Publicerad: 2025-01-22 09:02 | Uppdaterad: 2025-01-22 09:31

Ny studie kopplar dopamin till autismsymptom

gruppfoto på forskargruppsledare och doktorander i deras labb.
Från vänster till höger: Anders Borgkvist, Maya Molinari, Emanuela Santini, Josep Carbonell, Alina Aaltonen.

Forskare vid Karolinska Institutet avslöjar nya insikter om mekanismerna bakom autismspektrumstörning (ASD). Studien, som nyligen publicerats i Cell Reports, undersöker hur förändringar i dopamin (DA) neurotransmission i hjärnan bidrar till de beteendemässiga symptomen på autism.

porträttbild
Emanuela Santini.

Autism diagnostiseras baserat på beteenden som varierar kraftigt mellan individer och ofta överlappar med andra tillstånd, vilket gör det svårt att ställa en korrekt diagnos. Studien fokuserar på en musmodell av ASD med förhöjda nivåer av eukaryot initieringsfaktor 4E (eIF4E), ett protein som spelar en avgörande roll i processen att översätta genetisk information till proteiner.

– Vår studie visar att möss med en autismriskgen, eIF4E, har minskad frisättning av dopamin, en kemisk budbärare (eller neurotransmittor) som är viktig för motivation, inlärning och rörelse, säger Emanuela Santini, forskare vid institutionen för neurovetenskap och sisteförfattare till artikeln.

Med hjälp av toppmoderna tekniker som optogenetik, som använder ljus för att styra specifika hjärnkretsar, spårade forskarna problemet till minskad aktivering av nikotinreceptorer av acetylkolin, en annan signalsubstans som är viktig för beslutsfattandet.

Studien hjälper till att förklara den neurobiologiska grunden för beteendemässig rigiditet/inflexibilitet, en vanlig utmaning vid autism.

Varför är resultaten viktiga?

Det är viktigt att förstå hur hjärnans kretslopp och neuronernas kommunikation förändras vid autism.

‒ Våra resultat visar att basala ganglierna – en hjärnkrets som reglerar adaptivt beteende och motoriska funktioner – påverkas vid autism, med störningar i hur dopamin och acetylkolin samverkar, förklarar Emanuela Santini.

Dessa resultat ger en inblick i de hjärnmekanismer som ligger bakom beteendemässig rigiditet/inflexibilitet vid autism, vilket potentiellt kan underlätta framtida diagnostiska metoder.

Heltäckande metod

Forskarna använde sig av en heltäckande metod som kombinerar genetik, beteendeanalys, synaptisk fysiologi och avbildningstekniker. De mätte dopaminfrisättning hos möss med mutation i eIF4E-genen, som är viktig för att skapa nya proteiner. Mutationer i denna gen har kopplats till autism hos patienter. Dessa möss har autismliknande beteenden, såsom svårigheter att anpassa sig till förändringar, repetitiva handlingar och sociala utmaningar, vilket gör dem till en värdefull modell för att studera autism.

Porträttbild, närbild.
Anders Borgkvist. Foto: Ossian Borgkvist

‒ Vi använde optogenetik för att förstå varför dopaminfrisättningen var reducerad hos ASD-möss. Vi aktiverade dopamin- eller acetylkolinneuroner och fann att dopaminfrisättningen som utlösts av acetylkolinneuroner var reducerad," förklarar Anders Borgkvist, forskare vid samma institution och medförfattare till studien.

Teamet använde sedan avbildningstekniker för att mäta acetylkolinnivåerna och kalciuminflödet. Kalcium är avgörande för frisättning av signalsubstanser. Hos eIF4E-mössen försämrades bindningen av acetylkolin till dopaminaxonerna, vilket ledde till ett minskat kalciuminflöde. Genom att öka kalcium återställde dopaminfrisättningen, vilket visade att problemet ligger i nikotinreceptorernas funktion.

Nästa steg

‒ Våra resultat tyder på att beteendemässig rigiditet/inflexibilitet vid autism beror på brister i kommunikationen mellan dopamin och acetylkolin i basala ganglierna. Vi kommer att fortsätta undersöka hur detta påverkar andra delar av hjärnan, säger Anders Borgkvist.

– Detta ökar inte bara vår förståelse av ASD utan banar också väg för innovativa terapeutiska metoder som avsevärt kan förbättra livet för de som drabbats, tillägger Emanuela Santini.

Studien, utförd vid Karolinska, involverade också forskare från Columbia University och University of California San Francisco i USA. Den finansierades huvudsakligen av Vetenskapsrådet, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Olle Engkvists Stiftelse och StratNeuro vid Karolinska Institutet.

Publikation

Dysregulated acetylcholine-mediated dopamine neurotransmission in the eIF4E Tg mouse model of autism spectrum disorders.
Carbonell-Roig J, Aaltonen A, Wilson K, Molinari M, Cartocci V, McGuirt A, Mosharov E, Kehr J, Lieberman OJ, Sulzer D, Borgkvist A, Santini E
Cell Rep 2024 Dec;43(12):114997