsyrene i DNA. Vi kaller disse endringene for epigenetiske. Epigenetikk er med andre ord læren om hvordan miljøet kan endre geners uttrykk uten at dette fører til endringer i selve arvestoffet, DNA.
Slike endringer kan skje i alle kroppens celler, og vil kunne overføres fra celle til celle gjennom celledelinger i kroppen gjennom hele livet. Men de kan også overføres til neste generasjon ved at kjønnscellene er blitt epigenetisk endret.
Et historisk eksempel på en slik epigenetisk arv har man sett hos etterkommerne etter kvinner som var gravide under den store hungerkatastrofen, som fant sted i vinteren 1944 i det naziokkuperte Nederland. Kvinner som var i de to siste trimestrene av sin graviditet denne hunger-vinteren fødte, ikke uventet, barn med lav fødselsvekt og en dårlig neonatal helse. En oppfølging av disse barna etter 20-30 år viste at de hadde langt høyere frekvens av overvekt, fedme og metabolsk syndrom enn barn som var født under normale omstendigheter av normalvektige kvinner. Videre er det interessent at barn av denne neste generasjonen også har dårligere fysisk og psykisk helse enn normalbefolkningen. Vi finner altså negative helseeffekter hos barnebarna etter bestemors sult i 1944. Dette er beskrevet, sammen med en rekke andre eksempler på epigenetisk arv, i en interessent populærvitenskapelig bok av Richard C. Francis (1).
Men det er ikke bare underernæring som kan føre til epigenetiske endringer. Fra dansk hold har vi nylig fått en interessent publikasjon. En gruppe fra Universitetet i København (2) har funnet forskjeller i spermienes genom hos magre og fete menn!
Det danske forskerteamet undersøkte 24 menn mellom 24 og 40 år og klassifiserte dem som normalvektige (BMI 20-25) eller fete (BMI over 30). Sæden fra hver mann ble undersøkt med hensyn til metylering av DNA. De fant en tydelig (signifikant) forskjell i metyleringsgraden av DNA hos de normale og fete menn i mere enn 9 000 gener. Blant disse 9000 var det 274 gener som hadde med regulering av appetitten å gjøre.
De danske forskerne fikk også sædprøver fra seks meget fete menn (BMI over 33.8) før og etter de hadde gjennom gått en fedmeoperasjon. De fikk prøver både etter en uke og ett år postoperativt. Analysene av sædcellene viste at vel 1500 gener hadde endret metyleringsmønster en uke etter operasjonen. Antallet gener som var endret etter ett år, var nesten 4000!
Disse danske undersøkelsene viser at fete menn har epigenetiske endringer i sine sædceller som meget mulig kan overføres til deres barn, og dermed kanskje påvirke deres spisevaner.

Vi vet at barn av fete foreldre har en tydelig tendens til selv å bli overvektige eller fete. Dette kan både være en ren genetisk effekt, men også en epigenetisk arv.
Vi nærmer oss jul med glede både rundt fete julebord og i varme senger i de lange vinternetter. Jeg har ikke sett noen undersøkelser som viser at barn født i september blir mer overvektige enn barn som ikke er unnfanget ved juletider. Kanskje noen unge forskere vil ta opp denne epigenetiske problemstillingen?
Hilsen fra

Kaare R. Norum
(1) R.C. Francis : Epigenetics. The ultimate mystery of inheritance. 234 s. New York: W.W. Norton 2011
(2) I. Donkin et al. : Obesity and bariatric surgery drive epigenetic variation of spermatozoa in humans. Cell Metabolism, doi:10.1016/j.cmet.2015.11.004,2015

Mat og politikk – matvarepolitikk.

 

 

Jeg har flere ganger i mine blogger advart mot helt å stole på hva matvareindustrien sier om sine produkter. En ting er å være skeptisk til hva industrien sier i sine reklamer og kampanjer for å folk til å spise mer av det de selger. Men like viktig er det å analysere hva forskningsrapporter sier om maten industrien markedsfører. Eller sagt på en annen måte: også å være skeptisk til publiserte resultater som sier noe fordelaktig om matvareindustriens produkter, spesielt når forskningen er helt eller delvis finansiert av industrien.

Et eksempel kunne vi lese om i Aftenposten i går (3.12.2015). Her er Coca-Cola selskapet avslørt. De har gitt penger til forskning om barns fedme, og nærmest gitt premissene for hva forskerne skulle komme frem til. Etter avsløringen, som først ble publisert i New York Times, er dette programmet skrinlagt.

Professor Marion Nestle, som er professor ved Department of Nutrition, Food Studies, and Public Health at New York University, har i mange år interessert seg for mat og politikk. Hun har skrevet flere bøker om dette, blant annet en bestselger som er kommet i en rekke utgaver, «Food Politics: How the food industry influences nutrition and health»(1).

Marion Nestle er aktivt opptatt av å følge hvordan matvare- og næringsmiddelindustrien prøver å påvirke konsumentene. Hun har i de siste par årene «samlet» på forskningsrapporter som har hatt støtte fra industrien og sett om disse rapportene er positivt eller negativt innstilt til mat fra den industrien som støtter undersøkelsene.  Den forskningen som hun har gått etter i sømmene, er utført ved anerkjente forsknings-institusjoner. Hun har i en epost til meg meddelt at av 87 slike rapporter, har hele 80 av dem et positivt utsagn eller anbefaling om produkter laget eller fremstilt av den matvareindustrien som har støttet forskningen!

Den siste av de 7 som ikke har gitt industrien det den hadde håpet på, var en studie nylig publisert i American Journal of Clinical Nutrition (2). Undersøkelsen var støttet av amerikansk og internasjonal meieriindustri. Forskerne hadde undersøkt om de transfettsyrene som lages av bakterier i drøvtyggeres tarm er like skadelige som de industrielt produserte transfettsyrer.

Her er kanskje en forklaring nødvendig. Umettede fettsyrer er som regel oljer ved vanlig temperatur, og bindingene i fettsyrene er av såkalt cis-konfigurasjon. De umettede fettsyrene kan herdes. Det vil si at de umettede fettsyrene mettes med hydrogen. Dette gjør fettindustrien for å få oljene til å være faste ned vanlig rom-temperatur, f.eks. når de skal lage margarin av soyaolje. I denne kjemiske prosessen omdannes noen av cis-fettsyrene til såkalte trans-fettsyrer. Slike trans-fettsyrer er vel så skadelige som mettede fettsyrer, og gir økt risiko for utvikling av hjerte-og karsykdommer.

Når umettede fettsyrer fra grøntfôr og kraftfôr kommer ned i drøvtyggeres tarmer, blir store deler av de umettede fettsyrene omdannet av tarmens bakterier. Fettsyrene blir her dels mettet, dels omdannet til trans-fettsyrer, som da kommer over i melkefett og fett i kjøtt fra drøvtyggere..

Meieri- og kjøttindustrien har i en rekke år hevdet at transfett som «naturlig» dannes i kuers og sauers tarmer ikke har den samme effekt på blodets kolesterolinnhold som transfettsyrer dannet industrielt.

Den nevnte undersøkelsen har tatt opp denne problemstillingen i en randomisert studie, der de har sammenliknet effekten av transfettsyrer som finnes i melkeprodukter og kjøtt med transfettsyrer dannes industrielt, og som kan finnes i margariner. Transfett fra begge kilder førte til en økning i blodkolesterolet og dermed en øket risiko for hjertekarsykdommer.

Med andre ord: «naturlige» transfettsyrer i kjøtt og melkeprodukter like skadelige som de som lages industrielt.

Undersøkelsen ble foretatt for en rekke år siden, og det har tatt mer enn 6 år før resultatene ble offentliggjort. Hvorfor, kan en spørre seg? Har industrien som støttet undersøkelsen lagt noen hindringer i veien? Det står imidlertid i publikasjonen: “Funding:  Supported by USDA, Dairy Management Inc., Nestlé, and Dairy Australia. The funding organizations had no role in the conduct of the study; collection, management, analysis, and interpretation of the data; or decision to submit the manuscript for publication.”  Og det må vi jo tro på! Men hvorfor tok det så lang tid å få resultatene publisert?

Bare for sikkerhet skyld; professor Marion Nestle har ingenting med det sveitsiske matkonsernet Nestlé å gjøre!

Kaare R. Norum

 

  1. Marion Nestle: Food Politics: How the Food Industry Influences Nutrition and Health. Berkeley: University of California Press. 2002. ISBN 978-0-520-24067-4
  2. Vaccenic acid and trans fatty acid isomers from partially hydrogenated oil both adversely affect LDL cholesterol: a double-blind, randomized controlled trial. Sarah K Gebauer, Frédéric Destaillats, Fabiola Dionisi, Ronald M Krauss, and David J Baer.  Am J Clin Nutr, November 11, 2015,  doi: 10.3945/ajcn.115.116129.