Forskare kastar nytt ljus på förmågan att gå
Forskare vid Karolinska Institutet har skapat en genförändrad mus, där vissa nervceller kan aktiveras med hjälp av blått ljus. Genom att lysa med blått ljus på celler från hjärnstammen eller ryggmärgen i dessa möss kan forskarna slå på och av gångliknande aktivitet. Resultaten, som presenteras i den vetenskapliga tidskriften Nature Neuroscience, kan få betydelse för utveckling av framtida behandling vid ryggmärgsskada.
– Den här nya musmodellen kommer att påverka framtida studier av de nervceller som är involverade när man går. Det är fortfarande grundforskning, men vi hoppas att den nya kunskapen på sikt ska bidra till nya och bättre behandlingar för patienter som blivit förlamade efter en ryggmärgsskada, säger professor Ole Kiehn, som lett studien.
Så kallade aktiverande eller retande nervceller antas spela en betydande roll för förmågan att röra sig eller gå, även om detta inte har kunnat påvisas direkt. För att testa hypotesen skapade en forskargrupp på Institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet, en genförändrad mus med ett ljuskänsligt protein i de aktiverande nervcellerna.
Detta ljuskänsliga protein, kallat Channelrhodopsin2 (ChR2), finns normalt i fotoreceptorer i alger och aktiveras när det exponeras för blått ljus. ChR2 har tidigare införts i celler hos gnagare med hjälp av virus. I den nu aktuella studien har forskarna skapat den första genförändrade musen som framgångsrikt uttrycker ChR2 i en specifik uppsättning nervceller.
Genom att föra in ChR2 i nervceller som uttrycker Vglut2 - ett protein som finns i de flesta aktiverande nervceller i hjärnstammen och ryggmärgen och även i andra delar av hjärnan – skapade forskarna en Vglut2-ChR2-mus. På det sättet kunde de styra de aktiverande nervcellerna i utvalda delar av hjärnstammen och ryggmärgen och därmed studera betydelsen för förmågan att röra sig eller gå.
Forskarna registrerade den motoriska aktiviteten från ryggmärgen. När de lyste blått ljus direkt på ryggmärgen uppstod rörelser hos mössen som liknande gång. Rörelserna fortsatte under tiden ljusimpulsen pågick. Detta visade att aktivering av nervceller som uttrycker Vglut2 i ryggmärgen behövs för att kunna gå. Gångliknande aktivitet kan också skapas genom att exponera hjärnstammens nedre del för blått ljus. Något som i sin tur visar att aktiverande celler i hjärnstammen ger ett slags startsignal till de nervceller i ryggmärgen som är involverade när man går, menar forskarna. Samtliga studier genomfördes in vitro, alltså på isolerad nervväv i laboratorium, och inga levande djur var direkt involverade i experimenten.
Publikation
Activation of groups of excitatory neurons in the mammalian spinal cord or hindbrain evokes locomotion.
Hägglund M, Borgius L, Dougherty K, Kiehn O
Nat. Neurosci. 2010 Feb;13(2):246-52