Til bunns i hjernens vannkanaler

Mer kunnskap om vannkanalene vi alle har i hjernen kan bedre behandlingen av alt fra hjerneslag til akutte hodeskader.

Publisert
Vannkanalene finnes i gliacellene og er spesielt tallrike langs hjernens overflate og rundt blodårer. (Illustrasjon: E. A. Nagelhus og G. F. Lothe. MR-bilde: K. E. Emblem, Rikshospitalet, og I. Rasmussen, Nidelven hjerneforskningslaboratorium)
Vannkanalene finnes i gliacellene og er spesielt tallrike langs hjernens overflate og rundt blodårer. (Illustrasjon: E. A. Nagelhus og G. F. Lothe. MR-bilde: K. E. Emblem, Rikshospitalet, og I. Rasmussen, Nidelven hjerneforskningslaboratorium)

Vannkanaler er proteiner som raskt transporterer vann, og som finnes i hele kroppen. De har mange viktige funksjoner, som utskilling av væske fra nyrene, men hva i all verden gjør de i hjernen?

– Vi vet at hjernen vår inneholder store mengder vannkanaler, og vi vet hvor i hjernen de er lokalisert. Men det er ennå et mysterium hvilken nytte de har der, sier Erlend Nagelhus.

Han er forsker og gruppeleder ved Norsk senter for molekylærmedisin, en del av den europeiske forskningsorganisasjonen EMBL, og ved Avdeling for anatomi ved Universitetet i Oslo.

Dødelig trykk

Det forskerne imidlertid vet, er at vannkanalene kan skape store vansker. Vannansamling i hjernen, såkalt hjerneødem, er en av de vanligste og mest kritiske tilstandene etter hodeskader, ved hjernesvulst og etter hjerneslag.

Økt vanntilstrømming fører nemlig til økt trykk i hjernen, og i mange tilfeller er det nettopp dette mange pasienter dør av.

Forsker Mahmood Amiry-Moghaddam og kolleger ved Senter for molekylærbiologi og nevrovitenskap ved Universitetet i Oslo har vist at vannkanalene spiller en viktig rolle i utviklingen av hjerneødem.

Ved slag tillater kanalene først vann å slippe inn i hjernen, før de forsvinner helt fra det skadde området. Dermed slipper ikke vannet ut igjen, trykket øker i hele hjernen og det fører til at nerveceller dør.

Utvikler nytt legemiddel

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

– Vannkanalene befinner seg stort sett langs hjernens blodårer, forankret gjennom et spesielt molekyl.

– Ved å fjerne dette molekylet, har vi sett at vi kan forhindre vannansamling hos mus ved slag. I mange tilfeller kan det bety forskjell på liv og død, forklarer Amiry-Moghaddam.

Nå vil forskerne bruke denne kunnskapen om vannkanalene til å forhindre hjerneskade. Sammen med Birkeland innovasjon er forskerne ved universitetet i gang med å utvikle et legemiddel som hindrer vannkanalene i å virke.

– På sikt vil de kunne gi opphav til nye behandlinger etter hjerneslag, hodeskader etter trafikkulykker, høydesyke og hjernehinnebetennelse, forteller Amiry-Moghaddam.

Fremst i verden

I 2003 fikk amerikaneren Peter Agre Nobelprisen i kjemi for oppdagelsen av disse vannkanalene. Forskningsmiljøet ved Universitetet i Oslo har samarbeidet med Agre i mer enn ti år og ligger fremst i verden innenfor dette feltet.

Dyktige forskere til tross – uten avansert teknologi ville ikke mange av oppdagelsene som er gjort rundt vannkanaler, vært mulig. Et elektronmikroskop som gjør det mulig å se ørsmå detaljer i hjernevev, skal ha mye av æren for at Erlend Nagelhus i 1997 klarte å lokalisere nøyaktig hvor vannkanalene befinner seg i hjernen.

Men disse mikroskopene gjorde det ikke mulig å si noe om vannkanalenes funksjon.

I 2007 flyttet derfor Nagelhus til Rochester i New York for å lære en teknologi som kalles to-foton lasermikroskopi. Ved hjelp av denne metoden kan Nagelhus, Amiry-Moghaddam og kollegene nå studere vannkanalenes funksjon i levende mus.

Ny imaging-lab

Erlend A. Nagelhus, Mahmood Amiry-Moghaddam og stipendiat Anna Thorén. (Foto: Gunnar F. Lothe)
Erlend A. Nagelhus, Mahmood Amiry-Moghaddam og stipendiat Anna Thorén. (Foto: Gunnar F. Lothe)

– Det unike blir å følge begivenheter på synapsenivå i den intakte hjerne. Innføringen av denne teknologien kan representere et kvantesprang innenfor hjerneforskningen, mener Nagelhus.

Han leder en ny avbildnings-lab som fra september i år vil ha to slike lasermikroskop. Universitetet i Oslo blir da størst i Europa på denne teknologien, og forskningsmiljøet i hele Oslo vil kunne dra nytte av den.

– Vi har stor nytte av å samarbeide på dette feltet, og forskere ved ulike miljøer ved Ullevål og Rikshospitaltet bruker hverandres kompetanse, påpeker Amiry-Moghaddam.

Laben vil forske på vannkanalenes normale funksjon og deres funksjon ved sykdomstilstander som ikke er så mye studert, deriblant hodetraumer og epilepsi.

Video: Med vann på hjernen

Forskningen på vannkanalene i hjernen kan vise seg å få stor betydning for behandling av slagpasienter, hodeskader og epileptikere. Forskerne Erlend Nagelhus og Mahmood Amiry-Moghaddam presenterer prosjektet sitt.

Lenke:

Forskningsrådets program NevroNor – en nasjonal satsing på nevrovitenskapelig forskning (NEVRONOR)