Et mikroskopibilde av en nervecelle (grønn). Blærer (rødt) samler seg i tuppen av nervetrådene før de smelter sammen med cellemembranen og bidrar til at nervetrådene vokser videre. Cellekjerner (DNA) ses i blått. (Foto: Camilla Raiborg)
Et mikroskopibilde av en nervecelle (grønn). Blærer (rødt) samler seg i tuppen av nervetrådene før de smelter sammen med cellemembranen og bidrar til at nervetrådene vokser videre. Cellekjerner (DNA) ses i blått. (Foto: Camilla Raiborg)

Nervetrådenes hemmelighet avdekket

Nervetrådene som overfører impulser fra nerveceller, spiller en nøkkelrolle i nervesystemet. Hittil har det vært ukjent hvordan disse blir dannet.

Publisert

Hver eneste impuls i kroppen din blir styrt av nervesystemet. Sanseinntrykk som smak, syn, hørsel og berøring går til hjernen, mens bevegelsesimpulser til musklene går den andre veien.

Nervesystemet består av nerveceller og gliaceller. Nervecellene står for selve overføringen av impulser. Gliacellene beskytter og støtter nervecellene på mange forskjellige måter.

Nervetrådene er sammenkoblingen mellom alle cellene og bidrar til å sende signalene til og fra hjernen.

Forskere ved Universitetet i Oslo har nå funnet ut hvordan nervetrådene blir til. Dette har ikke tidligere vært kjent.

Nervetrådene blir dannet når små blærer inne i nervecellen, endosomer, smelter sammen med cellemembranen. Cellemembranen er cellens skall.

Funnet skjedde under mikroskopiske undersøkelser ved Senter for kreftbiomedisin ved Universitetet i Oslo og Oslo universitetssykehus.

Defekte proteiner fører til sykdom

Professor Harald A. Stenmark. (Foto: Terje Heiestad)
Professor Harald A. Stenmark. (Foto: Terje Heiestad)

Professor Harald A. Stenmark forklarer:

– Vi identifiserte en gruppe proteiner som forårsaker prosessen hvor blærene smelter sammen med celleskallet. Det viste seg at flere av proteinene allerede var kjent som såkalte parapareseproteiner.

– Når disse proteinene er defekte, forårsaker de den sjeldne sykdommmen arvelig spastisk paraparese. Sykdommen gir lammelser i beina.

Arvelig spastisk paraparese oppstår når de lengste nervetrådene i kroppen, de som går ned i beina, blir skadet over tid.

– Vi vet ikke akkurat hvordan defekter i parapareseproteinene fører til skader på nervetrådene. Vår hypotese er at slike nervetråder krever kontinuerlig vedlikehold ved at små blærer, endosomer, blir fraktet ut i tuppen på dem og smelter sammen med celleskallet.

– Når denne mekanismen blir satt ut av spill, kan det være at skaden på nervetråden oppstår, sier Stenmark.

Cellens transportsystem

Nervecellens blærer kan smelte sammen med celleskallet når de kommer nær denne. Forskerne fant frem til en slags motor, proteinet Kinesin-1, som frakter blærene til celleskallet. Frakten foregår langs strukturer inne i cellen kalt mikrotubuler. Disse kan vi sammenligne med togskinner inne i cellen.

– Blærene i seg selv oppstår når celleskallet bukter seg innover og snøres av. De gjør dette for å ta opp næringsstoffer fra utsiden eller for å føre proteiner fra celleskallet inn i cellen, sier forsker Camilla Raiborg.

– Blærene kan enten søke seg frem til andre blærer for å smelte sammen med dem eller smelte sammen med celleskallet. Det er den siste prosessen vi har studert, sier Raiborg.

Forsker Camilla Raiborg ved konfokalmikroskopet. (Foto: Nina Marie Pedersen)
Forsker Camilla Raiborg ved konfokalmikroskopet. (Foto: Nina Marie Pedersen)

Proteiner og mikroskopi

Stenmark forklarer at funnet ble gjort på to måter:

– Vi økte eller reduserte nivået av forskjellige proteiner i celler. De viktigste proteinene vi har studert heter Protrudin, Kinesin-1 og FYCO1.

Kinesin-1 er en motor som frakter blærer til periferien av cellen. FYCO1 er en slags festeanordning som fester Kinesin-1 til endosomet, altså blæren. Protrudin sørger for at Kinesin-1 blir festet på FYCO1.

– Vi studerte også disse proteinene inne i cellen ved hjelp av avansert mikroskopi. Vi gjorde mye mikroskopi av levende celler. På denne måten kunne vi studere dannelsen av nervetråder direkte, sier Stenmark.

Kan forklare spredning av kreft

Forskergruppen har tidligere studert antenneproteiner eller reseptorer. De er i stand til å fange opp signaler fra andre celler.

Raiborg utdyper:

– Signalene er vanligvis i form av små proteiner som binder seg til antenneproteinene. Dette fører til at et signal blir overført fra antenneproteinene og går inn i cellen i små blærer. Signalet kan ofte være at cellen skal dele seg.

Siden kreft innebærer ukontrollert celledeling, sier det seg selv at det ikke er ønskelig at cellene får for høye nivåer av disse antennene.

– Det var under arbeidet med antennene og blærene vi oppdaget hvordan blærene også kan brukes til å lage utløpere fra cellen, sier Raiborg.

Forskerne tror at også kreftceller bruker en mekanisme med utløpere ved spredning.

– Teorien er at kreftcellene lager lange utløpere, ikke helt ulikt nervetråder. I tuppen av disse utløperne smelter tilsvarende blærer fra cellene sammen med plasmamembranen, sier Stenmark.

På denne måten blir kreftcellenes innhold spredt til omkringliggende vev, blant annet fordi enzymer bryter ned vevsbarrierer. Når barrieren er brutt og cellene har etablert seg har kreften spredt seg.

– Hvis teorien holder vann, kan det åpne for nye metoder for å hindre spredning av kreft, sier Stenmark.

Referanse:

Raiborg mfl: «Repeated ER–endosome contacts promote endosome translocation and neurite outgrowth», Nature, april 2015, doi:10.1038/nature14359. Sammendrag