Ny studie avslöjar oväntad koppling mellan dopamin och serotonin i hjärnan
Forskare vid Karolinska Institutet, Columbia University och University of San Francisco har upptäckt en tidigare okänd mekanism där dopamin, en viktig signalsubstans som är avgörande för rörelse och motivation, kan påverka hjärnans aktivitet indirekt genom att öka serotonin. Studien publicerades nyligen i Sciences Advances.
Dopamin stödjer många grundläggande funktioner i hjärnan, inklusive motivation, rörelse och lärande. Även om dopamin verkar i hela hjärnan har det en särskilt viktig roll i de basala ganglierna, ett nätverk av sammanlänkade områden som ansvarar för att välja vilka beteenden vi uttrycker. De basala ganglierna och dopamin är djupt involverade i neuropsykiatriska och neurodegenerativa sjukdomar, och många vanliga läkemedel riktar sig mot detta nätverk.
Trots utbredda funktioner produceras dopamin endast av en liten grupp nervceller som finns djupt inne i hjärnan. Dessa celler har utskott som distribuerar dopamin till alla hjärnans områden. Intressant nog frisätter dopaminneuroner även dopamin lokalt, särskilt inom ett område som kallas substantia nigra pars reticulata (SNr), kring deras egna cellkroppar. Funktionen av detta lokalt frisatta dopamin har varit okänd.
− Istället för att undersöka dopamins effekter på avlägsna mål, ville vi förstå hur dopamin som frisätts inom SNr påverkar de basala gangliernas funktion, säger Anders Borgkvist, forskare vid institutionen för neurovetenskap och studiens sisteförfattare.
Indirekt och tidigare ouppmärksammad mekanism
Resultaten är viktiga eftersom de visar på ett tidigare okänt sätt som hjärnans signalsubstanser kan påverka varandra.
− För första gången har vi identifierat en mekanism där dopamin kan ha indirekta effekter genom att verka via serotonin. Den här typen av samspel mellan signalsubstanser antyder att liknande interaktioner kan vara vanligare än vi tidigare trott, säger Maya Molinari, doktorand vid samma institution och studiens försteförfattare.
Dopamin och serotonin reglerar motivation och känslor. Studien visar på en regional och synaptisk koppling mellan dessa två viktiga funktioner.
− Att förstå dessa kemiska relationer kan i slutändan fördjupa vår förståelse av neurologiska sjukdomar som påverkar rörelse, motivation eller båda, fortsätter Maya Molinari.
En kombination av avancerade metoder
Forskargruppen använde en kombination av avancerade tekniker, inklusive tvåfotonmikroskopi för att mäta nivåerna av serotonin i realtid och optogenetik för att kontrollera specifika nervceller med ljus. De här metoderna gjorde det möjligt att kartlägga hur dopamin indirekt påverkar de basala gangliernas utflöde.
Forskarna mätte SNr-neuroners aktivitet och frisättningen av GABA, och använde läkemedel som riktar sig mot dopamin- och serotoninreceptorer för att visa hur dopamin indirekt reglerar GABA-frisättning via serotonin och för att undersöka interaktionen mellan dessa signalsubstanser.
Nästa steg
Målet är att ta förstå hur dopamin-serotonin-interaktioner påverkar sjukdomstillstånd som Parkinsons, där förlust av dopaminproducerande celler stör de basala gangliernas kretsar.
− Vi kommer att undersöka om förändringar av denna interaktion förbättrar kretsfunktionen eller motoriska symtom. Dessutom ska vi utreda om liknande vägar finns i andra hjärnområden kopplade till motivation, belöning och humör, vilket kan öka den kliniska relevansen, säger Anders Borgkvist.
Publikation
Dopamine and serotonin cotransmission filters striatonigral synaptic activity via 5-HT1B receptor activation.
Molinari M, Aaltonen A, Lieberman OJ, Sulzer D, Santini E, Borgkvist A
Sci Adv 2025 Nov;11(45):eadx4577