Skip to main content
Publicerad: 2020-05-06 17:00 | Uppdaterad: 2020-05-06 20:26

Hjärnstudie kan ge ökad förståelse för hormonella sjukdomar

Många nervceller i hjärnregionen hypotalamus har ett oväntat ursprung och går igenom komplexa utvecklingsfaser, där miljontals nervceller fogas ihop till exakta nätverk efter födseln. Det visar en studie i möss av forskare vid bland annat Karolinska Institutet och Medicinska Universitetet i Wien som publicerats i tidskriften Nature. Fynden kan bidra till en ökad förståelse av hormonella sjukdomar och deras uppkomst, enligt forskarna.

Det internationella forskarlaget har undersökt utvecklingen av olika celltyper i hypotalamus. Detta hjärnområde kontrollerar livsviktiga metabola funktioner under hjärnans tidiga period, och felaktigheter kan leda till sjukdomar senare i livet. Hypotalamus insöndrar hormoner som reglerar bland annat stressnivåer, kroppstemperatur, sömn, dygnsrytm, fortplantning, födointag och vätskebalans. Felaktigheter under utvecklingsperioden kan leda till bland annat övervikt, posttraumatisk stress och sömnstörningar senare i livet.

Tibor Harkany Foto: Ulf Sirborn

- Kunskaper om hur hypotalamus utvecklas och därmed de centra som styr våra viktigaste hormonella system ökar förståelsen för praktiskt taget alla endokrina/neuroendokrina sjukdomar som är relaterade till utvecklingsperioden, säger forskningsledaren Tibor Harkany, professor vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet och Center for Brain Research vid Wiens medicinska universitet.

Skannade hela genomet

Med hjälp av en musmodell och så-kallad enkelcellssekvensering, ett verktyg för att studera celltypers molekylära profil, kunde forskarna skanna hela genomet för att öka förståelsen för hur små variationer kan bidra till sjukdomar hos människan. Data från tiotusentals celler integrerades för att förstå när och var nervceller bildas, hur de finner sin slutgiltiga position och mognar till en viss celltyp, och sedan styr hormonella processer. Vidare påvisas hur dessa celler känner av stimuli utifrån och informerar högre hjärncentra.

Studien utökar förståelsen av organisationen av den vuxna människans hypotalamus, en kunskap som vuxit fram under de senaste 70 åren, med upptäckten av nya typer av nervceller.

Ett fokus är dopaminneuronen vars huvudfunktion är att hämma frisättningen av prolaktin från hypofysen, det hormon som styr fruktbarhet och mjölksekretion vid amning. Forskarna visar att förstadierna till dessa celler ändrar sin identitet och slutligen ger upphov till nio olika dopamincelltyper. För detta differentieringsprogram behövs en unik kombination av transkriptionsfaktorer, som kan ge upphov till övervikt och onormala stressreaktioner om de drabbas av mutationer.

Ger en cellulär karta

- Påvisandet av ett stort antal celltyper i hypotalamus är ett genombrott, eftersom det ger en cellulär karta när man ska undersöka olika hormonella rubbningar och sjukdomar. Vi förväntar oss, i en inte alltför avlägsen framtid, upptäckt av nya former av kommunikation mellan hjärnan och övriga kroppen, till och med nya hormoner, säger Tibor Harkany.

Tomas Hökfelt Foto: Ulf Sirborn

Kunskaperna från studien utvärderas nu experimentellt för att ta reda på de olika celltypernas funktion. Samtidigt undersöks deras förbindelser med andra områden i hjärnan, samt deras känslighet för sekundära hormoner i blodet.

- Denna studie är en milstolpe eftersom den rör ett av hjärnans mest komplexa områden som styr en rad livsviktiga funktioner. Vi tror nu att dessa nya rön rörande enskilda hypotalamiska cellers tidiga utveckling kan bidra till en ökad förståelse av neuroendokrina och endokrina sjukdomar och deras uppkomst, säger Tomas Hökfelt, professor emeritus vid institutionen för neurovetenskap på Karolinska Institutet och gästprofessor på Wiens Medicinska Universitet.

Studien har finansierats med hjälp av Vetenskapsrådet, Novo Nordisk Fonden, European Molecular Biology Organization, Austrian Science Fund, Japan Agency for Medical Research and Development och Bertil Hållstens Forskningsstiftelse.

Publikation

Molecular design of hypothalamus development,” R. Romanov, E. Tretiakov, M. Kastriti, M. Zupancic, M. Häring, S. Korchynska, K. Popadin, M. Benevento, P. Rebernik, F. Lallemend, K. Nishimori, F. Clotman, W. Andrews, J. Parnavelas, M. Farlik, C. Bock, I. Adameyko, T. Hökfelt, E. Keimpema and T. Harkany, Nature, online 6 maj, 2020, doi: 10.1038/s41586-020-2266-0