Vi och mikroberna

Bakterier och andra mikroorganismer som inte kan ses med blotta ögat svarar för merparten av all biomassa på Jorden. Dessa mikrober har funnits på vår planet i minst två och en halv miljarder år. De kan leva på så gott som ingenting i de mest livsfientliga miljöer på över tio km djup i haven, djupt nere i jordens innanmäte och i kärnkraftverkens avfallstankar. Ändå börjar vi först nu förstå deras betydelse, skriver Sten Niklasson.

Man har hittat levande bakterier (Bacillus permians) som legat begravda i 250 miljoner år gamla saltförekomster djupt nere i berggrunden. Det finns mikrober som frodas i vacuum och i temperaturer på över 100 o C, liksom i extrem kyla. De är små och många. En milliliter färskvatten kan innehålla mer än en miljon, och i ett enda gram jord kan det finnas 40 miljoner stycken. De kan utnyttja varandras genetiska information och betraktas av vissa forskare som en enda superorganism. Planeten är deras.

Var och en av oss är hemvist för tusentals arter bakterier. Bara i den aggressiva miljö som tarmsystemet erbjuder har en frisk vuxen i genomsnitt ett par hundra arter. Miljarder bakterieindivider trivs på vår hud, i vår buk, vårt hår, våra ögon, vår munhåla och vårt svalg. Tillsammans väger de ungefär lika mycket som vår hjärna, ca 1,5 kilo. Det är ingen överdrift att vi finns till för att mikroberna låter oss finnas.

Vissa mikrober alstrar sjukdomar, och angrepp av dessa så kallade patogener är en av de vanligaste dödsorsakerna hos människor. Sjukdomar som exempelvis borelia, kikhosta, lunginflammation, stelkramp, tuberkulos, mjältbrand, gonorré, difteri, och de flesta diarréer, orsakas oftast av bakterieangrepp. Om dessa mikrober inte klarar av att sprida sig, riskerar de att dö med den värd de infekterat. De har därför utvecklat en effektiv strategi för utbredning och överlevnad. Men sjukdomar kan inte bara uppstå på grund av vad mikroberna gör med sin värd, utan också på grund av vad värden gör med mikroberna. När vi känner oss krassliga, kan det med andra ord inte bara bero på sjukdomsalstrande mikrober, utan också på vårt eget aggressiva immunförsvar.

Men vissa mikrober, som i det här sammanhanget innefattar virus, har genom årmiljonerna lärt sig att förklä sig så väl att immunförsvaret inte känner igen dem. Vissa virus som orsakar leverinflammation (hepatit) kan leva i kroppen i många år och plötsligt slå till. Denna infektion sägs vara den tionde vanligaste dödsorsaken i världen. Det smittsamma herpesvirus som gett upphov till den vanliga barnsjukdomen vattkoppor finns kvar i kroppen livet ut och kan, om det aktiveras, ge upphov till bältros och sjukdomar i hjärnan.

Alla människor bär på patogena bakterier och virus. Ofta märker vi under normala förhållanden inte av dem. Men mikrober som inte gör någon större skada i en del av kroppen, kan bli ett allvarligt hot, om de hamnar på fel ställe till följd av olyckor, ohälsa eller slump. Streptokocker som då och då ger oss halsfluss, kan, om de lämnar svalget och ger sig ut i andra delar av kroppen, utlösa allvarlig blodförgiftning. Många bär aningslöst och utan besvär på den bakterie som orsakar hjärnhinneinflammation, Neisseria meningitidis, i näsa och svalg. Undantagsvis kan denna bakterie hamna i blodomloppet och i värsta fall leda till livshotande tillstånd inom ett dygn eller två. Heliobacter pylori, som normalt, och mestadels problemfritt, finns i tarmsystemet hos åtminstone halva jordbefolkningen, befanns under 1980-talet vara den främsta orsaken till magkatarr, magsår och sannolikt vissa cancerösa sjukdomar, hos individer med försvagat immunförsvar eller matsmältningsbesvär.

Ännu i våra dagar är vår kunskap om människans mikrobflora, ”mikrobiomet”, begränsad, inte minst när det gäller hur olika arter mikroorganismer växelverkar med varandra. Den gängse föreställningen har varit att de flesta bakterier som koloniserar människokroppen är onda och bör utrotas. Ända sedan holländaren van Leeuwenhoek upptäckte bakterierna i sitt mikroskop på 1670-talet, och Louis Pasteur 200 år senare fann att bakterier orsakar sjukdomar, har en viktig uppgift för läkarvetenskapen varit att befria människokroppen från mikrober som ger upphov till sjukdomar. Resultaten har varit enastående. Vaccinering, antibiotika, bättre hygien och fullvärdigare näringsintag har bidragit till att bota, och till och med utrota, en rad sjukdomar i stora delar av världen. Det har bidragit till att medellivslängden ökat, i utvecklade länder med 20%, sedan början av 1930-talet. Men det finns en baksida.

Sedan Watson och Crick 1953 med Rosalind Franklins avgörande men omedvetna hjälp lyckades göra en modell av DNA-molekylens stegeliknande dubbelspiral, har den mikrobiologiska forskningen fokuserat på att kartlägga hur och i vilken ordning stegpinnarna i den högervridna spiralen sitter ihop, och vilka egenskaper de kodar för. Numera vet de flesta högstadieelever att stegpinnarna, eller basparen, är bokstäverna i det genetiska alfabetet, vilkas inbördes ordning avgör vad cellerna i vår kropp skall göra.

De har också fått lära sig att människans bortåt hundratusen miljarder celler med kärna innehåller kromosomer, som består av tätt lindade trådar av DNA-molekyler. Kanske har en och annan förundrats av det faktum att varje cell innehåller omkring två meter sådana trådar. Många har säkert trott att vår jämförelsevis avancerade art Homo sapiens, som ibland kallas ”skapelsens krona”, kännetecknas av ett stort antal kromosomer. Men vi har faktiskt bara 46 stycken, medan till exempel kryptogamen ormtunga har 1 320.

Kartläggningen av människans gener, ”genomet”, visade till att börja med att det tidigare antagandet att vi har bortåt 100 000 gener var en grov överskattning. En mer korrekt siffra är ca 23 000, vilket är färre än vad till exempel gräs och träd har. De mikrober som är ständiga följeslagare i våra kroppar uppges representera minst 4 000 000 gener.

Med modern genteknik kan man flytta arvsanlag mellan olika individer och arter genom att klippa och klistra i DNA-molekylerna med hjälp av enzymer. En av de märkligaste upptäckterna är att delar av det genetiska materialet är utbytbara mellan helt olikartade organismer. En fluga kan till exempel fungera utmärkt med en gen från en kyckling i stället för sin egen motsvarande gen. Mer än 60% av människans gener är i grunden lika fruktflugans, 70% likartade med torskens och bortåt 90% besläktade med musens (det gäller till exempel de gener som kodar för utvecklingen av en svans!)

Slutsatsen ligger nära till hands att det genetiska språket är gemensamt för allt liv, och att varje livsform är en utveckling av en enda ursprunglig originalritning. Det är alltså inte så konstigt att hälften av de kemiska processer som sker i en banan är ungefär desamma som äger rum i en människa.

Forskningen kring mikrobiomet mötte under lång tid tekniska problem. Många arter mikrober var till exempel svåra att odla i laboratoriemiljö. Vissa tål inte syre och dör snabbt, om de kommer ut i luften. Först när man med moderna metoder lärde sig att analysera deras genetiska information, påbörjades en rad projekt med syfte att i detalj kartlägga mikrobiomet och identifiera den roll mikrober spelar i våra liv.

Resultaten bekräftar att vi inte skulle överleva många dagar utan mikroberna. De patrullerar varje skrymsle i våra kroppar, bidrar till bildandet av livsnödvändiga nuklein- och aminosyror, producerar fettsyror och vitaminer, förser atmosfären med det syre vi behöver, tar hand om våra restprodukter, renar vårt vatten och berikar våra jordar. De omvandlar vår föda till energi och hjälper med sina larmsystem till att mobilisera försvaret mot fientliga mikroorganismer som invaderar oss.

Mikrober förökar sig med oerhörd fart. En enda bakteriecell med rätt näring kan på ett dygn generera flera miljoner individer. En process med så snabb kumulativ delning ger upphov till många mutanter, det vill säga varianter som beror på genetiska förändringar i organismens DNA. De flesta mutanter blir evolutionärt misslyckade, men då och då kommer den förändrade bakterien att ha någon fördel som gör den särdeles livsduglig, till exempel förmågan att motstå antibiotika.

Ett ökande antal bakteriestammar har på grund av den hejdlösa överutskrivningen av antibiotika blivit resistenta mot sådana läkemedel. Andelen resistenta stammar av den vanliga typen gula stafylokocker, Staphylococcus aureus, är till exempel ca 25%. Dessa bakterier, som finns hos en tredjedel av befolkningen i västerlandet, är normalt ganska harmlösa men kan i vissa fall ge upphov till en rad allvarliga tillstånd, mot vilka numera ingen antibiotikabehandling hjälper.

Förfärande nog ges mellan hälften och två tredjedelar av all tillgänglig antibiotika i stora delar av världen som kosttillskott till friska djurbesättningar i förebyggande syfte.

Kriget mot patogenerna med antibiotika har också visat sig medföra andra problem, framför allt att både nyttiga och skadliga mikrober utplånas. Intressant nog har forskarna funnit ett samband mellan avsaknaden av nyttiga bakterier som utraderats av antibiotika och uppkomsten av andra sjukdomar än den som ursprungligen ledde till behandling.

I början av 1900-talet hade flertalet människor på jorden Heliobacter pylori i sina tarmsystem. De flesta bar på den utan problem. Idag har antibiotikabehandling medfört att förekomsten minskat dramatiskt. Bakterien påträffas till exempel bara hos några procent av barn som föds i USA. Undersökningar omfattande tusentals individer har visat, att de som saknar bakterien löper betydligt större risk att få astma, än de som har den. Andra studier tyder på ett samband mellan denna vanliga bakterie och två hormoner som reglerar vår aptit. Ju mera ghrelin som finns i blodet, desto hungrigare blir vi, medan det andra hormonet, leptin, dämpar vår aptit. Hos personer som har Heliobacter pylori i magen, är mängden ghrelin mycket mindre och risken att proppa i sig för mycket mera begränsad.

Många människor bär på en bakterie som kallas Clostridium difficile. Den hålls oftast i schack av andra bakterier, med vilka den samexisterar. När denna balans rubbas i samband med antibiotikabehandling, kan Clostridium explodera i form av svåra, inflammationer i tarmsystemet som tillfälligt lindras av antibiotikakurerna, men ofta återkommer än värre till följd av de kumulativa störningarna i mikrobiomet.

En vanlig luftvägssjukdom är bihåleinflammation (sinusit), som ofta behandlas med antibiotika. En frisk person kan ha hundratals arter bakterier i sina näshålor, medan en sinusitdrabbad individ har ca 25% färre. Det finns en gryende insikt om att jämviktsrubbningar i den bakteriella miljön genom till exempel antibiotikabehandling kan förvärra sinusit.

En baby uppges tillägna sig en del av sitt mikrobiom i samband med passagen genom moderns vagina vid förlossningen. Barn som förlösts med kejsarsnitt har visat sig sakna många av de mikrober som normalt förvärvas vid vaginal förlossning. I länder som Kina och USA förlöses bortåt en tredjedel av alla mödrar med kejsarsnitt. I Brasilien och Argentina är andelen kejsarsnitt mellan 40 och 50%. Förekomsten av astma och allergiska sjukdomar är enligt vissa undersökningar betydligt högre hos barn som förlösts på detta sätt, än hos dem som kommit till världen den naturliga vägen.

En rimlig slutsats av de hittills observerade sambanden är att vårt mikrobiom är mer komplext och känsligt för balansrubbningar än vad vi hittills förstått. Våra kroppar kan betraktas som ett hela tiden föränderligt ekosystem som måste skyddas och odlas, och inte enbart som resultatet av ett antal givna genetiska instruktioner.

Resultaten av försök med bakterietransplantationer från friska donatorer till patienter, vilka inte svarat på annan behandling, är närmast mirakulösa. I en framtid kan vi räkna med att skadade mikrobiom kan repareras med hjälp av specialkomponerade läkemedel, bestående av till exempel bakteriekulturer från friska individer som ersätter eller kompletterar förstörda delar hos sjukdomsdrabbade.

Sten Niklasson är författare och tidigare generaldirektör