I tre tiår har biologen Rosalinda Roberts skåret ultratynne skiver av hjernen hos nylig avdøde personer og finstudert dem under et elektronmikroskop.

Opprinnelig lette hun etter årsaken til schizofreni, men med tiden ble hun mer og mer opptatt av en rekke små flekker som ikke burde være der, men som fantes flere ulike steder i hjernevevet.

I 2018, da Roberts endelig forsto hva flekkene var, ble hun overrasket.

Flekkene var nemlig bakterier, og forskeren fra The University of Alabama ble den første som beviste at det finnes massevis av bakterier i hjernene våre.

Bakterier i hjernen har alltid fått legene til å slå alarm, fordi en infeksjon i det sårbare hjernevevet er forbundet med livsfarlige sykdommer som hjernehinnebetennelse.

Men forskningen til Roberts tyder på at bakterier bor i hjernen permanent, i store antall, uten å skape alarm i immunforsvaret eller framprovosere betennelsestilstand.

Tvert imot.

Bakteriene i hjernen kan vise seg å være en uunnværlig medspiller som styrer tankene dine, styrker din mentale helse og verner mot for eksempel depresjon og alzheimer.

Masse tarmbakterier i hjernen

I forsøkene til Rosalinda Roberts ble skiver av 34 friske menneskehjerner plassert i et kraftig elektronmikroskop.

Når hjernevevet blir bombardert med elektroner, kommer helt nye detaljer til syne. Det viser at de avlange flekkene så nøyaktig ut som mikrober. Det var til og med mulig å se en tykk vegg som vanligvis kapsler inn bakterieceller.

Noen av dem hang sammen i kjeder, som bakterier ofte gjør.

Studiene etterlot ingen tvil: Det var bakterier i alle hjerner.

Senere identifiserte Roberts og kollegene hennes bakterieartene ved å studere sekvensen av såkalte 16S rRNA-gener, som er unike for alle organismer.

Hjernevevet inneholder gener fra flere bakterier. En av de store overraskelsene var at 92 prosent tilhørte arter i en av de tre store gruppene av bakterier – den samme gruppen som utgjør mesteparten av tarmfloraen.

© Shutterstock

To typer nerveceller er hjemsted for bakterier

BAKTERIER TRIVES I ISOLASJON

Nevronene sender nervesignaler rundt i hjernen gjennom lange aksoner. De er omgitt av et fettholdig, isolerende myelinhylster der det vrimler av bakterier.

CELLEFØTTER ÅPNER FOR MIKROBER

Astrocytter er en type nerveceller som henter næringsstoffer fra blodårer. Bakteriene hoper seg opp i de såkalte føttene, som ligger tett opp til andre celler.

Melkesyre gjorde mus rolige

Tarmbakterienes gunstige effekt på hjernen har vært i forskernes søkelys siden 2011.

Den gangen fôret nevrologen John Cryan fra University College Cork i Irland laboratoriemus med buljong blandet med en type melkesyrebakterier som er en naturlig del av menneskers tarmflora.

Det førte til lavere konsentrasjoner av stresshormonet kortikosteron i blodet til musene. Dessuten ble musene flinkere til å bearbeide angst og stress.

Etter seks uker på den bakterierike kosten ble musene mindre nervøse, og de brukte for eksempel lengre tid på å utforske åpne områder i buret, der de i naturen ville være sårbare overfor fiender.

Da John Cryan skar over musenes vagusnerve, fant han en mulig forklaring på hvordan tarmfloraen påvirket hjernen.

Nerven går mellom hjernen og tarmene. Den har flere oppgaver, blant annet å fortelle at tarmene er fylt opp. Dessuten blir den brukt av hjernen for å fortelle tarmene at det er natt, slik at de skal forholde seg i ro.

Hos mus uten vagusnerve mistet melkesyrebakteriene sin antidepressive effekt, og de var like nervøse som de vanligvis er uten den spesielle fôringen.

Senere har mange forskere vist at en lang rekke tarmbakterier påvirker hjernene til mennesker. Vi blir mer eller mindre mottakelige for schizofreni, depresjon, angst, alzheimer og parkinson. Men forskerne vet fortsatt ikke hvordan tarmfloraen påvirker hjernen.

Hittil har den framherskende teorien vært at bakterier i tarmen aktiverer vagusnervens ytterste forgreninger i tarmveggen, slik at den avfyrer nervesignaler til hjernen.

Men oppdagelsen til Rosalinda Roberts tyder på at mikrobene tar en snarvei. De vandrer gjennom vagusnerven og direkte inn i hjernen.

© Kateryna Kon/Science Photo Library

Mikrober styrer hjernesykdommer

Blant de bakterieartene som er funnet i menneskehjernen, hører 92 prosent til tre store bakteriegrupper: Bacteroidetes, Proteobacteria og Firmicutes. De utgjør 68 prosent av tarmfloraen og er mistenkt for å enten øke risikoen for eller beskytte mot hjernesykdommer.

BACTEROIDETES: Beskytter mot depresjon

En tarmflora med lavt innhold av bakterier av slekten Bacteroides påvirker strømmer av nervesignaler i hjernen i et mønster koblet til depresjon. De depressive tankene forsvinner i takt med at andelen av bakterien stiger i tarmen.

Bakteriens rolle: skiller ut stoffet GABA, som regulerer signaler mellom nerveender i hjernen.

© Claus Lunau

PROTEOBACTERIA: Protein setter i gang alzheimer

En av to personer har Helicobacter pylori- bakterier i magen. De sender signalstoffer som påvirker både tarmflora og hjerne. Alzheimer-rammede har flere H. pylori i magen enn andre, og bakterien fører til demens hos mus.

Bakteriens rolle: sender ut peptider som får hjerneceller til å danne skadelige proteinklumper.

© Claus Lunau

FIRMICUTES: Stoff i blodet forverrer schizofreni

Pasienter med schizofreni har ofte flere bakterier av slekten Lactobacillus – i familie med melkesyrebakterier – i tarmen. Symptomene blir vanligvis mer alvorlige hvis en stor andel av tarmfloraen består av disse bakteriene.

Bakteriens rolle: øker innhold av kynurenin i blodet, noe som blokkerer reseptorer i hjernen.

© Claus Lunau

Blod og nerve kan gi fri passasje

De skarpe bildene fra elektronmikroskopet til Roberts viser tydelig at bakterier hoper seg opp i hjernen, spesielt i de såkalte myelinhylstrene, som virker isolerende og omgir de fleste nevronene.

Fettstoffet myelin omgir også vagusnerven, som går rett inn i hjernens nederste del, hjernestammen, utenom blod-hjerne-barrieren som normalt holder bakterier ute.

I teorien trenger bakteriene bare å krysse tarmveggen og så bore seg inn i vagusnervens isolering for å nå fram til hjernen. Bakteriene slår seg imidlertid også ned i en spesiell type nerveceller som kalles astrocytter, som fôrer nevroner med næringsstoffer fra blodet.

Astrocyttene serverer maten ved hjelp av noen utvekster som kalles føtter, som legger seg tett opp til hjernens blodkar og tar opp næringsstoffer. Nettopp i føttene finnes det bakterier i stort omfang.

Rosalinda Roberts (t.v.) leder forskningen på en stor samling av donerte menneskehjerner.

© University of Alabama at Birmingham

Noen forskere mener derfor at bakteriene reiser med blodet fra tarmen til hjernen, der de sniker seg gjennom blod-hjerne-barrieren og inn i astrocyttene. Barrieren har svake punkter i for eksempel hjernestammens oppkastsenter og luktekolben, som ligger like bak nesen.

Her må hjernen ha lett adgang til å fange opp eventuelle giftstoffer i blodet og duftstoffer fra lufta, slik at den kan reagere ved å kaste opp. Derfor har hjernen slakket på sikkerhetsforanstaltningene, noe bakteriene kanskje har utnyttet.

Framtidige studier skal oppklare om bakteriene klumper seg sammen i luktekolben og oppkastsenteret, noe som vil støtte teorien om at bakteriene reiser via blodet til hjernen.

Parkinson koblet til tarmflora

Studiene til Rosalinda Roberts tyder på at tarmbakteriene lever fredelig i hjernen, uten å framkalle akutte infeksjoner.

Men fordi hun fant mange bakterier i deler av hjernen som er involvert i psykiske eller fysiske hjerne­sykdommer, er de små mikrobene trolig involvert på andre måter, ved å påvirke hjernecellenes arbeid og på den måten kontrollere tanker og mentale helse.

Dypt inne i hjernen ligger områdene substantia nigra og striatum, som planlegger bevegelsene våre, slik at de blir flytende når vi for eksempel løfter en kopp opp til munnen.

Hos pasienter med parkinson virker ikke disse områdene riktig, slik at bevegelsene blir langsomme, klønete og skjelvende. I begge områder er det bakterier, noe som kan tyde på at mikrobene påvirker substantia nigra eller striatum direkte.

92 prosent av bakterieartene i hjernen hører til tarmenes store rekker av bakterier.

Et annet hjerneområde med mange bakterier var hippocampus, som er involvert i for eksempel alzheimer og depresjon.

I en artikkel fra 2019 slår psykiateren Elizabeth Sublette fra Columbia University i USA fast at noen arter av tarmbakterier er spesielt hyppige hos pasienter med depresjon og dermed sannsynligvis fremmer sykdomsutviklingen, mens andre først og fremst forekommer hos friske personer og derfor kan være med på å beskytte hjernen mot depresjon.

Bakterieflora kan styre humøret

Humøret ditt og livskvaliteten din blir også påvirket av bakterier, viser en omfattende studie fra 2019. Mikrobiologen Jeroen Raes fra Universitetet i Leuven i Belgia studerte tarmfloraen fra over 1000 mennesker og fant iøynefallende sammenhenger.

Mange tarmbakterier av typen Faecalibacterium var spesielt vanlige hos personer som var følelsesmessig avbalansert, mens Butyrivibrio var karakteristisk for evnen til å inngå i gode sosiale relasjoner.

I tarmen på personer med mye overskudd i livet, var det mange Coprococcus-bakterier.

Nå må andre forskere først gjenskape forsøkene til Roberts, for å dobbeltsjekke at bakteriene virkelig er til stede i hjernen.

Først når det er gjort, kan den konkrete sammenhengen mellom bakteriene og hjernens fysiske og psykiske sykdommer etableres sikkert. Det kan kanskje føre forskerne inn på en ny kurs for å gjøre noe med alle hjerneplagene våre.