Serotonin gjør muskler spreke og slitne

Signalstoffet har en dobbel rolle i reguleringen av hjernens signaler til musklene. Det kan øke aktiviteten i musklene, men også gjøre dem slitne.

Publisert
Bilde av et motonevron. Den oransje delen er aksonet, der signaler sendes videre til musklene. De blå prikkene er synapsene. (Foto: PNAS)
Bilde av et motonevron. Den oransje delen er aksonet, der signaler sendes videre til musklene. De blå prikkene er synapsene. (Foto: PNAS)

Om serotonin:

Serotonin er et signalstoff som er involvert i en lang rekke mekanismer i kroppen.

I tillegg til muskelsammentrekninger er serotonin også involvert som signalstoff i reguleringen av humør, appetitt, søvn, sexlyst, hukommelse, innlæring og tarmenes bevegelser.

Fakta:

I forskningen har Jean-Francois Marie Perrier og kolleger studert virkningen av serotonin i ryggmarg fra amerikanske sumpskilpadder. Ryggmarg fra voksne skilpadder tåler et oksygenfritt miljø bedre enn ryggmarg fra pattedyr.

Serotonin fungerer svært likt i mange arter, så det er ingen grunn til å tro at den nye oppdagelsen ikke også gjelder for mennesker.

Forskere fra Københavns Universitet har påvist en hittil ukjent dobbeltrolle hos signalstoffet serotonin i ryggmargen.

Når muskler skal prestere, forsterker serotonin i ryggmargen hjernens signaler, og aktiviteten i musklene økes. Men for mye serotonin blokkerer hjernens signaler til musklene, som derfor føles slitne.

Den nye forskningen er presentert i tidsskriftet PNAS.

Slik virker serotonin

Systemet forskerne har påvist, fungerer slik:

Ved en muskelsammentrekning sender hjernen av sted et signal i retning av musklene.

Signalet blir fanget opp av nerveceller, kalt motonevroner, som dirigerer signalet fra ryggmargen til musklene, som reagerer ved å trekke seg sammen.

Parallelt med den direkte signalveien fra hjerne til muskler finnes serotoninsystemet, som regulerer hvor sensitive motonevronene skal være overfor hjernens signaler.

Ved vanlig aktivitet frigir spesifikke serotonin-nerver stoffet i ryggmargen. Serotoninen binder til reseptorer i mottaker-enden (synapsen) av motonevronene og forsterker signalene fra hjernen til musklene.

Motonevronene blir altså mer sensitive.

– I takt med stigende aktivitet stiger også mengden av serotonin i ryggmargen, noe som medfører at hjernens signaler forsterkes. Det betyr at muskelaktiviteten økes, og vi kan yte mer, forklarer førsteamanuensis Jean-François Perrier fra Institut for Neurovidenskab og Farmakologi ved Københavns Universitet.

Perrier har, sammen med kollega Florence Cotel, dokumentert serotoninens hittil ukjente dobbeltrolle.

Fra å forsterke til å hemme

Varig aktivering av musklene får imidlertid konsentrasjonen av serotonin til å bli så høy at den begynner å sive ut fra motonevronenes synapser.

Når det skjer, kommer serotoninen i kontakt med reseptorer som sitter i den polen av motonevronene der nervetråden – aksonet – sender signaler fra motonevronene til musklene.

Da går motonevronene fra å forsterke signalene fra hjernen til å hemme dem. Det betyr at følelsen av muskeltretthet setter inn.

Serotoninet skifter dermed funksjon til å redusere motonevronenes følsomhet.

– Det lyder enkelt, men det har tatt oss tre til fire år å finne ut hvordan denne mekanismen fungerer, forteller Jean-François Perrier og Florence Cotel.

Perrier fortsetter nå, sammen med student Anders Victor Petersen, med å undersøke fenomenet. Spesifikt ser de etter om nerveceller i hjernebarken har et lignende system, noe som kanskje kan forklare tretthet i en bredere betydning.

– Jeg kan ikke komme med detaljene nå, med det ser svært interessant ut, avslutter Perrier.

Referanse:

«Serotonin spillover onto the axon initial segment of motoneurons induces central fatigue by inhibiting action potential initiation», PNAS (2013), DOI: 10.1073/pnas.1216150110

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.