Oral and Environmental Microbiome, Endotoxin and Lung Health; the United Airways concept extended

Bakterier i munnhulen kan påvirke sykdomstilstand og inflammasjon (betennelsestilstander) andre steder i kroppen. Dette forklares ved at bakteriene eller bakteriekomponenter som gir betennelsesreaksjoner transporteres fra munnhule til andre organer (for eksempel til lungene når vi puster inn) eller indirekte via blodet. I dette prosjektet undersøkte vi om bakterier fra munnhule påvirker lungehelse over tid. Vi så også på hvordan bakterier i innemiljø, som også er en kilde til det vi puster inn, påvirker helsen vår. Vi har analysert bakterieprøver fra munnhule og fra 1200 støvprøver fra boliger fra deltakere i to populasjonsbaserte europeiske lungehelsestudier (RHINESSA og ECRHS). Studiedeltagerne ble fulgt opp med lungefunksjonsmålinger og spørreskjemadata for å fange opp endring i sykdomsstatus over tid. Grunnet Covid-19 pandemien ble den kliniske oppfølgingen av studiedeltagerne veldig forsinket og ble først ferdigstilt i desember 2023. Resultatene av den langtidsoppfølgingen av deltagerne i studien vil derfor først foreligge etter at dette prosjektet er avsluttet. Noen typer bakterier påvirker immunsystemet vårt mer enn andre. Blant annet gjelder det gram-negative eller endotoksin-produserende bakterier. Disse har en komponent, lipid A, som er en del av bakteriens cellevegg og som fører til betennelsesreaksjoner. Noen typer av lipid A gir en sterk betennelsesreaksjon, mens andre bremser eller hemmer reaksjonen. Vi har nå sett på hvordan disse bakteriene fordeler seg i prøver fra munnhule og i innemiljø. I prøver fra munnhulen har vi funnet at bakterier med spesielt potent lipid A gir en sterkere inflammasjon i lungene. Samtidig ser vi at tannhelse-status og oralhygiene påvirker bakteriediversitet og hvilke bakterier som er tilstede i munnhule og som potensielt kan kunne nå lungene og andre organer. I støvprøver fra luften vi puster inn samlet fra boliger fra flere nordiske byer, har vi funnet at flere faktorer som hundehold, hvor ofte man vasker, alder på de som bor i huset og lufting med vindu eller bruk av kjøkkenvifte kan påvirke hvilke bakterier som er tilstede. De viktigste kildene til bakteriene i innemiljø er bakterier fra huden og bakterier fra uteluft. Vi fant at boliger i Bergen i Norge og Uppsala i Sverige har mye lavere mengde bakterier og endotoksin og lavere artsrikdom enn i boliger fra Tartu i Estland og Århus i Danmark. Det som best forklarte forskjellene var klimatiske forhold som nedbørsmengde, temperatur og vind. Vi har også undersøkt støv-prøver fra hjemmemiljø i dyremodeller, og ser at disse kan påvirke inflammasjon og lungefunksjon hos mus. Nedgang i bruk av tannhelsetjenester er uttalt hos de som har lav sosial status. Også blant eldre i Norge finnes sosiale ulikheter i tannhelse og bruk av tannhelsetjenester. Brukermedvirkning har vært viktig i utforming av strategier for å fremme tannhelse, som for eksempel økt fokus på betydning av god tannhelse og subsidiering av tannhelsetjenester for lavinntektsgrupper. Vi håper at resultatene fra prosjektet kan være med på å bidra til å utjevne sosiale ulikheter og sette fokus på betydningen av god tannhelse og støtte ideen om at munnen må sees på som en del av kroppen og gis like høy prioritet i behandling og forebygging av sykdom. Prosjektet har også bidratt til at vi har fått startet opp en intervensjonsstudie der vi undersøker om behandling av periodontitt kan gi bedre lungefunksjon i en ellers frisk gruppe med unge voksne studiedeltagere. I et livsløpsperspektiv vil forebygging av dårlig tannhelse kunne forhindre utvikling og forverring av lungesykdom, og kanskje også andre kroniske sykdommer.

Nedgang i bruk av tannhelsetjenester er uttalt hos de som har lav sosial status. Også blant eldre i Norge finnes sosiale ulikheter i tannhelse og bruk av tannhelsetjenester. Prosjektet har bidratt til å sette fokus på betydningen av god tannhelse og nytten av subsidiering av tannhelsetjenester for lavinntektsgrupper. Vi håper at resultatene fra prosjektet kan være med på å bidra til å utjevne sosiale ulikheter og sette fokus på betydningen av god tannhelse og støtte ideen om at munnen må sees på som en del av kroppen og gis like høy prioritet i behandling og forebygging av sykdom. I et livsløpsperspektiv vil forebygging av dårlig tannhelse kunne forhindre utvikling og forverring av lungesykdom, og kanskje også andre kroniske sykdommer. Prosjektet har også bidratt til at vi har fått startet opp en intervensjonsstudie der vi undersøker om behandling av periodontitt kan gi bedre lungefunksjon i en ellers frisk gruppe med unge voksne studiedeltagere. Prosjektet har bidratt til at vi har fått etablert svært gode protokoller for innsamling av prøver for mikrobiom-analyser, både humane prøver og støvprøver fra innemiljø. Vi har også sett på betydningen av lang lagringstid av prøver som er planlagt brukt for mikrobiom-analyser og funnet at lang lagringstid uten konserveringsmiddel kan føre til noe forringelse av prøve-kvalitet. Dette har svært stor betydning for planlegging av fremtidige studier for å kunne sørge for en korrekt innsamling av prøvemateriale og sikre at kvalitet dersom prøven skal lagres over tid. Det ble også lagt ned betydelige ressurser ved Universitetet i Aarhus for å sikre en optimal protokoll for ekstrahering av bakterielt DNA fra innemiljøprøver som også vil komme fremtidige prosjektet til nytte. Videre har vi sett at klimatiske forhold som temperatur, vindstyrke og nedbørsmengde har betydning for hvilke bakterier vi finner i innemiljø. Disse klimatiske forholdene forklarte den geografiske forskjellen i bakteriesammensetning og diversitet mellom boliger i Bergen, Uppsala, Reykjavik, Tartu og Aarhus. Dette er viktig kunnskap som kan ha betydning for hva vi kan forvente av effekten av klima-endringer. Dette åpner opp et helt nytt perspektiv om effekten av klima for helse.

Poor oral health may affect respiratory disease. The oral cavity is united with the airways, and it is therefore likely that oral bacteria play a role for the association between oral and lung health. The bacterial community of patients with periodontitis is dominated by gram-negative bacteria and a higher lipopolysaccharide (LPS) activity than the healthy microbiota. There are different forms of LPS that vary in inflammatory potency. Bacteria with especially potent pro-inflammatory LPS have been shown to be more common in lungs of asthmatic than in the lungs of healthy individuals. Bioinformatic tools make it possible to cluster bacteria into bacteria with LPS with strong inflammatory effects and others with low- or inhibitory effects. The primary objective of this project is to study how bacterial composition and types of LPS producing bacteria in oral and environmental samples affect lung function and respiratory disease over time. We will use data from two existing population-based lung health studies with prolonged follow-up. As a translation aspect we will complement the associations observed in the epidemiological studies with experimental studies where the different LPS-forms will be tested. If we can identify a causal relationship between oral microbiome and lung health, improving oral health may become a feasible target for intervention programs aimed at improving lung health and preventing future respiratory disease. The decline in use of dental care services is evident among individuals of low social status, and inequalities in oral health are associated with social conditions among elderly in Norway. Consequently, the implementation of the results of this project – where user involvement will have an essential role - has huge potential to reduce social inequalities in health. The overall public health impact is improved quality of life and prolonged life expectancy by improving lung health and preventing respiratory disease.