Kaster lys over gliacellenes hemmeligheter

Hjernen består av flere gliaceller enn nerveceller, men hva gliacellene gjør i hjernen er relativt ukjent. Ny teknologi gjør det mulig å studere gliacellenes funksjoner i hjernebarken på levende forsøksmus.

Published
Ved hjelp av to-foton-mikroskopi er det mulig å studere vannkanalenes funksjon i den intakte hjerne. Her sees en gliacelle og en liten blodåre. (Foto: E. A. Nagelhus)
Ved hjelp av to-foton-mikroskopi er det mulig å studere vannkanalenes funksjon i den intakte hjerne. Her sees en gliacelle og en liten blodåre. (Foto: E. A. Nagelhus)

Gliaceller

Nervesystemet er bygd opp av nerveceller og gliaceller. Gliaceller er stort sett små celler, men fyller over halvparten av menneskehjernen. Det er flere ulike typer gliaceller, deriblant astrocytter og oligodendrocytter. De har ulike oppgaver, som kommunikasjon, renovasjon og beskyttelse mot sykdom.

NevroNor

NevroNor i Forskningsrådet er en strategisk satsing på nevrovitenskapelig forskning. Målet er å bidra til å forebygge, diagnostisere og behandle sykdommer i hjernen og i nervesystemet for øvrig.

I 2012 viste forskere ved Universitetet i Oslo at vannkanaler i gliacellene fungerer som hjernens rengjøringsmaskiner.

Vannkanalene øker nemlig vanngjennomstrømningen i hjernen og kontrollerer transporten av vann og stoffer ut av hjernen.

– En velfungerende væsketransport er viktig for å unngå opphoping av stoffer som kan føre til for eksempel demens og Alzheimers sykdom, forteller professor Erlend Nagelhus.

Han er gruppeleder ved Norsk senter for molekylærmedisin (NCMM) og leder av GliaLab og Letten Centre ved Institutt for medisinske basalfag. Han leder et nytt prosjekt som skal bruke flere nye teknologier for å se nærmere på gliacellenes funksjon.

Følger stoffers reise i hjernen

Gjennom avbildningsteknikken to-foton-mikroskopi kan forskerne studere vannkanalenes, og dermed gliacellenes, funksjon i hjernen til levende forsøksmus.

Fluorescerende stoffer injiseres i musenes hjernebark. Siden stoffene er selvlysende er det lett å følge deres ferd gjennom hjernen.

– Vi er spesielt interessert i hvilken rolle vannkanaler spiller i transporten av næringsstoffer og avfallsstoffer. Vi vil finne ut om vannkanalene påvirker transporten av alle typer stoffer eller bare noen, forteller Nagelhus.

Forskerne er også interessert i hvordan gliaceller kommuniserer med andre hjerneceller. Ved hjelp av genteknologi og virus kan forskerne få hjerneceller til å lyse opp når de kommuniserer med hverandre.

Kommunikasjon kan settes i gang ved for eksempel å stimulere musens værhår og dermed aktivisere nervecellene. Aktiviteten følges gjennom to-fotonmikroskopet.

– Gliacellene regulerer trolig blodtilførselen til nervecellene. Jo mer aktive nervecellene er, jo mer blod trenger de. Hvordan foregår kommunikasjonen mellom nerveceller, gliaceller og blodårer, spør Nagelhus.

Gjør cellene lyssensitive

Professor Erlend Nagelhus (bak), doktorgradsstipendiat Rune Enger (t.v.) og postdoktor Wannan Tang (t.h.) i laboratoriet GliaLab. (Foto: John Hughes)
Professor Erlend Nagelhus (bak), doktorgradsstipendiat Rune Enger (t.v.) og postdoktor Wannan Tang (t.h.) i laboratoriet GliaLab. (Foto: John Hughes)

Ved hjelp av en metode som kalles optogenetikk kan forskerne også gjøre hjernecellene følsomme for lys. Dermed kan cellene aktiveres med lysglimt.

– Med denne teknologien kan vi manipulere aktiviteten til enkeltceller i den intakte hjerne. Dermed kan vi se hvilken funksjon cellene har og hvordan de påvirker sine naboceller, forteller Nagelhus.

Slik ønsker forskerne å avdekke mekanismer for regulering av blodstrøm og vanntransport i hjernen.

– På sikt skal vi også studere om gliaceller påvirker læring, hukommelse og atferd, sier Nagelhus.

Han understreker at selv om de driver med grunnforskning, kan forskningen ha framtidig betydning for forebygging og behandling av ulike sykdommer, spesielt demens og Alzheimers sykdom.

Forskningen er også del av et stort EU-prosjekt der 20 forskergrupper skal bruke ulike bildedannende teknikker for å undersøke rollen vanntransport har for utvikling og demens og Alzheimers sykdom.