Nervceller som kan kopplas till långvarig stress identifierade
Forskare vid Karolinska Institutet har identifierat en grupp nervceller i hjärnan hos möss som är involverade i att skapa negativa känslor och långvarig stress. Nervcellerna, som har kartlagts med en kombination av avancerade tekniker, har receptorer för östrogen vilket skulle kunna förklara varför kvinnor som grupp är mer stresskänsliga än män. Studien publiceras i Nature Neuroscience.
KI-professorerna Marie Carlén och Konstantinos Meletis. Foto: Andreas Andersson.
Det har tidigare varit okänt vilka nätverk i hjärnan som ger upphov till negativa känslor, så kallad aversion, samt långvariga stresstillstånd.
Genom att använda olika avancerade tekniker som Patch-seq, storskalig elektrofysiologi (Neuropixels) och optogenetik (se faktaruta) har KI-forskarna Konstantinos Meletis och Marie Carlén – tillsammans med sina forskarteam – kunnat kartlägga en specifik nervcellsbana hos möss som går från hypotalamus till habenula i hjärnan och som styr negativa känslotillstånd.
Öppnar för nya sätt att behandla depression
I studien användes optogenetik – ljusstyrd kontroll av utvalda nervcellers aktivitet – för att aktivera den aktuella nervcellsbanan då mössen gick in i ett specifikt rum. Mössen började snart undvika rummet, trots att det egentligen inte fanns någonting där.
– Vi upptäckte den här kopplingen mellan hypotalamus och habenula i ett tidigare arbete, men det var inte känt vilka typer av nervceller som finns i den här nervcellsbanan. Det är otroligt spännande att nu förstå vilken typ av nervcell i banan som styr aversion. Kan vi förstå hur negativa signaler i hjärnan skapas så kan vi också hitta mekanismerna bakom affektiva sjukdomar som depression. Det öppnar för helt nya läkemedelsbehandlingar, säger Konstantinos Meletis, professor vid institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet, och en av forskarna bakom studien.
Forskarkollegorna Janos Fuzik (biträdande lektor), Daniela Calvigioni (postdoktor) och Pierre Le Merre (postdoktor). Foto: Andreas Andersson.
Studien leddes av tre postdoktorer vid samma institution, Daniela Calvigioni, Janos Fuzik, och Pierre Le Merre, och är ett exempel på hur man med avancerade tekniker kan identifiera nervcellsbanor och nervceller som styr olika känslor och beteenden, enligt Konstantinos Meletis.
Känsliga för östrogennivåer
Ett annat intressant fynd som forskarna gjorde är att de nervceller som är kopplade till aversion har en receptor för östrogen och därmed är känsliga för östrogennivåer. När han- och honmöss utsattes för samma milda störningsmoment – milda elektriska stötar – utvecklade honmössen långvarigt stresstillstånd, medan hanmössen inte påverkades i samma utsträckning.
– Det är sedan länge känt att ångest och depression är vanligare hos kvinnor än hos män, men det har inte funnits någon biologisk mekanism som kan förklara det. Nu har vi funnit en mekanism som åtminstone kan förklara dessa könsskillnader hos möss, säger Marie Carlén, professor vid institutionen för neurovetenskap och en av forskarna bakom studien.
Illustration från Meletis/Carléns labb visar, från vänster: en visualisering av nervcellsbanan (hypotalamus till habenula) i röd färg i en mushjärna. Mitten: exempel på de sex olika nervcellstyperna och deras morfologi inklusive bilder på respektive cellkropp. Höger: kartläggning över hur olika nervcellstyper i hypotalamus kontaktar olika områden i habenula.
Studien har huvudsakligen finansierats av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Vetenskapsrådet, Hjärnfonden och David och Astrid Hageléns stiftelse. Forskarna uppger inga potentiella intressekonflikter.
Fakta: Här är teknikerna som användes
Patch-seq kombinerar mätning av enskilda nervcellers elektriska egenskaper med mätning av genuttrycket (så kallad RNA-sekvensering) och gör det möjligt att kartlägga hjärnans olika nervcellstyper.
Neuropixels är en ny typ av elektrod för storskalig elektrofysiologisk mätning som gör det möjligt att kartlägga aktivitet hos flera hundra enskilda nervceller samtidigt.
Optogenetik används för att styra hur och när utvalda nervceller är aktiva. Metoden bygger på att introducera ljuskänsliga proteiner (till exempel kanalproteiner i cellmembran från encelliga organismer) i de nervceller som ska studeras. Med hjälp av ljus kan man sedan styra enskilda typer av nervceller hos möss för att ta reda på vad de har för funktion.
Publikation: “Esr1+ hypothalamic-habenula neurons shape aversive states”, Daniela Calvigioni, Janos Fuzik, Pierre Le Merre, Marina Slashcheva, Felix Jung, Cantin Ortiz, Antonio Lentini, Veronika Csillag, Marta Graziano, Ifigeneia Nikolakopoulou, Moritz Weglage, Iakovos Lazaridis, Hoseok Kim, Irene Lenzi, Hyunsoo Park, Björn Reinius, Marie Carlén, Konstantinos Meletis. Nature Neuroscience, online 22 juni 2023, doi: 10.1038/s41593-023-01367-8.
