Hjerne og muskelenergi
- 澳门葡京手机版app下载sgruppa Brain and Muscle Energy Group unders?ker hvordan melkesyre og melkesyremottakeren i hjernen p?virker aldersrelaterte hjernesykdommer, fra slag til Alzheimers sykdom.
- Leder er professor Linda Hildegard Bergersen ved Det odontologiske fakultet.
- Blant de ?vrige forskerne er Ingrid ?mellem, Imen Belhaj og ?yvind Pernell Haugen.
- M?l: ? utvikle medisin som kan forebygge og behandle sykdommer som rammer hjernen.
Hun har erfart det utallige ganger, den tidligere triatlonut?veren, hvordan kroppens anaerobe reservemotor kobles inn under intense ?kter og gj?r det mulig for musklene ? holde ut litt til – helt til kalsium hoper seg opp og de stivner. N?r dette skjer, vet professor i fysiologi og nevrobiologi, Linda Hildegard Bergersen at hun ogs? har flust med melkesyre – laktat – i musklene og i blodet.
– Litt melkesyre finnes i blodet v?rt hele tiden. Men n?r vi driver hard, fysisk aktivitet, ?ker mengden voldsomt, p?peker hun.
Ryktet var lenge d?rlig. Melkesyre ble sett p? som et avfallsprodukt fra cellenes stoffskifte, knapt uten noen egenverdi. N? vet vi bedre. I l?pet av de siste 20 ?rene har Bergersen og forskergruppene hun har ledet, bidratt til radikalt ? endre hvordan vi ser p? melkesyre.
Melkesyretransport
Som idrettsut?ver p? internasjonalt niv?, var Bergersen tidlig opptatt av hvordan melkesyre beveger seg rundt i musklene og bidrar med energi der det trengs. Proteiner st?r for transporten: Melkesyre som er dannet i én muskelcelle, kan bli tatt opp og brukt i nabocellen eller kan komme seg ut i blodbanen og inn i cellene til en annen muskel.
– Det var mens jeg studerte slike melkesyretransport?rer, at jeg gjorde en oppdagelse – n?rmest ved en tilfeldighet: I elektronmikroskopet fra en pr?ve av hjernevev fikk jeg ?ye p? et kjent protein p? en nervecelle, nemlig en melkesyretransport?r – og ikke p? hvilken som helst side av nervecellen, men p? mottakersiden – der den mottar signal om ? v?re aktiv, p?peker Bergersen.
Melkesyretransport?rer finnes alts? ikke bare i musklene v?re, men ogs? i hjernen. Da forstod forskerne at melkesyre betyr mer for at hjernen v?r skal fungere og holde seg frisk, enn noen hadde v?rt klar over. Men de stoppet ikke der. Kunne det tenkes ? v?re en egen mottaker for melkesyre i hjernen, en s?kalt reseptor?
Eureka!
P? den tiden hadde noen studier p?vist melkesyrereseptorer, ikke i muskler, men i fettvev i kroppen. Var det mulig ? gj?re en liknende oppdagelse i hjernen? De fleste tvilte. Bergersen og kollegene hadde trua. De gjorde en rekke unders?kelser og fors?k, og til sist var det klart:
– Vi fant mottakeren! Den heter hydroksykarboksylsyre-reseptor 1 – forkortet HCAR1. Det var en herlig eureka-f?lelse, minnes professoren.
– Vi s? at den nyoppdagede melkesyrereseptoren hemmer signalstoffet cAMP – ett av de viktigste signalstoffene inne i celler og som blant annet regulerer energiomsetningen.
Melkesyre er signalmolekyl
Forskerne forstod da at melkesyre er et signalstoff, det vil si et stoff som p?virker nervecellenes styrke og vekst.
– Fra bare ? v?re et viktig avfallsprodukt i cellenes stoffskifte, var melkesyre plutselig et signalmolekyl i hjernen, en s?kalt G-proteinkoblet reseptor. Det betyr at n?r den f?rst stimuleres, s? setter den i gang en kaskade av viktige prosesser i hjernen.
Bergesen og kollegene p?viste reseptoren i 2013, og var de f?rst i verden til ? f? arbeidet sitt akseptert og publisert – i det internasjonale tidsskriftet Cerebral Cortex. Men selv om reseptoren var funnet, var ikke alt helt klart. N?yaktig hvilken rolle spiller melkesyremottakeren under hard fysisk aktivitet? Ingen visste sikkert.
Hard intervalltrening
– Da gjorde vi noe ekstremt, forteller Bergesen.
– Vi satte fors?ksmus p? 4 x 4 minutters h?yintensiv intervalltrening – fem dager i uka i sju uker. Halvparten av musene som fikk kj?rt seg p? tredem?lla, hadde melkesyrereseptor, mens den andre halvparten var genetisk manipulert til ikke ? ha noen mottaker for melkesyre i hjernen sin.
Da treningsperioden var over, ?pnet forskerne musehjernene. Resultatet var tydelig: Mus med melkesyrereseptor hadde n? mange flere av de minste blod?rene, kapill?rer, som ern?rer nervecellene, enn de hadde f?r intervalltreningen startet. Blod?retettheten var spesielt stor i det omr?det av hjernen som har med hukommelse og l?ring ? gj?re, nemlig hippocampus.
?Vi tenkte: Dette er simpelthen for godt til ? v?re sant.?
– Blant musene uten melkesyrereseptor derimot, s? vi ingen slik endring. Da forstod vi at reseptoren spiller en helt sentral rolle n?r nye blod?rer blir til, forteller Bergersen. Dette var f?rste gangen noen hadde vist at et stoff fra en aktiv muskel virker p? hjernen gjennom en bestemt reseptor.
Melkesyre
- Melkesyre – laktat n?r syren er n?ytralisert – produseres i store mengder under intens muskelaktivitet.
- N?r melkesyreniv?et i blodet ?ker, str?mmer melkesyre ut i blodbanen, krysser blod–hjernebarrieren og aktiverer reseptoren HCAR 1– hydroksykarboksylsyre-reseptor 1.
- Melkesyre virker som et signal for ? danne nye nerveceller og nervekontakter i hjernen.
- Fysisk trening er kjent for ? ?ke produksjonen av slike vekstfaktorer, men lenge visste ingen mekanismen bak dette. Linda Hildegard Bergersen og kolleger har vist at mekanismen g?r via melkesyre.
– Kan det virkelig stemme?
Men forskerne ga seg ikke med dét. Er det melkesyra i seg selv eller den fysisk aktiviteten som gir de gode virkningene?
For ? finne svar, lot de en gruppe fors?ksmus slippe unna den intensive treninga. Isteden fikk de en god dose melkesyre spr?ytet inn under huden. Halvparten hadde mottaker for melkesyre i hjernen, de andre ikke. Noen mus fungerte som kontroll og fikk bare saltvann.
– Det viste seg at musene som hadde f?tt melkesyre mens de ‘l? p? sofaen’, fikk akkurat de samme positive resultatene som musene som hadde drevet hardtrening: Nydannelse av nerveceller og flere blod?rer. Vi tenkte: Dette er simpelthen for godt til ? v?re sant. Vi m?tte dobbeltsjekke – og kom fram til samme resultat. Melkesyre virker – uavhengig av trening.
Det ?pner helt nye muligheter: De som av ulike grunner ikke kan v?re fysisk aktive, kan likevel dra nytte av melkesyras heldige virkninger. Disse heldige virkningene g?r delvis via vekstfaktoren VEGF – vaskul?r endotel vekstfaktor. Denne vekstfaktoren er et lite signalprotein som stimulerer veksten av kapill?rene, styrker nervecellene og gj?r nervekontaktene mer effektive under l?ring.
Studien ble publisert i Nature Communications i 2017. Et nytt forskningsfelt var grunnlagt. N? jobber flere forskningsmilj?er med melkesyre som utgangspunkt. H?pet er ? finne behandling for sykdommer vi i dag mangler medisiner for, som demenssykdommer.
Beskytter mot Alzheimer
Alzheimers sykdom er brutal. Den ?delegger hjernen. Proteinplakk og floker blokkerer kommunikasjonen mellom nervecellene og bryter av den intracellul?re trafikken cellene trenger for ? overleve.
– Vi tror melkesyre beskytter hjernen mot dette. N? vet vi alts? at melkesyra ?ker produksjonen av nye nerveceller i hippocampus – det omr?det av hjernen som s?rlig rammes ved Alzheimers sykdom. Men ikke nok med dét: melkesyra kan ogs? gj?re at cellene f?r flere kontaktpunkter, p?peker Ingrid ?mellem, som tilh?rer Bergersens forskergruppe.
Det betyr at hver enkelt celle kan lage veier til mange andre celler. Om det da oppst?r ‘trafikkork’ p? en av veiene, er det mulig ? ta en omkj?ring og likevel komme fram til m?let. Jo flere s?nne omveier vi har, jo mer robust er hjernen v?r mot skader og ?deleggelser.
Husker musene?
Men det er ikke bare nerveceller vi trenger i hjernen v?r. Vi trenger ogs? god og n?ringsrik blodtilf?rsel for at den skal fungere optimalt. Dessverre blir hjernens nettverk av fine blod?rer ?delagt av Alzheimers sykdom. Kan melkesyre hindre den uheldige utviklingen?
– Dette unders?ker vi n?, forteller ?mellem. Igjen er mus forskernes beste hjelpere. Noen av fors?ksmusene de benytter, har gener som gj?r at de utvikler Alzheimer tidlig i livet, mens de andre musene ikke har disse genene. Blant musene har noen mottaker for melkesyre i hjernen sin, andre ikke. Musene f?r injeksjoner enten av melkesyre eller saltvann.
Alzheimer
Alzheimer
Hva skjer? Alzheimers sykdom ?delegger hjernen. Nerveceller forandres og d?r. Det starter i de delene av hjernen som er viktige for stedsans og hukommelse, men etter hvert d?r celler ogs? i andre deler. Gradvis mister hjernen funksjoner og skrumper inn. Tapet av hjerneceller f?rer ogs? til at andre systemer i kroppen slutter ? fungere.
Hva er ?rsaken? De fleste forskere peker p? s?kalt proteinplakk og proteinfloker, som blokkerer kommunikasjonen mellom nerveceller og bryter av de prosessene som cellene trenger for ? overleve.
– Vi er spesielt interessert i ? se om Alzheimer-musene som har f?tt melkesyre, har bedre hukommelse enn Alzheimer-musene som bare har f?tt saltvann – og om de kanskje til og med er p? niv? med de friske musene. For ? m?le dette, gj?r vi forskjellige tester. Den ene testen er ? la musene g? i en Y-formet labyrint. Vi filmer og et dataprogram analyserer dyras bevegelser.
Mus er veldig nysgjerrige og vil unders?ke hele labyrinten og teste ut alle armene for ? se om det er noe spennende ? finne. Vi ser at Alzheimer-mus g?r helt tilfeldig rundt og husker ikke hvilke armer de har bes?kt. Nettopp d?rlig hukommelse og orienteringsevne kjennetegner pasienter med Alzheimers sykdom.
– Vi er ikke ferdige med ? analysere dataene enn?, men allerede n? ser vi noen virkninger av behandlingen. Mus som har f?tt melkesyre, har noe bedre hukommelse enn de andre.
Betennelse i hjernen
Forskerne unders?ker ogs? hvor mye betennelse som finnes i musehjernene. Det kan fortelle hvor langt sykdommen er kommet. Hos personer med Alzheimer har proteinet beta-amyloid f?tt feil struktur, det klumper seg sammen og hjernen greier ikke ? kvitte seg med det. Isteden hoper det seg opp, og betennelse oppst?r som skader nervecellene.
?Er du fysisk aktiv, halverer du risikoen for ? utvikle Alzheimers sykdom.?
– Vi m?ler mengdene og sammenlikner gruppene. I fors?kene v?re fant vi ut at musene som fikk melkesyrebehandling, har mindre betennelse i hjernen enn musene som bare fikk saltvann, p?peker Imen Belhaj, som allerede som masterstudent viste at melkesyre virker betennelsesdempende:
– Fors?ksmusene som fikk melkesyreinjeksjoner, hadde lavere niv?er av betennelsesmark?rer, samtidig som de hadde h?yere niv?er av en betennelsesdempende mark?r enn de andre, forteller Belha,j som ogs? tilh?rer Bergersens forskergruppe
– Det minner oss p? hvor viktige de sm? blod?rene i hjernen er, ikke bare for ? gi n?ring, men for ? holde rent, legger ?mellem til. – D?rlig blodtilf?rsel og sirkulasjon i hjernen gj?r det vanskeligere ? f? avfallsstoffene skylt vekk.
Melkesyre-medisin
Forskerne er i gang med ? utvikle en forebyggende medisin mot Alzheimers sykdom.
N?r symptomene kommer, kan sykdommen ha vart i 20 ?r allerede. Da kan det v?re for sent ? gj?re noe. Det bekrefter studiene:
– Fors?ksmusene v?re har ulik alder. Noen er relativt gamle og har allerede store ?deleggelser i hjernen. Da ser vi dessverre ingen virkning av ? tilf?re melkesyre. Det er derfor avgj?rende ? starte behandlingen tidlig nok, f?r hjernen er for ?delagt, understreker ?mellem.
Medisin trengs for ? forebygge og beskytte hjernen mot ?deleggelser, mot plakk og celled?d. Men sykdommen er listig og virker lenge i det skjulte. N? gir imidlertid forskningsresultater fra Sverige og USA nytt h?p: Det viser seg at sykdommen kan avsl?res i blodpr?ver mange ?r f?r symptomene kommer. Da er det mulig ? starte masseunders?kelse og etter hvert plukke ut dem som b?r starte med en forebyggende medisin.
?Det som er sunt for hjertet, er det samme som er sunt for hjernen.?
– Dette krever at vi har en medisin som vi vet kan forebygge sykdommen. En slik medisin finnes ikke enn?. Men vi har stor tro p? melkesyre og melkesyrereseptoren. Dette kan nettopp v?re grunnlaget som trengs for ? utvikle en ny terapi – som virker. Siden melkesyre forekommer naturlig i store nok mengder til ? gi de heldige virkningene i hjernen v?r, er det ogs? trolig at en slik medisin vil ha sm? – om noen – bivirkninger i det hele tatt, understreker Bergersen.
Skyld ikke p? syra
Mange av oss tror at det er melkesyre, laktat, gj?r musklene v?re stive n?r vi l?per fort eller l?fter tungt. Men slik er det ikke. Forskerne forteller oss at laktat tvert imot er bra, for den er med p? ? gj?re forholdene i musklene bedre. N?r vi blir stive og ikke klarer mer, skyldes det ikke opphopning av laktat, men av kalsium. Likevel – det opptrer samtidig: N?r du blir stiv i musklene, er de samtidig fulle av den ber?mmelige melkesyra.
– Melkesyre kan utsette Alzheimer – kanskje s? lenge at sykdommen aldri vil kunne redusere livskvaliteten v?r.
Tren – hvis du kan!
Men det aller beste er likevel ? trene. – Vi ser p? medisinen kun som et supplement til fysisk aktivitet, og da spesielt til dem som ikke greier ? trene med h?y nok intensitet.
– En lang rekke studier de senere ?rene sier det helt klart: Er du fysisk aktiv, halverer du risikoen for ? utvikle Alzheimers sykdom. Det som er sunt for hjertet er det samme som er sunt for hjernen. Derfor er de viktig ? si: Fortsett ? trene hvis du kan. Ikke ta sjansen p? ? la v?re.