Hur försöker sig bakterier

I just det här fallet är detta dock inte möjligt, och därför måste kvinnan leva med att infektionen med jämna mellanrum blossar upp och orsakar vätskande sår som måste läggas om dagligen. När månen lyser över de grunda stränderna på Hawaii är smådjuren lättfångade byten. Men den lilla bläckfisken Euprymna scolopes har ett samarbete med den självlysande bakterien Vibrio fischeri, vilket skyddar den från rovdjurens käftar.

Livet är farligt för små nattlevande djur i de här grunda vattnen. Månljuset bildar skuggor av dem på botten, och ett rovdjur som befinner sig i den skuggan vet att rakt ovanför simmar nattens middag. Men Euprymna scolopes kamouflerar sig genom att liksom tända en lampa, lika stark som månens ljus, ner mot havsbotten. Lampan som tänds är en koloni av Vibrio fischeri, som bor i bläckfiskens kropp.

Bakterierna känner av hur starkt månskenet är. De samordnar sig och lyser precis så starkt som behövs för att trolla bort bläckfiskens skugga på sandbotten. Resultatet är att bläckfisken blir osynlig för de hungriga rovdjuren. När gryningen kommer kryper bläckfisken ner i sanden och tömmer hela sin reserv av förbrukade bakterier.

Under dagen växer nya ljusalstrande bakterier till inför nästa natts utmaning i månskenet. Peter Greenberg bekantade sig med den här märkliga bläckfisken när han var forskarstudent i början av talet. Av en slump kom han att lyssna på en föreläsning av myrforskaren Edward Wilson, som lanserade sociobiologi, en vetenskap om de sociala beteendenas evolutionära grund.

Det var inte så många som trodde på det, men jag bestämde mig för att det var det här jag skulle forska om. Det tog några år, men Peter Greenberg listade ut att de marina bioluminiscenta bakterierna, som alltså sänder ut ljus, faktiskt kommunicerade, och hur de gjorde det. Han fann att de skickar kemiska signaler till varandra, och han identifierade de gener som är aktiva i den processen.

På så sätt får de veta att de är tillräckligt många för att bläckfisken ska lysa så starkt som det krävs för att dölja sin egen skugga. Ljusskenet från en ensam liten bakterie går knappt att urskilja och ensam skulle den bara slösa energi till ingen nytta. Vibrio fischeri tjänar alltså sitt uppehälle och får njuta av lyxen att bo hos bläckfisken genom att gemensamt fatta beslut om när det är dags att tända lamporna.

Jag tänkte att alla bakterier hade den förmågan, men kunde först inte bevisa det, säger Peter Greenberg. Peter Greenberg misstänkte att Vibrio fischeri hade avslöjat en fundamental egenskap hos alla typer av bakterier. Deras självlysande förmåga hade gjort dem enkla för honom att upptäcka och undersöka. Nu gällde det att visa att även andra typer av bakterier gillar att svärma och samordna sina aktiviteter, som att släppa ut gifter, bygga skyddande biofilm och attackera immunförsvarets vita blodkroppar.

Så, i början av talet brakade det loss, mycket tack vare att tekniken att sekvensera dna, det vill säga läsa av arvsmassan, började användas på bred front. Flera forskarlag identifierade gener som var kopplade till tillverkning av quorum sensing-signaler, även hos sjukdomsframkallande bakterier som Pseudomonas aeruginosa.

Denna trivs vanligtvis i vattendrag och jord, men orsakar också urinvägsinfektioner, lunginflammationer, sår-, hud- och ögoninfektioner. Bakterierna av släktet Pseudomonas är också skyldiga till lunginfektionen hos dem som är drabbade av cystisk fibros och slår hårt mot dem som redan är svaga av sjukdom och därför har ett nedsatt immunförsvar. Så när det gick upp för forskarvärlden att även sjukdomsbringande bakterier har förmågan att samordna sina giftiga attacker blev det här ett stort och viktigt forskningsområde.

En annan pionjär på området, Bonnie Bassler, professor i mikrobiologi vid Princeton university i USA, kunde i mitten av talet visa att bakterier inte bara talar med sina artfränder, utan också kan sända och ta emot signaler från andra arter.

Bli av med inflammation i kroppen

Bakteriernas kolonier är mångkulturella samhällen där olika arter både samsas och strider om resurserna. Quorum sensing styr på något sätt biofilmens utseende, säger Peter Greenberg. Och det är de här signalerna forskarna vill tjuvlyssna på och blockera. I Köpenhamn har lyckade försök gjorts med — vitlök.

Mikrobiologen Tim Holm Jakobsen och hans kolleger har lyckats bota försöksmöss som drabbats av en biofilmsinfektion på en inopererad plastbit, som var infekterad med Pseudomonas aeruginosa. Försöket gick ut på att undersöka om det gick att bryta ner biofilmen genom att tillföra ett ämne, ajoene, extraherat ur vitlök. Utan kommunikation kan bakterierna inte samordna sina attacker mot immunförsvarets vita blodkroppar, men de är fortfarande giftiga och sjukdomsframkallande.

Ett starkt och friskt immunförsvar kan räcka för att ta hand om de vapenlösa bakterierna, annars behövs dessvärre en dos antibiotika för att göra resten av jobbet. Nu väntar Tim Holm Jakobsen på att ett läkemedelsföretag ska köpa patentet, så att stora kliniska prövningar kan genomföras. Beställ idag Fördelen med att bota infektioner genom att slå ut quorum sensing-systemet är att det inte provocerar fram ett försvar hos bakterierna som får dem att mutera och bli resistenta.

Det fungerar också på bakterier som är helt motståndskraftiga mot konventionell antibiotikabehandling, vare sig de befinner sig i en biofilm eller är fritt simmande nomader. Många letar i dag efter quorum sensing-störande substanser i växter.

Infektion i kroppen trött

Vitlök är sedan länge känd för att vara antibakteriell, och kanske är det just dess förmåga att störa kommunikationen mellan bakterierna som gör den så effektiv. Ginseng har också visat sig ha vissa quorum sensing-störande egenskaper, men ännu har ingen lyckats urskilja dess verksamma substans. Peter Greenberg, som har ägnat hela sin forskarkarriär åt kommunicerande och biofilmsbyggande bakterier, tycker att forskningen i Köpenhamn är en av de allra mest lovande just nu.

Han menar dock att man ännu är långt från att förstå hur bakterierna kommunicerar med varandra i biofilm. Själv letar han efter quorum sensing-systemets akilleshäl, där kommunikationen är som viktigast för bakteriekolonins överlevnad. Och precis där vill han slå till. Peter Greenberg har lyckats utnyttja muterade gratisätare i sina experiment.

Det är bakterier som uppstår naturligt i en långvarig infektion och tar för sig av näring, utan att arbeta för sig. I vanlig biofilm, liksom i ett samhälle, accepteras en begränsad mängd gratisätare. Men blir de för många rasar hela samhällsstrukturen. Vad är antibiotika? Antibiotika är ämnen som finns i naturen, hos både svampar och bakterier.

De producerar antibiotika för att försvara sig mot andra organismer. Runt en bakteriecell finns en cellvägg, till skillnad från mänskliga celler. Den ger stöd och stabilitet åt bakterien. Penicillin och vissa andra antibiotika gör att bakterien inte kan tillverka vissa delar av cellväggen. Därför är det ganska vanligt att vi får problem med magen när vi äter antibiotika.

Det finns även forskare som säger att på sikt kan detta påverka och förändra vårt immunförsvar. Tillverkning i stor skala räddar liv Men om det bara hängt på Fleming hade penicillinet aldrig kunnat användas i stor skala. Ernst Chain — och Howard Florey tog fram tekniken för masstillverkning av antibiotika i början av talet, och först då kunde sjukdomar som tidigare varit dödliga botas med antibiotika.

Efterfrågan var enorm, penicillinet skapade tidningsrubriker och sågs som ett livräddande och mirakulöst läkemedel. Fleming, Chain och Florey belönades med Nobelpriset i medicin I Sverige var det företaget AB Kabi som började tillverka penicillin AB Kabi är numera en del av Freseniusgruppen. Något som blir allt vanligare.

Nu är det jättehett och det är ju jätteroligt, säger hon. Avföringstransplantation Den vanligaste orsaken till att man behöver göra en avföringstransplantation är att en patient drabbats av en antibiotikaorsakad infektion av bakterien Clostridium difficile. Vid vanliga antibiotikabehandlingar slås stora delar av tarmfloran ut och har man otur har man den resistenta och opportunistiska bakterien Clostridium difficile i tarmen.

Den passar då på att växa till vilket leder till besvärliga diarré-attacker som ofta gör patienten helt bunden vid hemmet. Standardbehandlingen är mer antibiotika av en annan sort, men om Clostridium-bakterien är resistent även mot den får man problem. Avföringstransplantation är en gammal teknik som påstås ha utförts första gången i Kina för år sedan. Metoden har även använts av veterinärer i väst i hundratals år, men på människa uppmärksammades den första gången i väst i en vetenskaplig rapport och det var först i slutet av talet som metoden började användas i någon större omfattning.

Genom att ge avföring, eller tarmflora, från en frisk person är det möjligt att snabbt återställa balansen i tarmfloran. Nio av tio patienter blir friska på bara några dagar. Avföringstransplantationer görs nu i hela världen och kan göras med verklig avföring, men i Sverige har Elisabeth Norin och hennes kollegor tagit fram en bakteriekultur från en donator som de odlar på laboratoriet och använder.

Den är kontrollerad och garanterat fri från hiv, salmonella, shigella och de andra vanliga sjukdomsframkallande tarmbakterierna. Fördelen med vår kultur är att man kan beställa den och använda dagen efter. Ska man använda en donator så bör man ju undersöka den lite först. Så det är snabbare och billigare och så vet vi ju att det sannolikt är lite säkrare än att ta direkt ifrån en donator, säger Elisabeth Norin.

Bild: Rubrik: Metoden hanteras rent juridiskt lite olika i olika delar av världen. I USA har det amerikanska livs- och läkemedelsverket, FDA, tittat på behandlingen och kommit fram till att avföringen bör klassas som läkemedel. Men myndigheten säger samtidigt att de officiellt tänker blunda för detta eftersom de inser svårigheterna med att ställa samma krav på avföring som på andra läkemedel.

Det skulle riskera att behandlingen blev omöjlig att använda. Ges med lavemang Rent praktiskt kan transplantationen göras på två sätt. Antingen ges den med en sond som förs genom näsan ner förbi den sura miljön i magsäcken till övre tunntarmen. Eller så ges den med ett lavemang där patienten ligger på sidan och ska försöka behålla vätskan så länge som möjligt.

Då är det en fördel med den bakteriekultur som forskarna tillhandahåller där dosen endast är 30 milliliter, medan en mer regelrätt avföringstransplantation handlar om fyra till fem deciliter. Hon kan inte säga hur många avföringstransplantationer som genomförs varje år i Sverige, men uppskattningsvis ligger det någonstans mellan och 1 stycken, säger hon, så det är ingen rutinbehandling.

En anledning till att det är svårt att exakt veta antalet transplantationer är att intresset för att använda avföringstransplantationer som behandling ökar i takt med att alltmer bevis kommer för att en störd tarmflora kan påverka vår hälsa på många olika sätt. Därför finns det nu en lång rad sjukdomar där forskare antingen redan gör försök eller planerar dem.

Här blir ungefär tre av tio patienter helt friska eller väldigt mycket bättre, säger hon. En anledning till det kan vara att det finns flera bakomliggande orsaker till problemen, och det är svårt att hitta de patienter som kan ha glädje av behandlingen. Inflammatoriska tarmsjukdomar Eduardo Villablanca är forskningsledare vid institutionen för medicin, Solna , Karolinska Institutet och han forskar på inflammatoriska tarmsjukdomar som ulcerös kolit och Crohns sjukdom.

Han förklarar att det är klarlagt att de inflammatoriska tarmsjukdomarna beror på att kroppens immunförsvar felaktigt reagerar och attackerar vissa bakterier i tarmfloran. De personer som drabbas har dock vissa mutationer som på något sätt ökar sannolikheten att immunsystemet ska felreagera. Bild: Rubrik: Eduardo Villablanca. Foto: Patricia Torregrosa. De är viktiga för oss, vi måste kunna leva med dem.

Vi försöker därför förstå hur det kommer sig att vårt immunsystem uppfattar bakterierna som fiender, säger han. Hans forskning är ännu i ett tidigt skede. Men han har redan sett att tiden det tar mellan att en skada uppstår i tarmen, till exempel från intag av alkohol, tills den är lagad spelar roll. Vår hypotes är att de som drabbas av inflammatoriska tarmsjukdomar har mutationer som gör reparationen långsammare än de som inte drabbas, säger han.

Men det krävs också något mer ifrån miljön för att drabbas. Skandinavien och Nordamerika har av ännu okända orsaker väldigt hög förekomst av inflammatoriska tarmsjukdomar och när människor från Asien flyttar hit så påverkas inte den första generationen. Men deras barn har en ökad risk att drabbas av tarmsjukdomarna.

Det antyder att miljön kan spela en viktigare roll än genetiken, säger Eduardo Villablanca. En av tarmflorans uppgifter är att lära immunförsvaret att inte reagera mot de vänliga bakterierna som ingår i floran och det finns nu studier som pekar på att barn som föds i Skandinavien inte har en lika stor mångfald i tarmfloran som barn från exempelvis Ryssland eller Estland.

Något som gör att de Skandinaviska barnens immunförsvar inte får lika bra träning på olika bakterier. Detta menar Eduardo Villablanca kanske kan vara en faktor bakom de inflammatoriska tarmsjukdomarna. Även här har man provat att återställa tarmfloran genom avföringstransplantation, men resultaten är svårtolkade. Så det är väldigt motsägelsefullt just nu och vi har mycket kvar att lära, säger Eduardo Villablanca.

Vital roll i hjärnans utveckling Men tarmfloran tränar inte bara upp immunförsvaret, den har också en vital roll i hjärnans utveckling. År publicerades en studie som kunde visa att möss som fötts och växt upp i en helt bakteriefri miljö, och alltså helt saknade tarmflora, hade en förändrad hjärnutveckling och ett annat beteende än vanliga möss.

De bakteriefria mössen var mindre oroliga, men hyperaktiva och uppvisade avvikande sociala beteenden. Bakom studien, som publicerades i den vetenskapliga tidskriften PNAS, stod Rochellys Diaz Heijtz , docent vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet. Strax efter kom flera andra studier som pekade på samma sak och tillsammans blev dessa artiklar startskottet för en intensiv forskning kring sambandet mellan tarmfloran och hjärnans utveckling.

Bild: Rubrik: Rochellys Diaz Heijtz. Foto: Ulf Sirborn Rochellys Diaz Heijtz kunde därefter i djurförsök visa att det finns ett tidfönster från födseln och ungefär fram till könsmognaden där det var möjligt att normalisera de flesta av de avvikande beteendena. För sociala beteenden är det väldigt tidigt, medan det för påverkan på hjärnans anatomi är lite senare, säger Rochellys Diaz Heijtz.

Hennes hypotes är att störningar i tarmfloran under barnets första två, tre år kan få stora konsekvenser. Vi säger inte att det är hela orsaken, men att det kan bidra, säger Rochellys Diaz Heijtz. Hygienhypotesen För knappt 30 år sedan lanserades den så kallade hygienhypotesen som går ut på att den ökade förekomsten av allergier hos barn beror på att de inte utsätts för lika många bakterier i våra välstädade hem.