Ny kunskap om hur nervceller pratar med muskler

Ny kunskap om hur nervceller pratar med muskler

Konstantinos Ampatzis, forskare vid institutionen för neurovetenskap. Foto: Stefan Zimmerman 

Forskare vid Karolinska Institutet har upptäckt ett nytt sätt som nervceller kan styra rörelser. I en studie på zebrafiskar, publicerad i tidskriften PNAS, visar de att kontakten mellan nervceller och muskler är mer dynamisk än man tidigare trott. Resultaten kan öppna för nya sätt att behandla ryggmärgsskador och vissa neurologiska sjukdomar.

Förmågan att medvetet kunna röra sig är livsviktig för alla djur och bygger på ett samspel mellan musklerna och hjärnan. Området där rörelsenerver och muskelceller kommunicerar med varandra kallas den neuromuskulära förbindelsen. Där överför nervcellerna signalsubstanser som kan tas emot av muskelcellerna och få dem att dra ihop sig.

Denna kontaktpunkt, synaps, har länge beskrivits som ett relativt enkelt system hos vuxna ryggradsdjur, med molekylen acetylkolin som den viktigaste signalsubstansen. Men det har saknats detaljerad kunskap om hur kommunikationen går till och hur vuxna rörelsenerver kan svara på skador eller förändringar i miljön.

Finjusterar rörelser

 

Konstantinos Ampatzis. Foto: Stefan Zimmerman

Nu ger forskare vid Karolinska Institutet en ökad förståelse för hur den neuromuskulära förbindelsen fungerar. Resultaten visar att det är ett mer dynamiskt system än man tidigare trott.

– Vår studie visar att funktionen hos de neuromuskulära synapserna kan förändras under vissa förhållanden och sjukdomstillstånd, för att finjustera rörelserna. Det var en helt oväntat upptäckt, säger Konstantinos Ampatzis, forskare vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet, som lett studien.

Studien är gjord på zebrafiskar, som är ett vanligt modellsystem inom neurobiologisk forskning. I sina försök visar forskarna att förändringar i form av ökad fysisk aktivitet och ryggmärgsskada, kan få vissa rörelsenerver hos vuxna djur att ändra vilken signalsubstans de producerar. Utöver acetylkolin börjar de även producera signalsubstansen glutamat, enligt forskarna för att styra rörelsen bättre.

Nya möjligheter till behandling

Resultaten pekar på att det behövs fler detaljerade studier av den neuromuskulära förbindelsen, inte minst hos människor. Sådan kunskap är viktig eftersom störningar i kommunikationen mellan nerver och muskler kan leda till svåra sjukdomar, som muskelsjukdomen myasthenia gravis.

– Vår studie kan öppna nya dörrar för behandling av sjukdomar där den neuromuskulära överföringen är nedsatt. Utförligare kunskap om vilka nervceller som uttrycker specifika neurotransmittorer kan möjliggöra utveckling av bättre behandlingar som återställer funktionen i nervsystemet, säger Konastantinos Ampatzis.

I dag finns även växande belägg för att den neuromuskulära förbindelsen är inblandad i tidiga skeden av sjukdomar som spinal muskelatrofi (SMA) och amyotrofisk lateralskleros (ALS), som tidigare har setts som sjukdomar i de motoriska nervcellerna.

Forskningen finansieras av Vetenskapsrådet, Strategiska forskningsområdet neurovetenskap, Hjärnfonden, Längmanska kulturfonden och Erik och Edith Fernströms stiftelse.

Publikation

”Adult spinal motoneurons change their neurotransmitter phenotype to control locomotion”
Maria Bertuzzi, Weipang Chang, Konstantinos Ampatzis
PNAS, online 1 oktober 2018, doi: 10.1073/pnas.1809050115