Hjernens glemte celler

Forskerne har lenge neglisjert de 100 milliarder gliacellene som finnes i hjernen vår. Det gjør de ikke lenger. Nå har de oppdaget at gliacellene renser hjernen for søppel. 

VERDENSBERØMT: Det medisinske fakultets mest anerkjente miljø internasjonalt etter krigen, hørte til på Anatomisk institutt. Hjerneforskingsmiljøet her, som etter hvert ble kjent som «The Oslo School of Neuroanatomy», ble verdensberømt for sine studier av bl.a. lillehjernen. Hjerneforskningsmiljøet ved Universitetet i Oslo regnes som verdensledende den dag i dag.

Ny laserteknologi gjør det nå mulig å ta et dypere dykk inn i hjernens mysterier – og viser at gliacellene er svært viktige for en velfungerende hjerne. På sikt kan mer kunnskap om disse cellene bedre behandlingen av en rekke hjernesykdommer, slik som epilepsi, migrene, hjerneslag og demens.

Gliacellene ligger mellom nervecellene og omkranser blodårene. Det er minst like mange gliaceller som nerveceller i hjernen. Fordi man manglet teknologi til å oppdage aktiviteten deres, ble gliacellene lenge betraktet som passive støtteceller. Nå vet vi at gliacellene kan snakke med hverandre og med andre hjerneceller. De bruker bare et annet språk enn nervecellene, som kommuniserer ved hjelp av elektriske impulser. Gliacellene bruker i stedet kalsiumioner og har trolig en langt mer aktiv rolle i hjernen enn man trodde tidligere, forteller professor Erlend A. Nagelhus ved Institutt for medisinske basalfag på Universitetet i Oslo.

Hjernens vaskemaskin

Nagelhus er leder for Letten-senteret og GliaLab, som har som formål å kartlegge gliacellenes funksjoner, og da særlig rollene til astrocyttene – hjernens stjerneceller. En grunn til at astrocyttene er så viktige, er at vannkanalene befinner seg i disse cellene.

Vannkanalene er bitte små porer i astrocyttenes cellemembran. Disse porene er så trange at bare vannmolekyler passerer igjennom. For mange år siden oppdaget vi at det er spesielt mange vannkanaler langs hjerneoverflaten og rundt blodårene. Det var lenge et mysterium hvilken funksjon vannkanalene har. Nå vet vi litt mer. I motsetning til andre organer i kroppen har ikke hjernen lymfeårer. Derfor har man heller ikke skjønt hvordan den kvitter seg med avfallsstoffer og overflødig vevsvæske. Nå har vi, sammen med amerikanske forskere, vist at vannkanalene i gliacellene er viktige for å rense hjernen. Vannkanalene fungerer som en vaskemaskin og bidrar til å skylle bort avfallsstoffer. Samtidig kan vannkanalene gjøre vondt verre, for eksempel ved hjerneslag eller hodeskade. Ved slike tilstander kan de frakte for mye vann inn i hjernen og bidra til at det oppstår en livstruende trykkøkning, opplyser Nagelhus.

Hvis en plutselig hjerneskade oppstår, vil det som oftest være en fordel å få stoppet vannstrømmen i vannkanalene. Det jobbes derfor med å utvikle legemidler som blokkerer vannkanalene.

Foreløpig er det ikke laget medikamenter som er effektive nok. Å blokkere vannkanalene er heller ikke gunstig ved alle sykdomstilstander. Noen ganger vil vannkanalene bidra til å transportere bort overflødig væske og avfallsstoffer, også ved sykdom. Dette er komplekse forhold som vi trenger å forske mer på, legger doktorgradsstipendiat Gry Fluge Vindedal til.

Et vindu inn til hjernens mysterier

Mange av prosjektene til Nagelhus-gruppen handler om å finne ut hva som skjer med signalsystemer i hjernen etter hvert som vi blir eldre, og når hjernen rammes av sykdom.

For å kunne se hva som skjer i hjernen, både hvordan cellene kommuniserer med hverandre, og hvordan hjernen kvitter seg med avfallsstoffer, bruker vi avansert lasermikroskopi. Ved å bore et lite hull i kraniet på bedøvede mus og montere et lite glass over hullet får vi et slags vindu inn til hjernens mysterier. Vi sprøyter fluorescerende fargestoffer inn i hjernen, og laserstrålene får celler og stoffer i hjernevæsken til å lyse opp mens vi tar bilder. Vi kan altså se sykdomsprosesser mens de foregår, og også sprøyte inn medikamenter for å se hvilken effekt de har, forklarer Vindedal.

Den avanserte laserteknikken har gjort forskerne i stand til å vise at astrocyttene ikke er tause – og at hjerneceller kan kommunisere på andre måter enn ved elektriske impulser.

Astrocyttene er voldsomt aktive og reagerer dessuten på nervecellenes elektriske impulser. Et nytt fluorescerende stoff som vi sprøyter inn i musehjernen, lyser opp når kalsiumnivået i astrocyttene øker. Dette stoffet gjør at vi kan se når astrocyttene snakker med hverandre og med andre hjerneceller. Vi forsøker å forstå samspillet mellom nerveceller, astrocytter og blodårer. Dette kan hjelpe oss til å forstå hva som går galt ved mange forskjellige hjernelidelser, sier Nagelhus.

Simulerer migreneanfall

Den typen lasermikroskop som gruppen benytter, ble utviklet allerede på 1990-tallet. Likevel tok det lang tid før norske forskere kunne ta i bruk teknologien. Nagelhus dro selv til USA for å lære seg metoden. Da han kom tilbake i 2009, ble Letten-senteret etablert, takket være en generøs gave fra Lettenfondet til Universitetet i Oslo. De to lasermikroskopene i senteret koster rundt 15 millioner kroner og gir unike muligheter siden man kan se dypt ned i levende vev uten at laserstrålene gjør skade.

Vi er nå også i gang med å studere aurafasen av migreneanfall. Sammen med doktorgradsstipendiat Rune Enger forsøker Vindedal å vise hva som faktisk foregår i hjernebarken under slike anfall. Det skjer voldsomme forandringer. En kalsiumbølge feier gjennom hjernebarken, nærmest som en tsunami, og ledsages av store endringer i blodstrøm, forteller Nagelhus.

Vi har også etablert musemodeller for epilepsi, hjerneslag og hodetraume. Det er utrolig spennende å titte ned i hjernebarken og følge begivenhetene fra sekund til sekund, sier Vindedal.

Noen forskere tror at gliacellene også er viktige for hukommelsen vår.

Dette ønsker vi å finne ut mer om. Vi er i ferd med å etablere metoder for hjerneavbildning på våkne forsøksmus. Musene kan nemlig trenes til å løpe på en tredemølle eller en isoporkule mens de er under mikroskopet. Samtidig kan man lære dem å utføre enkle oppgaver. Slike forsøk kan gi oss kunnskap om gliacellenes betydning for læring, hukommelse og adferd, avslutter Nagelhus. 

Av Camilla Smaadal
Publisert 10. sep. 2014 11:45
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

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