Ny laserteknologi gj?r det n? mulig ? ta et dypere dykk inn i hjernens mysterier – og viser at gliacellene er sv?rt viktige for en velfungerende hjerne. P? 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 blod?rene. Det er minst like mange gliaceller som nerveceller i hjernen. Fordi man manglet teknologi til ? oppdage aktiviteten deres, ble gliacellene lenge betraktet som passive st?tteceller. N? vet vi at gliacellene kan snakke med hverandre og med andre hjerneceller. De bruker bare et annet spr?k 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 p? Universitetet i Oslo.
Hjernens vaskemaskin
Nagelhus er leder for Letten-senteret og GliaLab, som har som form?l ? kartlegge gliacellenes funksjoner, og da s?rlig rollene til astrocyttene – hjernens stjerneceller. En grunn til at astrocyttene er s? viktige, er at vannkanalene befinner seg i disse cellene.
Vannkanalene er bitte sm? porer i astrocyttenes cellemembran. Disse porene er s? trange at bare vannmolekyler passerer igjennom. For mange ?r siden oppdaget vi at det er spesielt mange vannkanaler langs hjerneoverflaten og rundt blod?rene. Det var lenge et mysterium hvilken funksjon vannkanalene har. N? vet vi litt mer. I motsetning til andre organer i kroppen har ikke hjernen lymfe?rer. Derfor har man heller ikke skj?nt hvordan den kvitter seg med avfallsstoffer og overfl?dig vevsv?ske. N? har vi, sammen med amerikanske forskere, vist at vannkanalene i gliacellene er viktige for ? rense hjernen. Vannkanalene fungerer som en vaskemaskin og bidrar til ? skylle bort avfallsstoffer. Samtidig kan vannkanalene gj?re 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 oppst?r en livstruende trykk?kning, opplyser Nagelhus.
Hvis en plutselig hjerneskade oppst?r, vil det som oftest v?re en fordel ? f? stoppet vannstr?mmen i vannkanalene. Det jobbes derfor med ? utvikle legemidler som blokkerer vannkanalene.
Forel?pig er det ikke laget medikamenter som er effektive nok. ? blokkere vannkanalene er heller ikke gunstig ved alle sykdomstilstander. Noen ganger vil vannkanalene bidra til ? transportere bort overfl?dig v?ske og avfallsstoffer, ogs? ved sykdom. Dette er komplekse forhold som vi trenger ? forske mer p?, legger doktorgradsstipendiat Gry Fluge Vindedal til.
Et vindu inn til hjernens mysterier
Mange av prosjektene til Nagelhus-gruppen handler om ? finne ut hva som skjer med signalsystemer i hjernen etter hvert som vi blir eldre, og n?r hjernen rammes av sykdom.
For ? kunne se hva som skjer i hjernen, b?de hvordan cellene kommuniserer med hverandre, og hvordan hjernen kvitter seg med avfallsstoffer, bruker vi avansert lasermikroskopi. Ved ? bore et lite hull i kraniet p? bed?vede mus og montere et lite glass over hullet f?r vi et slags vindu inn til hjernens mysterier. Vi spr?yter fluorescerende fargestoffer inn i hjernen, og laserstr?lene f?r celler og stoffer i hjernev?sken til ? lyse opp mens vi tar bilder. Vi kan alts? se sykdomsprosesser mens de foreg?r, og ogs? spr?yte inn medikamenter for ? se hvilken effekt de har, forklarer Vindedal.
Den avanserte laserteknikken har gjort forskerne i stand til ? vise at astrocyttene ikke er tause – og at hjerneceller kan kommunisere p? andre m?ter enn ved elektriske impulser.
Astrocyttene er voldsomt aktive og reagerer dessuten p? nervecellenes elektriske impulser. Et nytt fluorescerende stoff som vi spr?yter inn i musehjernen, lyser opp n?r kalsiumniv?et i astrocyttene ?ker. Dette stoffet gj?r at vi kan se n?r astrocyttene snakker med hverandre og med andre hjerneceller. Vi fors?ker ? forst? samspillet mellom nerveceller, astrocytter og blod?rer. Dette kan hjelpe oss til ? forst? hva som g?r galt ved mange forskjellige hjernelidelser, sier Nagelhus.
Simulerer migreneanfall
Den typen lasermikroskop som gruppen benytter, ble utviklet allerede p? 1990-tallet. Likevel tok det lang tid f?r norske forskere kunne ta i bruk teknologien. Nagelhus dro selv til USA for ? l?re seg metoden. Da han kom tilbake i 2009, ble Letten-senteret etablert, takket v?re en gener?s 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 laserstr?lene gj?r skade.
Vi er n? ogs? i gang med ? studere aurafasen av migreneanfall. Sammen med doktorgradsstipendiat Rune Enger fors?ker Vindedal ? vise hva som faktisk foreg?r i hjernebarken under slike anfall. Det skjer voldsomme forandringer. En kalsiumb?lge feier gjennom hjernebarken, n?rmest som en tsunami, og ledsages av store endringer i blodstr?m, forteller Nagelhus.
Vi har ogs? etablert musemodeller for epilepsi, hjerneslag og hodetraume. Det er utrolig spennende ? titte ned i hjernebarken og f?lge begivenhetene fra sekund til sekund, sier Vindedal.
Noen forskere tror at gliacellene ogs? er viktige for hukommelsen v?r.
Dette ?nsker vi ? finne ut mer om. Vi er i ferd med ? etablere metoder for hjerneavbildning p? v?kne fors?ksmus. Musene kan nemlig trenes til ? l?pe p? en tredem?lle eller en isoporkule mens de er under mikroskopet. Samtidig kan man l?re dem ? utf?re enkle oppgaver. Slike fors?k kan gi oss kunnskap om gliacellenes betydning for l?ring, hukommelse og adferd, avslutter Nagelhus.?