Hjelpeceller gjør signaloverføringen effektiv

Som de første i verden har forskere ved Universitetet i Oslo vist at nervesystemets støtteceller, astrocyttene, spiller en avgjørende rolle for signaloverføringen i hjernen. Den nye kunnskapen åpner for nye måter å forstå og behandle hjernesykdommer på.

NANSENS ARVTAGERE: Forskerparet Vidar Gundersen og Linda Bergersen i Fridtjof Nansens sjeselong, som står i en korridor på Avdeling for anatomi. – Vi er de første som har vist at signaloverføring kan reguleres av hjernens hjelpeceller, astrocyttene, forteller de to. Foto: Ståle Skogstad

I menneskehjernen fins det om lag 100 milliarder nerveceller. Nervecellene sender signaler til hverandre i et ufattelig komplisert nettverk. Hver nervecelle har mange utløpere: Flere korte og svært forgreinede dendritter mottar signaler fra andre nerveceller, mens et akson (nervefiber) leder nerveimpulsen videre fra en nervecelle til den neste i voldsom fart. Nerveimpulsene ledes som elektriske signaler.

Celler som ikke bare hjelper

– I hjernen fins det ikke bare nerveceller, men også gliaceller. Disse cellene er nødvendige for at nervecellene skal kunne fungere normalt, påpeker seniorforsker Vidar Gundersen på Avdeling for anatomi ved UiO. Glia er gresk og betyr lim. Cellene fikk navnet fordi man tidligere trodde at de hadde en slags “lim”-funksjon.

– En hovedtype av gliaceller er de stjerneformede astrocyttene. I menneskehjernen er det ti ganger flere astrocytter enn nerveceller. Astrocyttene ligger nær nervecellene og omkranser dem svært tett, fortsetter Gundersen, som også er overlege ved Nevrologisk avdeling på Rikshospitalet-Radiumhospitalet.

– Tidligere trodde man at astrocyttene bare er til for å støtte og gi næring til nervecellen, som på sin side sørger for den kjemiske signaloverføringen i hjernen. Men nå viser våre funn at betydningen er større enn som så: Vi har sett at astrocyttene selv er med på å bestemme hvordan nervecellene styrer sine signaler, sier forsker Linda Hildegard Bergersen ved Avdeling for anatomi. Begge er tilknyttet Senter for molekylær biologi og nevrovitenskap og tilhører forskningsgruppen til professor Jon Storm-Mathisen. Studien av hjernens astrocytter har Bergersen og Gundersen gjort sammen med en fors-kergruppe i Lausanne i Sveits. Resultatene er publisert i Nature Neuroscience, et av verdens høyest rangerte tidsskrifter innen nevrovitenskap.

“Nansens synapse”

– Som Nansen helt korrekt påviste allerede i 1887, er nervecellene ikke i dir-ekte kontakt med hverandre: Signaloverføringen skjer i en spalte mellom to nerveceller, den såkalte synapsekløften. For å komme over denne kløften må nerveimpulsene få hjelp av spesielle kjemiske signalstoffer. Når de elektriske signalene i nervefibrene når nerveendene, blir de omdannet til kjemiske signaler, som i sin tur gir opphav til nye elektriske signaler i mottakernervecellen, forklarer Bergersen.

Nerveimpulsen kan virke enten hemmende eller stimulerende på den cellen som mottar signalet. Glutamat er det mest utbredte stimulerende signalstoffet i hjernen. Det var blant andre Storm-Mathisen som i studier på sytti- og åtti-tallet viste at glutamat er lagret i blærer i nerveendene. Nerveimpulsen får blærene til å tømme glutamatet i kløften mellom cellene. Mottakerproteiner for glutamat stimulerer så den neste nervecellen.

Styrer nerveceller

– Allerede i 1994 ble det publisert en artikkel som viser at astrocyttene kan påvirke prosesser som har med nervecellenes signaloverføring å gjøre. Siden da har man forsøkt å finne ut nøyaktig hva slags rolle astrocyttene spiller, forteller Gundersen.

I det nylig publiserte arbeidet har Bergersen og Gundersen sett at også astrocyttene har glutamatholdige blærer: Glutamat som skilles ut fra astrocyttene virker på mottakerproteiner for glutamat på utsiden av nerveenden og får den til å skille ut mer glutamat.

– Prosessen er selvforsterkende. Astrocyttene gjør at kontaktpunktet mellom nervecellene blir sterkere og at effektivi-teten i signaloverføringen i selve synapsen øker, påpeker forskerne.

Bergersen og Gundersen har konsentrert sine studier til hippocampus, den delen av hjernen som ligger innenfor tinningen på begge sider av hodet. Hippocampus er sentral for læring og hukommelse: Den samler og ordner opplysninger før den sender bearbeidet informasjon videre for lagring andre steder i hjernebarken.

– Studier av slike læringsprosesser har vist at nerveceller i hippocampus er plast-iske: De kan endre sin aktivitet som svar på impulsstrømmen utenfra. For eksempel vil økt impulsstrøm føre til at de aktive hippocampus-synapsene blir styrket. Dette er trolig svært viktig for læring og kalles langtidspotensiering (LTP). I samarbeid med forskergruppen i Lausanne er vi i gang med å undersøke hvilken rolle astrocyttene spiller for slik langtidspotensiering, forteller de to.

Parkinsons sykdom og epilepsi

Den grunnleggende nye kunnskapen om hjernen kan komme mennesker med nevrologiske lidelser til gode.

– At astrocyttene kan frigjøre glutamat på samme måte som nervecellene, gir oss nye muligheter. Tidligere har nevroforskningen stort sett vært opptatt av nervecellenes funksjon. Nå ser det ut til at det er mulig å påvirke signaloverføringen mellom to nerveceller via astrocyttene, påpeker Bergersen.

Dersom forskerne klarer å manipulere med frigjøringen av glutamat selektivt fra astrocyttene, åpner det for å utvikle nye behandlingsformer.

– Vi vil nå teste ut om glutamatfrigjøringen fra astrocytter er involvert når ulike hjernesykdommer, som Parkinsons sykdom og epilepsi, utvikler seg, forteller forskerparet.

SLIK STYRKES SIGNALOVERFØRINGEN

Nervecellen gir opphav til en lang utløper, en nervefiber. I enden av nervefiberen dannes nerveender. Kontaktpunktet mellom en nerveende og en kort utløper (dendritt) fra mottakernervecellen, kalles en synapse. Når et elektrisk signal treffer nerveenden, smelter synaptiske vesikler sammen med overflaten til nerveenden og glutamat slippes ut i synapsekløften. Dermed blir dendrittenes mottakerproteiner for glutamat stimulert. Det frigjorte glutamatet er også et signal til den nærliggende astrocytten om å frisette glutamat. Dette skjer via synaptisk-liknende vesikler i astrocytten. Glutamatet fra astrocytten stimulerer mottakerproteiner som sitter på overflaten av nerveenden. Dette fører til at mer glutamat slippes ut i synapsekløften. Signaloverføringen i synapsen blir styrket. (Ill.: Bergersen og Gundersen)

Av Trine Nickelsen
Publisert 1. feb. 2012 11:50
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere