Oppdagelsen gjelder signalstoffet glutamat, og er stor nok til at forskerne har blitt belønnet med en artikkel i prestisjetunge Nature Neuroscience.

Glutamat har en viktig rolle i kommunikasjonen i synapser, altså i spalten mellom to nerveceller, noe som har vært kjent lenge (se faktaboks). Men det sentrale dogmet har vært at det er involvert i et slags kretsløp - som grovt forenklet fungerer slik:

Først blir glutamat skilt ut fra den ene cellen (som kalles den presynaptiske siden av synapsen), og fester seg til reseptorer på mottakercellen (den postsynaptiske).

Siden blir stoffet tatt opp i de omkringliggende gliacellene, som gjør det om til glutamin og skiller det ut igjen - slik at det ikke skal reagere med nervecellene på nytt.

Til slutt har nervecellen som først sendte ut glutamatet tatt opp glutaminet og gjort det om til glutamat igjen.

- Som alle hypoteser forteller dette imidlertid ikke hele historien, sier professor Espen Hartveit.

Noen nevrobiologer gjorde nemlig en oppdagelse i netthinnen hos gullfisk som ikke lot seg forklare med det tradisjonelle dogmet. Og det ble en oppdagelse som gjennom noen omveier fikk konsekvenser for Hartveit og kollegene hans.

Transportører med flere roller?

Glutamat kan nemlig ikke komme seg gjennom celleveggene på egenhånd. For at gliacellene skal ta opp glutamat, bruker de derfor egne proteiner som kalles glutamattransportører.

Du skulle forvente at du finner et ganske stort antall slike transportører på gliacellene - og det gjør du.

- Derfor går vi ut fra at det dominerende opptaket av glutamat skjer i gliacellene, forklarer Hartveit.

Men du finner også glutamattransportører på nervecellene - både på post- og presynaptisk side.

Det at de har vært å finne på presynaptisk side har vært kontroversielt, og det er i grunnen forståelig - hvorfor i all verden skal den samme siden som sender ut glutamatet, dra det inn i cellen igjen?

Er det bare for å hjelpe gliacellene i gjenopptaket av glutamat, eller har stoffet enda en signalfunksjon som ikke er kartlagt ennå? Og hvordan kan man finne ut av slikt?

Forsket på famling i mørket

- Det letteste hadde vært å sette en elektrode på den presynaptiske siden, og stimulere den. Men presynaptiske terminaler er som regel knøttsmå, forklarer Hartveit.

Løsningen var å studere nervecellene vi har i netthinnen, der flere av de presynaptiske terminalene er gigantiske i forhold til normalt.

Og det er egentlig der historien begynner, for det var disse cellene Hartveit og kollegene hans opprinnelig skulle studere, av helt andre grunner - nemlig hvordan de fungerte i mørket.

- Vi hadde sikkert ikke fått like mye oppmerksomhet for den studien, ler han. I netthinnen ligger nemlig såkalte stavbipolarceller tett-i-tett. Forskerne hadde mistanke om at når du stimulerte en gitt celle, smittet det litt over på nabocellene.

- Det fant vi bevis for i første forsøk. Vi hadde flaks. Men vi feiltolket også resultatene, forklarer Hartveit.

Fant et hint i gullfiskøyet

Mistanken falt nemlig på noen helt andre celler og signalstoffer. Og forskerne brukte lang tid på nokså grundig å utelukke alle de mistenkte. Og de var så grundige i eliminasjonsprosessen at de til slutt satt igjen uten noen av dem.

- Da var det vi kom på en artikkel, som hadde vist at gullfisk hadde disse glutamattransportørene til stede på presynaptisk side i netthinnen, forklarer Hartveit.

Og dermed var det gjort. For også hos pattedyr har disse stavbipolarcellene store nok presynaptiske terminaler til at du faktisk kan sette en ørliten elektrode fast i dem.

Dermed kunne forskerne designe en rekke eksperimenter for å se hva som skjedde når de stimulerte nervecellen på den presynaptiske siden. De tok kun hensyn til glutamatregnskapet, og målte respons på begge sider av synapsen, men også i nabocellene.

Til slutt fikk de vist at glutamat tas opp igjen ikke bare på presynaptisk side på den nervecellen som først skiller dem ut - men også på presynaptisk side hos nabocellene.

Glutamat brukes altså ikke bare til å sende signaler over den synaptiske spalten. Det tas også opp igjen av avsendercellen - og det «renner over» til nabocellene. Der er opptaket riktignok mindre, men det er målbart.

Bremser glutamatfrigjøringen

Det skjer noe helt spesielt når glutamattransportørene tar glutamat inn igjen på den presynaptiske siden: Da åpnes det nemlig en ionekanal i transportørmolekylet.

Ionekanaler er helt spesielle proteiner med en innebygd kanal som brukes til å justere den elektrokjemiske likevekten i cellene.

Glutamattransportørene brukes altså ikke utelukkende til å dytte glutamat innenfor celleveggene - på nervecellene brukes transportørproteinene også som ionekanaler, som åpnes når resten av molekylet transporterer glutamat.

Hvorfor det fungerer slik, vet ikke forskerne sikkert ennå. De har vist at aktiveringen av disse transportørmolekylene på den presynaptiske siden hemmer den videre frigjøringen av glutamat.

- Det er nemlig en forsinkelse involvert - fordi glutamattransportørene på den presynaptiske siden ligger lenger borte fra der stoffet skilles ut enn reseptorene på postsynaptisk side. Derfor tas de opp igjen noen millisekunder etter at signalet har startet, og bidrar dermed til å bremse det. Antakelig ligger nøkkelen til å forstå mekanismen der, sier Hartveit.

Skryter av kollegene

Det var først og fremst stipendiatene Margaret Lin Veruki og Svein Harald Mørkve som utførte eksperimentene. Artikkelen dette resulterte i ble publisert i Nature Neuroscience, og omtalt i en «News and Views»-artikkel.

- De delte forsøkene mellom seg, og gjorde hver det de kan best. Og når Nature snakker om «skillful mastery» i forsøksdesignet, er det honnør til dem, understreker han.

- Jeg må jo få lov til å skryte litt, så lenge jeg ikke skryter av meg selv, unnskylder han seg lattermildt.