8. november 2019

Stresshormon hjælper med at styre hjernecellers døgnrytme

Døgnrytme

Forskere fra Københavns Universitet har påvist, hvordan hjernens døgnrytme hos rotter blandt andet styres af stresshormonet corticosteron – hos mennesker kaldet cortisol. Det er sket ved hjælp af en helt ny metode i form af indopererede mikropumper.

I takt med at dag bliver til nat, og nat bliver til dag, følger langt de fleste levende organismer også en fast døgnrytme, som styrer alt fra søvnbehov til kropstemperatur.

Et sådant indre ur findes hos alt fra bakterier til mennesker og styres af nogle helt bestemte arveanlæg, kendt som klokkegener.

I hjernen er klokkegener særligt aktive i den såkaldte suprachiasmatiske kerne. Den sidder lige over det punkt, hvor synsnerverne krydser og sender signaler til hjernen om omverdenens lysniveau. Herfra regulerer den suprachiasmatiske kerne rytmen for en række andre områder i kroppen, blandt andet i lillehjernen og i hjernebarken.

Det er enormt interessant rent videnskabeligt. For det betyder, at vi har to systemer – nervesystemet og hormonsystemet – som taler fuldstændig sammen og påvirker hinanden.

Lektor Martin Fredensborg Rath

De tre områder i hjernen er imidlertid ikke kædet sammen af nerveceller, og det fik forskere fra Københavns Universitet til at undre sig. Ved hjælp af forsøgsrotter har de nu påvist, at døgnrytmen styres ved hjælp af signalstoffer i blodet, såsom stresshormonet corticosteron.

”Hos mennesker er hormonet kendt som cortisol, og selvom rotters søvnrytme er omvendt af vores, har vi i bund og grund det samme hormonelle system,” siger lektor Martin Fredensborg Rath fra Institut for Neurovidenskab.

Han forklarer, at forskningen i klokkegener i de seneste år har fået stadigt større videnskabeligt fokus. Blandt andet efter at tidligere videnskabelige forsøg klokkegener har fundet sammenhæng mellem depression og forstyrrelser i kroppens døgnrytmer.

Ny metode med medicinske mikropumper

I forsøget med stresshormonet corticosteron fjernede forskerne den suprachiasmatiske kerne hos en række rotter. Det fik som forventet døgnrytmen i dyrene til at forsvinde.

Blandt andet gik rotternes kropstemperatur og aktivitetsniveau fra et varierende udtryk til en mere konstant tilstand. Det samme var tilfældet med den ellers rytmiske hormonproduktion.

Histologi af rottehjerne — Tværsnit af rottehjerne. For at sikre sig, at den suprachiasmatiske kerne var blevet deaktiveret korrekt, undersøgte forskerne efterfølgende flere histologier som denne.

Til gengæld blev døgnrytmen i lillehjernen genoprettet, når rotterne efterfølgende fik indopereret en særlig programmerbar mikropumpe, som normalt anvendes til at dosere medicin i bestemte mængder.

I dette tilfælde brugte forskerne imidlertid pumpen til på forskellige tidspunkter på døgnet at udsende nøje afmålte doser af corticosteron, svarende til dyrenes naturlige rytme.

”Der er ikke nogen, der har brugt de her pumper til noget lignende før. Så rent teknisk var vi her inde på noget helt nyt,” fortæller Martin Fredensborg Rath.

Af samme grund måtte forskerne igennem cirka et år udføre en lang række kontrolforsøg for at sikre sig, at den nye metode var brugbar.

Samspil mellem nerveceller og hormoner

Den nye metode gav som nævnt pote. Med den kunstige tilførsel af corticosteron kunne forskerne igen aflæse en rytmisk aktivitet af klokkegener i lillehjernen hos rotterne. Også selvom deres suprachiasmatiske kerne var blevet fjernet.

”Det er enormt interessant rent videnskabeligt. For det betyder, at vi har to systemer – nervesystemet og hormonsystemet – som taler fuldstændig sammen og påvirker hinanden. Alt sammen over et rimeligt stramt 24-timers-program,” siger Martin Fredensborg Rath.

Med forsøgsresultaterne og den nye metode i værktøjskassen er forskernes næste skridt på samme vis at undersøge andre rytmiske hormoner, blandt andet fra skjoldbruskkirtlen.

Forskningsartiklen for corticosterons betydning for døgnrytmen, “Rhytmic release of corticosterone induces circadian clock gene expression in the cerebellum”, er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Neuroendocrinology.

Studiet har modtaget støtte fra Novo Nordisk Fonden og Carlsbergfondet.