Det er kjent fra før at det såkalte hjernegjødsel-proteinet BDNF (Brain-Derived Neurotrophic factor) spiller en rolle ved utviklingen av flere ulike hjerneødeleggende sykdommer.

Proteinet produseres i hjernens egne nevroner – nerveceller – og hjelper dem til å vokse fortere og utvikle sterkere kontaktpunkter, på fagspråket kalt synapser. Denne veksten er nødvendig for at hjernen skal kunne lære nye prosesser eller lagre nye inntrykk i hukommelsen – det som kalles hjernens plastisitet.

Når et menneske har for lite BDNF er dette forbundet med både ulike typer læreproblemer, svekket hukommelse, og i verste fall Alzheimers sykdom og Huntingtons sykdom.

For mye BDNF derimot, kan muligens forårsake autisme. Teorien er at for mye BDNF fører til at altfor mange koblinger i hjernen forsterkes – ikke bare de som er viktige. Det kan føre til en ekstrem følsomhet for nye inntrykk.

Stor europeisk satsning

Nå skal professor Clive Bramham ved Universitetet i Bergen og kollegaene hans studere det mystiske proteinet og mekanismene som fører til at BDNF kan forårsake alle disse problemene for oss.

Både Bramhams forskergruppe ved KG Jebsen Senter for forskning på nevropsykiatriske lidelser og sju andre forskergrupper i Europa har fått penger fra JPND (EU Joint Programme – Nevrodegenerative Disease Research) til å prøve å komme fram til bedre svar og behandlinger for hjernesvinn-sykdommene.

– Det er altså kjent fra før at svikt i funksjonen av vekstfaktoren BDNF er et fellestrekk ved flere ulike hjernesykdommer. Men det vi skal gjøre, er å studere mekanismene som fører til at BDNF har alle disse effektene.

Det er ikke blitt gjort før.

Det er også kjent fra før at Alzheimers sykdom henger sammen med en opphopning av det skadelige proteinfragmentet beta-amyloid, som forårsaker et gradvis og irreversibelt tap av nerveceller i hjernebarken.

I tillegg er det kjent at Huntingtons sykdom skyldes en opphopning av proteinet huntingtin, som produseres på grunn av en genetisk feil. En mutasjon på kromosom nummer fire fører til at nevronene produserer det skadelige huntingtin-proteinet, som igjen fører til at nervecellene slutter å sende ut BDNF.

BDNF er en felles faktor

Alzheimers sykdom og Huntingtons sykdom har altså tilsynelatende ulike årsaker, og de utvikler seg i forskjellige deler av hjernen. Men vekstfaktoren BDNF er en faktor i de dypereliggende årsakene til begge sykdommene, og derfor er det viktig å lære mer om hvordan vekstfaktoren kan påvirke sykdomsutviklingen.

Det amerikanske legemiddeltilsynet (FDA) har nylig godkjent en gruppe legemidler som til dels kan erstatte BDNF i hjernen.

– Det er dokumentert at legemidlene virker, men ingen vet hvordan de virker. Det henger sammen med at vi heller ikke vet hvordan BDNF kan spille en rolle i de hjerneødeleggende sykdommene, forteller Bramham. 

Han og kolleger har tidligere vist at et enzym med betegnelsen MNK sørger for å sette i gang BDNF og flere andre proteiner til riktig sted og til riktig tid. Nå skal Bramham undersøke hvordan sykdom hindrer virkningen av BDNF.

Lang kjede av reaksjoner

– Vi skal se på hvordan BDNF påvirker signalbanene mellom nevronene i hjernen. Det er egentlig snakk om en lang kjede av reaksjoner som foregår i den plastiske hjernen, og i vårt prosjekt har vi et delfokus på et protein som kalles Arc. Dette proteinet ser ut til å spille en viktig rolle når synapser i hjernen skal styrkes eller svekkes, forteller Bramham.

Forskerne tror at vekselvirkningen mellom BDNF og disse proteinene til sammen utgjør en slags portal som peker mot ulike typer av plastisitet.

– Hvis vi forstår hva som skjer når noe går galt i denne portalen, og det oppstår hjerneødeleggende sykdommer, kan vi kanskje også bli i stand til å utvikle bedre behandlinger for disse sykdommene. Det er for eksempel mulig at vi ved å påvirke Arc-proteinet kan reversere eller kompensere for effekten av det ødeleggende Huntingtin-proteinet, håper Bramham.

Forskerne skal bruke en rekke verktøy og metoder for å avsløre hjernens detaljerte hemmeligheter. Prosjektet bygger blant annet på utstrakt bruk av mus som forsøksdyr. Det vil i dette tilfellet si mus med en genfeil som gjør at de utvikler en form for Alzheimers sykdom som er ganske lik den som rammer menneskehjerner.

I tillegg skal forskerne gjøre forsøk med pluripotente stamceller, det vil si stamceller som kan utvikle seg til mange ulike celletyper, fra mennesker som har Huntingtons sykdom.

Forskning med tradisjoner

Utgangspunktet for forskningen er at vedvarende forsterkning av kommunikasjonen mellom nerveceller er helt nødvendig for at hjernen skal fungere.

Den første forskeren i verden som kom på sporet av dette var professor Terje Lømo, som oppdaget fenomenet langtidspotensiering (LTP) allerede mens han var doktorgradsstudent i laboratoriet hos professor Per Andersen på Universitetet i Oslo på 1960-tallet.

Nervecellene i hjernen utveksler informasjon med hverandre ved å sende en kombinasjon av elektriske og kjemiske signaler til hverandre gjennom kontaktpunkter som altså kalles synapser. Lømo oppdaget at synapsene blir mer effektive når de har vært i intens bruk i en kort periode, og at denne økningen i effektivitet er varig. Dette ligger blant annet til grunn for at hjernen husker tidligere opplevelser.

Clive Bramhams forskergruppe ved Jebsen-senteret i Bergen arbeider med å belyse hvordan LTP, og hjernens plastisitet forøvrig, styres på molekylnivå.