– Studien kan gi ny innsikt i kroniske tarmplager

Heidi Cecilie Villmones og hennes forskerkolleger ved Sykehuset i Vestfold har over tid forsket på tynntarmen. Dagens Medisin har tidligere omtalt forskningsfunn som bidrar til ny forståelse av mikrobiota, tarmfloraen, i nedre del av tynntarmen – ileum. Nå utvider Villmones og hennes forskergruppe kunnskapen om midtre del av tynntarmen– jejunum.

Bakgrunnen for studien var å oppdatere kunnskapsgrunnlag for anbefalinger for antibiotikaprofylakse, som gis i forkant av operasjoner på tynntarm. Dagens anbefalinger er basert på tykktarmstudier ettersom det er lite kunnskap om tynntarmens mikrobiota.

Prosjektet gjennomføres i samarbeid med det urologiske og gastrokirurgiske miljøet ved sykehuset. Hovedveileder er Øyvind Kommedal ved Mikrobiologisk avdeling på Haukeland universitetssjukehus.

Artikkelen «Investigating the human jejunal microbiota» er publisert i Scientific Reports i januar, et online-tidsskrift som ligger under Nature-porteføljen.

– Mindre bakterier enn antatt
I den ferske studien av Villmones og hennes forskergruppe finner de ikke holdepunkt for at jejunum har en egen resident, reell mikrobiota i den fastende populasjonen som deltok i studien, slik man tidligere har trodd.

– Funnene fra denne studien, og de tidligere studiene våre, gir grunn til å vurdere nytteverdien av de anbefalte antibiotika-retningslinjene. Studien taler for at det kanskje ikke er nødvendig med antibiotika før gastrisk bypass, men kliniske studier må først gjennomføres, sier Villmones.

– Det utføres mange hundre tusen slike operasjoner årlig i verden. I Norge utføres cirka 1500 fedmeoperasjoner årlig. Vi kunne kanskje ha spart en del doser antibiotika her.

– I tillegg kan studien gi ny innsikt i kroniske tarmplager hos en stor gruppe pasienter som vi i dag ikke forstår fullt ut. Med dette referansematerialet er veien åpen for spennende kliniske studier i fremtiden, sier hun.

Uforurensede prøver
I den nylig publiserte studien deltok 60 personer med en median alder på 45 år. Alle pasientene var tarmfriske, men på grunn av sykelig overvekt og andre komorbide tilstander er de fleste kategorisert med en ASA-risikoskår 3, et system for risiko i forbindelse med anestesi. 70 prosent av deltakerne var kvinner.

Prøvene er samlet ved å gni en vattpinne mot slimhinnen i proksimale og midt-jejunale segmenter under operasjon. Mikrobiota ble karakterisert både kvantitativt og kvalitativt ved bruk av en kombinasjon av mikrobiell dyrking og universell kvantitativ PCR og 16S dypsekvensering.

– Vi fant frem til pasientgrupper hvor kirurg har direkte tilgang til tynntarmen via bukhulen. Pasienter med sykelig overvekt får koblet om deler av tynntarmen for å gå ned i vekt, såkalt gastrisk bypass. Gjennom disse operasjonene fikk vi uforurensede prøver ved kirurgisk prøvetaking.

– Dette er spesielt med denne studien, og ikke gjort i annen forskning av nyere tid. Nyere forskning på tynntarm er stort sett basert på prøvetakning med stor risiko for forurensing av prøvene fra munnhule eller tykktarm.

NY KUNNSKAP: Mikrobiolog og ph.d.-student Heidi Cecilie Villmones og hennes forskergruppe har samarbeidet med kirurg Marius Svanevik, som har organisert prøvetakning under operasjoner. Foto: Sykehuset i Vestfold

– Eldre forskning glemmes
Villmones sier at hvis man ser langt nok tilbake, finnes det artikler hvor man benyttet seg av steril prøvetakning under operasjon, og også i 1978 var det forskere som tok prøver av pasienter som fikk utført gastrisk bypass. Pasientene i denne studien fikk ikke antibiotika før operasjon.

– Fem av åtte pasienter i den studien hadde ingen bakteriefunn fra øvre jejunum. 

Villmones mener lærebøker og nyere oversiktsartikler overser eldre studier og blir blendet av nyere studier med avansert sekvenseringsteknologi og bioinformatikk.

– Mye av det som er gjort, spesielt tidlig i sekvenseringsæraen fra rundt 2009, er dessuten overtolket. Det er svært vanlig at forurensing fra reagenser og laboratorieprosessen gis ut som reelle funn, men viktigst er det at forskere ikke har forstått hvor mye prøvetaking via munn eller tykktarm forurenser funnene.

– Noen vil kanskje mene at den eldre forskningen ikke kan si noe om mikrobiota som helhet siden det bare er gjort dyrking, og de ikke hadde tilgang på genteknologi. Vi vet at det er mange anaerobe og kravstore bakterier som ikke vokser på skålene i laboratoriet. I vår studie har vi gjort begge deler.

Hun sier de fleste prøvene fra jejunum hadde svært lite DNA, nesten på linje med negative «vann»-kontroller, som inkluderes i studien for å være sikker på at det ikke gis ut «falske» bakterier i prøvene.

– Studien har ikke funnet bevis for en resident, reell mikrobiota i jejunum. Ingen bakterier ble funnet i 50 prosent av prøvene – som er krav for å rapportere «core mikrobiota» eller «key stone species». Bare seks ulike arter eller grupper av bakterier ble identifisert som felles hos cirka 30 prosent av pasientene.

Villmones forklarer at når vi spiser og tygger mat, blander vi den med spytt og munnhulebakterier. Etter at man har spist, går det mikrobetette spyttet ned gjennom tynntarmen med maten. Hadde tynntarm-prøvene blitt tatt rett etter måltider, ville det ha vært flere funn der, men sannsynlig transiente, ikke fastboende bakterier, og ikke-residente bakterier.

– Det er den residente mikrobiotaen, uavhengig av måltider, som er interessant å se på og rapportere, som her i studien vår.

– Har etablert et referansepunkt
Jørgen Valeur, fagansvarlig overlege i gastroenterologi og leder ved Unger-Vetlesens Institutt ved Lovisenberg Diakonale Sykehus, sier studien er viktig for grunnforskning, og at funnene passer godt inn med det man vet om tynntarmens motilitet.

– I fastende tilstand slås det nemlig på et slags vaskeprogram i tynntarmen – såkalte migrerende myoelektriske komplekser (MMC), første gang beskrevet av dr. Szurszewski ved Mayo-klinikken i 1969. Han beskrev MMC som en slags feiekost som rengjør tynntarmen etter måltider; «The housekeeper of the small intestine».

– At det i liten grad ble påvist «fastboende», residente, bakterier i tynntarmen, er sannsynligvis et resultat av denne fastemotorikken. Begrensningene er at dette ble undersøkt i en overvektig pasientgruppe som hadde stått på spesiell diett forut. Men studien har likevel etablert et referansepunkt – som vil gjøre det mulig å undersøke om mikromiljøet i tynntarmen er annerledes ved forstyrrelser og sykdommer i magetarmkanalen, som irritabelt tarm-syndrom (IBS) og inflammatorisk tarmsykdom (IBD). Det vet vi jo ennå ikke, men det er påtrengende å få det undersøkt.

– Åpner for mer pålitelige metoder
Valeur sier at ved sykdommer i tynntarmen som enten rammer funksjon eller anatomien, kan det oppstå bakteriell overvekst – small intestinal bacterial overgrowth (SIBO).

– Dette er noe «alle» er enige om. Det har imidlertid også blitt foreslått at SIBO kan være et hovedproblem ved IBS – en tilstand som er preget av betydelige symptomer, men med helt normale funn ved rutineundersøkelser av tarmkanalen. 

Valeur sier at her er det delte meninger. 

– Dessverre er det også mange misforståelser og feiloppfatninger. De metodene som vanligvis brukes for å diagnostisere SIBO, såkalte hydrogen- og metan-pusteprøver, er vanskelige å tolke, særlig hos IBS-pasienter som ofte har en rask oro-cøkal transitt-tid, hvor en tidlig gass-stigning etter substratinntak kan feiltolkes som SIBO. At testene som i dag brukes for å diagnostisere SIBO, er såpass upålitelige, underkommuniseres dessverre ofte.

Han sier studien til Villmones og forskergruppen potensielt åpner for mer pålitelige metoder for å undersøke nettopp SIBO-fenomenet i denne pasientgruppen.

– Men det vil helt klart være utfordrende å få på plass nødvendige tillatelser til å gjennomføre slike invasive prosedyrer i en IBS-populasjon. Inntil videre må vi forholde oss edruelige til SIBO-hypotesen: «Keep an open mind, but not so open that your brain falls out!».

– En etterlengtet studie
– Dette er spennende data av høy kvalitet, på et område der vi fortsatt mangler kunnskap. Det er en sjeldenhet.

Det sier Einar Husebye, spesialist i indremedisin og fordøyelsessykdommer. På 1980-tallet etablerte han tarmfysiologiske metoder ved Ullevål universitetssykehus. Husebye har studert forholdet mellom tarmmotorikk og bakterieflora i tynntarm i dyremodeller, human fysiologiske og kliniske studier, og han har skrevet flere internasjonale oversiktsartikler om temaene.

– Det er først og fremst en etterlengtet studie. Kunnskapen om den normale bakterieflora i tynntarm er begrenset fordi tynntarmen er vanskelig tilgjengelig, og fordi vi i liten grad forstår hvilken betydning bakterier og metabolske prosesser i tynntarm har for utvikling av sykdom i andre organer.

Eliminerer usikkerhet
Husebye peker på at de fleste som har undersøkt bakterier i tynntarm har samlet materiale fra øverste deler av tynntarmen, og at det derfor har gjenstått usikkerhet knyttet til bakteriesammensetningen i midtre- og nedre segmenter av tynntarmen.

– Studiene denne gruppen har utført eliminerer mye av denne usikkerheten, sier Husebye.

Han sier det er en styrke ved studien at forskerne har vært nøye med å filtrere ut genetisk støy fra andre kilder enn vertens mikrobiom.

– Dels ved kostholdsprosedyrene og faste før operasjonen, dels ved genteknologiske filtreringsmetoder. Dette bidrar til gode kvalitative data og reduserer variasjon.

Han mener det er spesielt verdifullt at det er utført kvantitativ PCR som gir antall bakterielle gener.

– Dermed får de et uttrykk for antallet bakterier som kan «tilsvare» bakteriell tetthet ved dyrking. Dette er spesielt viktig i tynntarm, der antallet bakterier normalt er lav og hvor endringer kvantitativt derfor er av spesielt stor betydning.

Innvendinger og svakheter
Husebye sier han ser to forhold ved studien som man kan diskutere.

– For det første er prøvene kun fra betydelig overvektige personer, de fleste med en viss sykdomsbelastning. Men, jeg ser ikke dette som en alvorlig innvending. Forfatterne har et mer overordnet perspektiv på tynntarmens mikrobiota, og måten dataene presenteres understøtter dette.

– Det er svært lav sannsynlighet for at disse pasientene skulle ha nedsatt magesyrekonsentrasjon eller svekket tynntarmsmotilitet. Andre faktorer har forfatterne redegjort for.

Den andre innvendingen Husebye nevner er at pasientene fikk antibiotika to timer før operasjon for å redusere faren for infeksjon.

– Dette er ikke ideelt, og kan ha påvirket bakteriene. Det er relativt bredspektrede midler som er benyttet, og etter to timer i fastende tilstand vil de ha nådd tynntarmen. Men, også her kommer metodevalgene inn. Mens dyrkingsdataene ganske sikkert er påvirket, vil de genetiske metodene se både levende, «søvnige» og døde bakterier. Derved har de et samlet datasett som gjør det mulig å redegjøre for denne påvirkningen – bias.

Han mener metodevalgene i stor grad kontrollerer for problemet dette representerer.

Husebye mener studien kan bidra til utvikling av nye og bedre metoder for å påvise bakteriesammensetningen i tynntarm, som kan tas i bruk i kliniske studier og etter hvert i klinisk arbeid.

– Dette kan få betydning for forståelse av kroniske tarmplager og sykdommer i andre organer, som kan ha blitt utløst av en sykdomsutløsende bakterietype eller bakteriell overvekst i tynntarmen.

– God tilnærming
Johannes Espolin Roksund Hov, spesialist i fordøyelsessykdommer og professor II ved avdeling for transplantasjonsmedisin ved Universitetet i Oslo og Oslo universitetssykehus, sier Villmones har et interessant prosjekt.

– Studien kan tyde på at tynntarmen kanskje ikke er et stabilt miljø for bakterier, at de stort sett passerer forbi. At det dermed ikke blir riktig å snakke om konsistent bakteriemiljø i denne delen av tynntarmen. Og er det slik er det kanskje ikke av stor betydning hvilke mikrober som er til stede for funksjonene til denne delen tarmen.

Han mener den grundige tilnærmingen som er benyttet og hvordan studien er gjennomført fortjener ros.

– Det er veldig vanskelig å studere bakterier når det er såpass få av dem, fordi prøvene kan kontamineres i analyseprosessen. Måten det er løst på her, er et kvalitetstegn.