Så skyddas hjärnan från stress och depression av motion
Fysisk aktivitet har en välgörande effekt på hjärnan, till exempel vid stress och depression. Det har dock inte varit känt hur denna skyddande effekt uppnås. Nu har forskare vid Karolinska Institutet i studier på möss visat att när muskler används renas blodet från ett ämne, som bildas vid stress och som är skadligt för hjärnan. Studien publiceras i den ansedda tidskriften Cell.
– Vi vet egentligen inte vad depression är, rent neurobiologiskt. I vår studie har vi bidragit med en pusselbit till den beskrivningen och vi har en förklaring till vad som sker biokemiskt när motion skyddar hjärnan från att skadas vid stress, säger Mia Lindskog, forskare vid institutionen för neurovetenskap vid Karolinska Institutet.
Det är sedan tidigare känt att proteinet PGC-1a1 (uttalas PGC-1alfa1) ökar i musklerna och stärker dem vid fysisk aktivitet. Forskarna har använt sig av en framavlad mus med höga nivåer av PGC-1a1 i musklerna, vilket innebär att dessa möss föds med vältränade muskler.
Forskarna utsatte dessa möss och vanliga möss för stressande miljö, så som höga ljud, blinkande ljus och omvänd dygnsrytm på oförutsägbara tider. Efter fem veckors mild stress hade vanliga möss utvecklat depressivt beteende, medan möss med vältränade muskler på genetisk väg inte hade några depressiva symtom.
– Vår forskningshypotes var att musklerna tillverkar något ämne som har en välgörande effekt på hjärnan. Men vi fann egentligen det rakt motsatta: vältränade muskler tillverkar ett enzym som renar kroppen från skadliga ämnen. Musklernas funktion i det här sammanhanget påminner alltså om njurens eller leverns, säger Jorge Ruas, forskargruppledare vid institutionen för fysiologi och farmakologi.
Bryter ner kynurenin
Forskarna upptäckte att möss med högre nivåer av PGC-1a1 i musklerna också hade högre nivåer av ett enzym som heter KAT, även det i musklerna. KAT bryter ner ämnet kynurenin, som bildas vid stress, till kynureninsyra, en substans som inte kan gå över från blodet till hjärnan. Den exakta funktionen av kynurenin är inte känd, men det har beskrivits hur höga nivåer av kynurenin har kunnat uppmätas hos patienter med psykisk sjukdom.
I den nu aktuella studien visade forskarna att när vanliga möss fick kynurenin, då fick de också ett deprimerat beteende, medan möss med ökade nivåer PGC-1a1 inte påverkades. I nästa led lyckades forskarna ringa in att PGC-1a1 aktiverar transkriptionsfaktorn PPAR, och detta leder till ökade nivåer av KAT, som alltså omvandlar det skadliga kynurenin till ett ämne som inte kan nå hjärnan.
– Det är möjligt att det här öppnar för en ny farmakologisk princip vid behandling av depression. Möjligen kan man försöka påverka funktioner i musklerna i stället för funktioner i hjärnan. Musklerna verkar ha en filtrerande effekt som om den aktiveras kan skydda hjärnan från sådant som skadar den och gör den sjuk, säger Jorge Ruas.
Drabbar 350 miljoner människor
Depression är en av de vanligaste psykiska sjukdomarna och ett folkhälsoproblem världen över. Världshälsoorganisationen (WHO) uppskattar antalet drabbade till 350 miljoner människor.
Den nu publicerade studien är finansierad med bidrag från bland andra AstraZeneca-Karolinska Institutets gemensamma center för translationell forskning, Novo nordisk Fonden, Petrus och Augusta Hedlund Stiftelse, Stockholms läns landsting, Karolinska Institutets strategiska forskningsprogram inom diabetes, Hjärnfonden, Svenska Diabetesförbundet, Stiftelsen för strategisk forskning (SSF), Vetenskapsrådet, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Åhlén-stiftelsen och Åke Wibergs stiftelse.
Publikation
Skeletal Muscle PGC-1a1 Modulates Kynurenine Metabolism and Mediates Resilience to Stress-Induced Depression
Leandro Z. Agudelo, Teresa Femenía, Funda Orhan, Margareta Porsmyr-Palmertz, Michel Goiny, Vicente Martinez-Redondo, Jorge C. Correia, Manizheh Izadi, Maria Bhat, Ina Schuppe-Koistinen, Amanda Pettersson, Duarte M. S. Ferreira, Anna Krook, Romain Barres, Juleen R. Zierath, Sophie Erhardt, Maria Lindskog & Jorge L. Ruas
Cell, online 25 September 2014