Tarmbakterier påverkar skyddet från blod-hjärnbarriären

Blod-hjärnbarriären utgör en viktig och selektiv mekanisk barriär som förhindrar att oönskade molekyler och celler som finns i blodbanan tar sig in i hålrummet där hjärnan finns. I en studie som nu publiceras i tidskriften Science Translational Medicine har forskare från USA, Singapore och Sverige visat att genomsläppligheten i blod-hjärnbarriären kan regleras av våra normala tarmbakterier och deras ämnesprodukter i form av korta fettsyror (butyrat), vilka därmed spelar en viktig roll i skyddet av hjärnans funktioner.

För att komma fram till dessa resultat jämförde forskarna täthet och utveckling av blod-hjärnbarriären hos möss som växt upp i en normal bakteriell miljö med helt bakteriefria möss, som fötts upp i en steril miljö utan levande bakterier.

– Vi såg då att honans bakterier drastiskt minskade genomsläppligheten hos blod-hjärnbarriären hos de växande musfostren sent i graviditeten. I motsats till detta, kunde inte samma minskning av genomsläppligheten ses hos jämngamla bakteriefria musfoster, säger Viorica Braniste, delad försteförfattare och postdoktoral forskare vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, Karolinska Institutet.

Hos de bakteriefria mössen kvarstod den ökade genomsläppligheten hos blod-hjärnbarriären även i vuxen ålder. När forskarna genomförde en avföringstransplantation av ”normala” bakterier till de bakteriefria mössen kunde de visa att genomsläppligheten drastiskt minskades. Den bakomliggande mekanismen återstår att kartlägga. Men forskarna har visat att så kallade stödjeproteiner (eng. ”tight junction proteins”), som stärker blod-hjärnbarriären mellan blodbana och hjärnvävnad, ändrar struktur och uttrycksmönster i möss som exponerats för tarmbakterier.

Enligt forskarna talar resultaten för att förändringar i vår normala bakterieflora kan få långtgående effekter på blod-hjärnbarriären. Något som ställer nya frågor när det gäller exempelvis upprepade behandlingar med antibiotika eller eventuell påverkan av åldersberoende förändringar i tarmfloran.

– Den här kunskapen öppnar också möjligheter att påverka tarmbakteriernas funktion och därigenom öka genomsläppligheten i blod-hjärnbarriären i syfte att administrera läkemedel mot tumörer i hjärnan. Alternativt att stärka blod-hjärnbarriärens skydd genom att påverka tarmflorans komposition och mångfald, säger Sven Pettersson, professor vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi, som lett studien.

Forskningen har finansierats med anslag Vetenskapsrådet, Hjärnfonden, forskarnätverket TORNADO inom EU:s sjunde ramprogram, Merieux Foundation samt genom anslag från Lee Kong Chian School of Medicine i Singapore. Sven Pettersson är också knuten till Lee Kong Chian School of Medicine och Singapore Centre on Environmental Life Sciences Engineering, båda vid Nanyang Technological University.

Publikation: “The gut microbiota influences the blood brain barrier permeability in mice”, Viorica Braniste, Maha Al-Asmakh, Czeslawa Kowa, Farhana Anuar, Afrouz Abbaspour, Miklos Toth, Agata Korecka, Nadja Bakocevic, Ng Lai Guan, Parag Kundu, Balazs Gulyas, Christer Halldin, Kjell Hultenby, Harriet Nilsson, Hans Hebert, Bruce T. Volpe, Betty Diamond, Sven Pettersson, Science Translational Medicine, online 19th November 2014.