Veien til nye hjerneceller

Det er bare en myte at kroppen ikke kan utvikle nye hjerneceller. Men full orden i cellenes eget kraftverk er avgjørende for at hjernecellene blir friske og raske.

Publisert
Hjerneceller har andre proteiner enn stamceller. Ved å påvise disse proteinene, blir det mulig å skille de ulike celletypene fra hverandre. Det røde på bildet forteller forskerne at dette er en hjernecelle.
Hjerneceller har andre proteiner enn stamceller. Ved å påvise disse proteinene, blir det mulig å skille de ulike celletypene fra hverandre. Det røde på bildet forteller forskerne at dette er en hjernecelle.

I hjernen hos både unge og gamle finnes det mange stamceller som har evnen til å utvikle seg til nevroner, eller hjerneceller. Prosessen fram til vi sitter igjen med nye hjerneceller er imidlertid lang, og mye kan gå galt.

Forskere ved Oslo universitetssykehus har funnet ut at mitokondriene spiller en viktig rolle i denne prosessen. Det finnes flere tusen mitokondrier i hver celle, og de fungerer som små kraftverk som omdanner mat til kjemisk energi som cellen kan bruke.

Mitokondriene er også helt avgjørende for at nevronene skal kunne kommunisere, og kommunikasjon er igjen avgjørende for hjernens funksjoner.

Mens det DNA-et vi vanligvis hører om, befinner seg i cellekjernen, har også mitokondriene sitt eget, unike arvestoff, såkalt mitokondrielt DNA (mtDNA). I en celle kan det være flere titusen mtDNA.

Skader kan gi sykdom

– Siden vi har så mye mtDNA trenger ikke skader eller endringer i ett DNA-molekyl bety så mye. Men både aldring generelt, ulike livsstilssykdommer som diabetes og nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers og Parkinsons, har sammenheng med endringer i mtDNA, forklarer Lars Eide.

Her tilfører Lars Eide stamcellene ulike stoffer for å se hvordan mitokondriene reagerer.
Her tilfører Lars Eide stamcellene ulike stoffer for å se hvordan mitokondriene reagerer.

Han er førsteamanuensis ved Institutt for klinisk biokjemi ved Oslo universitetssykehus, og laboratoriet han jobber ved er tilknyttet Centre of Molecular Biology and Neuroscience.

Eide leder et prosjekt finansiert av Forskningsrådet som viser hvor viktig rolle dette mtDNAet spiller på stamcellenes vei mot å bli hjerneceller. Stamcellene forskerne isolerer, er fra et område i hjernen som kalles Hippocampus. Hjernecellene herfra er viktige blant annet for romforståelse (navigasjon) og hukommelse.

– Forskningen vår antyder at problemene med å omdanne stamceller til velfungerende hjerneceller, henger sammen med en manglende evne til å reparere skader på mtDNA-et, forteller han.

Liker ikke stress

Hjerneceller er svært aktive, og det betyr at mitokondriene i en stamcelle må mangedoble stoffskiftet på veien til å bli hjernecelle. Denne prosessen utgjør en stor fare for stamcellen.

Når stoffskiftet øker, blir cellen nemlig mer utsatt for såkalt oksidativt stress som kan skade både mtDNA, celler og vev. Oksidativt stress oppstår når det er ubalanse mellom antioksidantene og de frie radikalene i kroppen.

Eide og kollegene, med post.doc Wei Wang i spissen, har funnet ut at mus som mangler gode mekanismer til å reparere skader i mt-DNA, utvikler hjerneceller som er energimessig svakere og mer sårbare.

Tilstrekkelig energi er viktig for at cellene skal kunne gjøre oppgaven sin og hindre at normale nerveimpulser skader hjerneceller. Dersom dette ikke er på plass, er det stor risiko for at cellene dør.

Tverrsnitt av en celle hvor mitokondriene er de avlange "båtene".
Tverrsnitt av en celle hvor mitokondriene er de avlange "båtene".

Utfordrende stamcellebehandling


Et stressfritt miljø er altså viktig for at utviklingen fra stamcelle til hjernecelle skal gå så knirkefritt som mulig.

Dette har vært et stort problem i forbindelse med stamcellebehandling, hvor stamceller tas ut fra kroppen og gjennomgår celledeling i laboratoriet (in vitro) for å øke antallet.

– Utfordringen oppstår når vi skal sette stamcellene inn i kroppen igjen hvor de skal utvikle seg til for eksempel hjerneceller. Årsaken til at det er for få celler på et bestemt sted i utgangspunktet, er ofte at et stressende miljø har ført til celledød.

– Hvis vi setter inn nye celler i det samme miljøet, vil celledøden kunne gjenta seg, forklarer Eide.

Formerer seg på lab-en

Den gode nyheten fra Eide og kollegene er at stamceller som har mindre evne til å reparere skader på det mitokondrielle DNA-et, og stamceller fra gamle individer, har like god kapasitet som andre celler til å formere seg i laboratoriet.

I forbindelse med stamcellebehandling tror Eide løsningen på stressproblemet kan være å redusere stressnivået lokalt og i en bestemt tidsperiode akkurat i det området i hjernen som stamcellene skal settes inn i. Nye og friske celler vil føre til et lavere stressnivå.

– Vi planlegger å se nærmere på nettopp dette og studere hva som faktisk skjer i levende organismer når vi prøver denne metoden, forklarer Eide.

Referanse:

Wang m.fl.: The OGG1 DNA Glycosylase is Essential for Mitochondrial Maturation During Differentiation of Neural Stem Cells, Stem Cells, 2010 Oct 15

Lenke:

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