Jonas lär oss förstå demenssjukdomar med hjälp av ökade kunskaper om hjärnans funktion och organisation

Jonas Bergquist har tillsammans med sina kolleger utvecklat delvis ny teknik för att analysera och följa förändringar i olika nervceller hos patienter med Alzheimers sjukdom och även hos patienter med schizofreni. En annan del av forskningsprojektet gäller samspelet mellan immunsystemet och nervsystemet. Länge trodde forskarna att de är två funktionellt skilda system, men idag vet man att de har stora likheter och kan samspråka med varandra.

Hjärnan är ett av kroppens mest avancerade organ. Genom olika signalsystem utövar den en kontroll som är nödvändig för de flesta av kroppens livsviktiga funktioner. För en neurokemist ligger fascinationen i att förstå varför störningar i hjärnans signalsystem uppstår och hur detta orsakar sjukdom hos människan. Forskargruppen har utvecklat en delvis ny teknik för att analysera och följa förändringar i nervceller hos Alzheimer- och även schizofrenipatienter. Vi har också studerat samspelet mellan immunsystemet och nervsystemet - två system med stora likheter och som kan samspråka med varandra.

SIGNALSYSTEM I HJÄRNAN HÅLLER MÄNNISKAN I BALANS

Hjärnan påverkar kroppen genom att stå i kontakt med dess organ via nervfibrer och genom att skicka ut kemiska budbärare i blodbanan. Ett organ kan också själv skicka signaler för att bekräfta att det ändrat sin funktion på det sätt som hjärnan beordrat eller för att förmå hjärnan att skicka en annan, ny signal.

SÅ HÄR FÖRÄNDRAS HJÄRNVÄVNADEN:
EN STRÖM AV KEMISKA MEDDELANDEN

Signalsystemet mellan hjärnans och kroppens celler bygger på ren kemi. I nervcellen produceras hela tiden budbärare av kemiska meddelanden, s k neurotransmittorer. I en ändlös ström transporteras dessa i nervcellen till dess yta. På cellens yta finns små blåsformade knoppar, eller synaptiska terminaler, som fungerar som kontaktpunkter för själva signalsystemet. Då neurotransmittorerna når cellens membran kommer de att lagras i små blåsor eller vesikler. När en signal kommer från hjärnan att signalsystemets ska tas i drift lägger sig vesiklarna mot cellmembranet, öppnar sig och neurotransmittorerna släpps ut ur cellen. De neurotransmittorer som lämnar en nervcell kommer ut i hålrummet som ligger mellan nervcellen och cellen intill.

MOTTAGARMOLEKYLER FÅNGAR UPP SIGNALERNA

Den nervcell som ska föra meddelandet vidare har på sin membranyta mottagarmolekyler som fångar upp meddelandet, tolkar signalen och skickar den vidare. Signalen förmedlas via lagrade neurotransmittorer. På detta sätt förmedlas signalen från cell till cell tills signalen når sin adressat. Ett exempel på hur snabbt en signal kan färdas är då man vill undvika att trampa på en spik. Signalhastigheten för att rycka undan foten är över 500 km i timmen. Varje överföring av neurotransmittorer mellan nervcellerna tar då en halv tusendels sekund.

SIGNALER ÄVEN VIA BLODET

Hormoner från endokrina organ, t ex bukspottkörteln, binjurarna och sköldkörteln, når hjärnan via blodet och aktiverar dess olika delar. Ett exempel på signalering via blodet är då vi stressar. Celler i binjurarna utsöndrar då ämnet kortisol på order från hjärnan. Kortisolet transporteras sedan via blodet tillbaka till olika delar av hjärnan för att utjämna stressreaktionen. Via hormoner går signaler tillbaka till binjuren med order att minska frisättningen av kortisol.

HJÄRNAN UTVECKLAS GENOM HELA LIVET

Det är en myt att vi människor använder endast en liten del av vår hjärnas kapacitet. I själva verket använder vi hela vår hjärna, om än inte alla delar samtidigt. Skulle vi inte använda vissa delar av hjärnan skulle dessa förtvina liksom en muskel som inte tränas. Det är därför viktigt att aktivera hjärnans nervceller. Genom att stimulera dem med nya intryck och kunskaper håller vi nervcellerna vid liv och får dem att utvecklas. Vid Alzheimers sjukdom, en av de vanligaste demenssjukdomarna, förstörs vissa regioner i hjärnan. Vad som orsakar att nerverna förstörs i dessa regioner vet man inte, men däremot vad som sker. I hjärnvävnaden sker en utfällning av ett protein, amyloid, vilket skadar vävnaden så att cellerna fläckvis dör och bildar s k senila plack.

NEUROKEMISK ANALYSTEKNIK HJÄLPER OSS ATT IDENTIFIERA SJUKDOMSORSAKER

I neurokemins barndom var forskarna tvungna att undersöka avlidna människors hjärnor för att bestämma obalans i systemet. Idag räcker det med att undersöka kroppsvätskeprover från patienterna med avancerade analysinstrument. Neurotransmittorerna i proverna speglar vad som händer i hjärnan. Blod- och urinprov kan också i vissa fall användas för analys av neurotransmittorer.

Ytterligare ett sätt att följa signaleringen i det centrala nervsystemet är att utnyttja samspelet mellan immunsystemet och nervsystemet. När hjärnan inte fungerar som den ska och nervcellskommunikationen blivit rubbad kommer dessa störningar att överföras till andra organ och t ex immunsystemet. Därför går det att ta lymfocyter från blodkärl i armen, och låta dessa liksom en färdskrivare tala om vad som händer i nervsystemet. På senare år har även tekniker för att lokalt mäta neurotransmittorer i hjärnan utvecklats.

AVANCERADE TEKNIKER AVSLÖJAR NEUROTRANSMITTORERS IDENTITET

Kapillärelektrofores är en av flera tekniker som vi använder för att analysera de molekyler som far runt i kroppen och styr dess funktioner. Med kapillärelektrofores kan molekyler separeras i ett tunt vätskefyllt glasrör vars minsta innerdiameter är en tusendels millimeter. Det går sedan att bestämma både kvantitet och typ av molekyler. Separationen baseras på molekylernas storlek och laddning. Massbestämningen blir exakt vilket gör att man ofta kan identifiera molekylen och studera strukturförändringar hos den.
Vi arbetar med att utveckla en analysmetod som sammankopplar de bägge teknikerna, just för att kunna separera molekyler från små provvolymer och sedan strukturellt identifiera dem.

MED NY ANALYSTEKNIK KAN VI GÖRA NYA UPPTÄCKTER

Nyligen upptäckte vi i vår forskargrupp att katekolaminer, en grupp substanser som finns i många nervceller, också tillverkas av lymfocyterna i immunsystemet. Vi kan även se att katekolaminer orsakar minskad tillväxt och mognad hos lymfocyten och till slut även s k programmerad celldöd, apoptos.

Vi tror alltså att vi har funnit bevis på ett sätt för nervsystemet att hålla immunsystemet under kontroll. Ett immunsystem som inte hämmas skulle kunna orsaka stora skador på vävnader i nervsystemet. Katekolaminer från nervcellerna skulle kunna ha en viktig funktion genom att dämpa lymfocyternas aktivitet; immunsystemet skulle inte kunna "löpa amok".

NEUROKEMISTERNAS UTMANING: ATT FINNA DIAGNOS OCH BEHANDLING

År 1990 fanns det 100 000 demenssjuka personer i Sverige. Denna siffra kommer att öka eftersom medellivslängden ökar och antalet äldre blir allt fler. Korsbefruktningen mellan avancerad analytisk kemisk metodutveckling och applicerad biomedicinsk forskning kan komma att innebära stora genombrott vad gäller både tidig diagnos och behandling.

Här finns en viktig uppgift inom neurovetenskapen att finna metoder för att kunna påvisa och kvantifiera specifika molekyler som avslöjar hur kommunikationen sker inom cellen, mellan celler inom nervsystemet och mellan nervsystemet och andra system och organ i kroppen.

Den moderna neuromedicinska forskningen är både avancerad och kostsam. På sikt kan den ge möjligheten att på ett tidigare stadium och mer effektivt påverka sjukdomsförlopp som beror på störda signalsystem. Detta skulle innebära minskat lidande för patienten och minskade kostnader för vården.

JONAS BERGQUIST BEDRIVER SIN FORSKNING VID INSTITUTIONEN FÖR NEUROVETENSKAP, GÖTEBORGS UNIVERSITET OCH SAHLGRENSKA SJUKHUSET I MÖLNDAL

Dela/spara Dela eller tipsa