Hormon-kaskade fra tarmen er med til at forme vores søvn
Et hold søvnforskere ved Københavns Universitet prøver at kortlægge en indviklet kommunikation mellem tarmen og hjernen. De kigger efter nye behandlinger mod søvnforstyrrelser.
”Kan man spise sig til en bedre søvn?”
Professor Kim Rewitz tygger lidt på spørgsmålet, mens han viser rundt i sit laboratorium, der er en del af Biologisk Institut ved Københavns Universitet (KU).
Overalt står forseglede glas, og i dem alle vrimler det med tre-fire millimeter lange Drosophila, bedre kendt som bananfluer. Det er forsøgsfluer, som er blevet genetisk manipuleret, så de ude af stand til fx at registrere visse næringsstoffer i kosten eller producere et bestemt hormon i tarmen.
De forsøg, Kim Rewitz anvender fluerne til, handler overordnet om at prøve at få en bedre forståelse af et meget kompliceret kommunikationssystem, den såkaldte tarm-hjerne-akse. Aksen findes hos mennesker, men også hos bananfluer, som i mange henseender har samme basalbiologiske egenskaber som pattedyr. Netop derfor kan bananfluer bruges som forsøgsdyr i en række sammenhænge, hvor forskere ønsker at undersøge forhold, der i sidste ende har at gøre med uregelmæssigheder eller sygdomme i den menneskelige organisme – herunder også problematikker, som antages at have sammenhæng med tarm-hjerne-aksen, fortæller Kim Rewitz, der forsker i den komplekse akse via en Ascending Investigator-bevilling fra Lundbeckfonden:
”Skal man sige det lidt overordnet, så handler denne akse om signalgivning mellem tarmen og centre i hjernen. Tarmen er det største hormonproducerende organ, vi har – og den producerer løbende en hel kaskade af hormoner, der bl.a. sender signaler til hjernen. Det er signaler, som fx kan påvirke mæthedsfornemmelse og sultfornemmelse, men signalerne har også betydning for en række andre vigtige funktioner. Meget tyder nemlig på, at tarm-hjerne-aksen på forskellige snedige måder også er involveret i regulering af adfærd i forbindelse med fx psykiske lidelser, i læring, i hukommelse og i søvn. Og gennem forskellige forsøg med bananfluer – bl.a. ved at give dem en meget sukkerholdig- eller en udpræget proteinrig diæt - kigger vi på disse områder for at få en bedre forståelse af, hvordan tarm-hjerne-aksen påvirker processer, som er essentielle for menneskers helbred og velbefindende”, siger Kim Rewitz.
Kostens rolle
Et af de områder, professor Kim Rewitz og hans medarbejdere på KU beskæftiger sig med, handler om hvordan signaler fra bakterier og næringsstoffer i tarmen kan tænkes at påvirke signalgivningen til hjernen – for derved at få en bedre forståelse af, hvordan diæt og tarmsundhed kan påvirke helbredet og den mentale sundhed.
Det ser fx ud til, at forskellige typer af næringsstoffer og nogle bakterier kan påvirke tarmens evne til via ’hormonkaskaden’ at kommunikere med hjernen og andre organer. Og derfor er det faktisk ikke helt ude i hampen at spørge, om man kan spise sig til en bedre søvn, medgiver Kim Rewitz:
”Svaret må være, at det kan man formentlig godt. Spørgsmålet er selvfølgelig, hvad man så skal spise, i hvilke mængder - og hvordan sådanne anvisninger eventuelt kan tilpasses den enkelte person for at opnå den ønskede effekt? Det har vi endnu ikke noget detaljeret bud på, men på sigt er målet at nå derhen, for kan man påvirke søvnen i positiv retning, giver det muligheder for at forbedre livskvaliteten hos rigtigt mange mennesker. Ikke mindst i forbindelse med psykiske lidelser, hvor søvnforstyrrelser meget ofte er en del af det samlede sygdomsbillede”, siger Kim Rewitz.
Hjem fra udlandet
Der er omkring 25 grader Celcius i laboratoriet, og ved den temperatur varer det cirka 10 dage, før bananfluerne når voksenstadiet. Herefter kan de leve i et par måneder, inden deres livscyklus er forbi – og når bananfluerne ikke deltager i et af Kim Rewitz’ mange kosteksperimenter, får de serveret en standard-blanding af majsmel, sukker og gær.
Bananfluerne bestiller professoren og hans medarbejdere på Biologisk Institut hos forskellige udenlandske producenter, typisk i USA, Østrig eller Japan. Her er firmaer, som har specialiseret sig i at fremstille bananflue-linjer, der opfylder forskeres specifikationer, siger Kim Rewitz:
”Vi bestiller dyr – altså bananfluer – hvor der kan slukkes for forskellige gener i celler, væv eller i tarmen. Det er bananfluer, som er skræddersyet til de forsøg, de skal medvirke i”.
Hvor effektivt sådanne skræddersyede bananfluer arbejder, demonstrerede Kim Rewitz og hans kolleger for et par måneder siden i en artikel i det højt rangerede videnskabelige tidsskrift Nature Metabolism
Hormonet kan muligvis gøres til et effektivt våben i kampen mod fedme. Bag opdagelsen står et hold forskere fra Københavns Universitet.
Her kunne de ved hjælp af et bananflueforsøg vise eksistensen af en hormonbaseret ’sukkerbremse’. Det er en biologisk mekanisme – et hormon - som hindrer bananfluer i at fylde sig uhæmmet med sukker på bekostning af bl.a. protein – og det samme vil muligvis være tilfældet hos mennesker, fordi vi har en pattedyrversion af det samme hormon.
Noget af det, forskergruppen på Biologisk Institut arbejder med for tiden via bananflueforsøg, handler om at undersøge, hvordan fødeindtag og balancen mellem sukker og protein i kosten påvirker søvnen? Og i hvilken udstrækning, reguleringen styres af bestemte tarmhormoner?
For at søge svar på det, har Kim Rewitz og hans medarbejdere bl.a. stresset bananfluer ved at sulte dem eller give dem en diæt skiftevis præget af et højt indhold af sukker, og et højt indhold af protein – og samtidig studeret dyrenes søvnmønster.
”Ligesom mennesker sover bananfluer også nattesøvn”, fortæller Kim Rewitz: ”Vi kunne se, at når vi fx gik fra en sukkerholdig kost til en proteinholdig kost, påvirkede det deres søvn. Når vi senere satte dem på en kost, som totalt set var mere balanceret, påvirkede det deres søvn i positiv retning”.
Forskergruppen fra KU har også kig på et tarmhormon, som i bananflueforsøg er kommet under kraftig mistanke for at give en fragmenteret nattesøvn. ”Og det interessante ved dette hormon er, at vi ved, at det bliver reguleret af fødeindtag”, siger Kim Rewitz: ”Problemet er bare, at vi endnu ikke har identificeret hvilke næringsstoffer, der så at sige trykker på knapperne. Der findes en variant af dette hormon hos mennesker, og hypotesen er, at dette hormon kan være med til at påvirke, hvor tungt man sover om natten. Sådan kunne det godt hænge sammen, og det bør under alle omstændigheder undersøges nærmere”.
Ligesom mennesker sover bananfluer også nattesøvn. Vi kunne se, at når vi fx gik fra en sukkerholdig kost til en proteinholdig kost, påvirkede det deres søvn.
Et andet tarmhormon, som Kim Rewitz og hans folk har besluttet sig for at nærstudere, antages at kunne spille en hovedrolle bag tarmsystemets evne til at registrere tilstedeværelsen af protein i kosten. Og samtidig synes dette hormon at være en del af forklaringen på sammenhængen mellem tarmbakterier og deres effekt på dyrs helbred, fortæller professoren.
Om det også må antages at være tilfældet hos mennesker, kan ligeledes undersøges via bananflueforsøg - for mennesker har en udgave af det samme hormon.
”Det er et meget spændende hormon, som vi prøver at skaffe viden om i samarbejde med en gruppe udenlandske kolleger”, siger Kim Rewitz:
”Vi har fået de første resultater, som tyder på, at hormonet også på et mere overordnet plan er med til at styre appetit og søvn – og at det muligvis også kontrollerer den rolle, som fødeindtag og tarmbakterier spiller i forbindelse med disse processer. I samarbejde med vores udenlandske kolleger forventer vi at kunne offentliggøre flere videnskabelige artikler om resultaterne senere i år”.
- Det kan virkelig være en jammer at gå sulten i seng, for hvis maven skriger på mad, er det svært at falde i søvn. Og det er videnskabeligt bevist, siger Kim Rewitz: ”Hos alle dyr kan man se, at faste hæmmer søvn – mens mæthed fremmer søvn”.
- Der indgår hormoner i regulering af både mæthed og sult, og disse hormoner kommer derfor også til at spille en vigtig rolle, når man skal prøve at finde ud af, hvordan tarm-hjerne-aksen påvirker vores søvn, fortæller Kim Rewitz.
- Tarmhormoner kan muligvis også spille en rolle for livslængde, viser den undersøgelse, som Kim Rewitz for tiden udfører i samarbejde med udenlandske kolleger. Det tarmhormon, som undersøges her, antages at kunne spille en hovedrolle bag tarmsystemets evne til at registrere protein.
De foreløbige resultater af disse bananflueforsøg tyder på, at hormonet er med til at øge sukkertrangen efter et måltid med masser af protein. Men hvis man dæmper dette hormon, falder bananfluernes behov for sukker – selv når de har spist en meget proteinrig kost. Og så lever de længere, viser forsøgene.
”Hos mennesker vil det i princippet svare til at vælge en sundere kost. Vi er nu i gang med at prøve at forstå mekanismen bag den livsforlængende effekt – og hvordan kost kan påvirke levetid via dette tarmhormon”, siger professor Kim Rewitz.