31. maj 2021

ALS-udvikling kan være udløst af tabt netværksforbindelse i rygmarven

Nerveceller

Netværksforbindelserne mellem nerveceller i rygmarven ser ud til at spille en central rolle i udviklingen af den alvorlige sygdom ALS, viser et nyt studie fra Københavns Universitet. Studiet, der er baseret på en musemodel, kan ændre den måde, man tænker på sygdommen ALS, siger forskerne.

Scanning af mus med ALS — Rygmarven hos en mus med ALS. De grønne celler er de hæmmende interneuroner (Billede: Ilary Allodi)

ALS (Amyotrofisk lateral sklerose) er en meget alvorlig neurodegenerativ sygdom, hvor nerveceller i rygmarven, der kontrollerer muskler og bevægelser, langsomt dør. Der findes ingen effektiv behandling, og den gennemsnitlige levetid efter at have fået diagnosen ALS er normalt kort. På den baggrund er ny viden om sygdommen meget efterspurgt.

Nu har forskere fra Københavns Universitet fået nye indsigter i ALS ved at undersøge den tidlige udvikling af sygdommen i en musemodel.

”Vi har fundet ud af, at de netværk af nerveceller i rygmarven, der bliver kaldt hæmmende interneuroner, mister forbindelse til motorneuronerne, som er de nerveceller, der direkte styrer musklernes sammentrækning. Vi ved endnu ikke, om dette forårsager sygdommen. Men tabet af et hæmmende signal kunne forklare, hvorfor motorneuronerne ender med at dø i ALS,” siger førsteforfatter til det nye studie Ilary Allodi, adjunkt på Institut for Neurovidenskab.

Meget ALS-forskning har fokuseret på motorneuronerne, men forskerne på Københavns Universitet havde en anden tilgang.

”Det er kun naturligt, at motorneuronerne har fået stor opmærksomhed. Det styrer vores muskler, som er den centrale udfordring for ALS-patienter. Men her ville vi undersøge netværket af interneuroner i rygmarven, fordi de bestemmer motorneuronernes aktivitet. Vi fandt ud af, at tabet af forbindelse mellem de hæmmende interneuroner og motorneuronerne sker, før motorneuronerne dør, og derfor tror vi, at den tabte forbindelse kan være en medvirkende forklaring på, hvorfor motorneuronerne dør,” siger Ole Kiehn, forskningsleder af det nye studie og professor på Institut for Neurovidenskab.

Hurtige neuroner først

I ALS-patienter starter degenerationen typisk med de såkaldte hurtige motorneuroner og går derefter videre til andre motorneuroner. Det betyder, at nogle muskler og kropslige funktioner bliver påvirket før andre. Normalt mister patienter koordinering og hurtighed i deres bevægelser, før de bliver ramt på mere basale funktioner som vejrtrækning. Denne sammenhæng ser forskerne også i deres nye resultater.

”I vores musemodel, kan vi se, at tabet af netværksforbindelse først påvirker de hurtige motor neuroner, og derefter involverer de langsomme motorneuroner, og at det er en særlig type af hæmmende neuroner, de såkaldte V1 interneuroner, som mister forbindelserne til motor neuronerne,” siger ph.d.-studerende Roser Montañana-Rosell, der er delt førsteforfatter på det nye studie.

”Tabet af forbindelse fra V1 interneuroner til motorneuronerne leder til udvikling af en særlig gangforstyrrelse i den tidlige fase af sygdommen med lavere gang-hastighed og anderledes bevægelseskoordination i musene med ALS. Forstyrrelser som direkte hænger sammen med tabet af V1 interneuron-forbindelserne,” siger Ole Kiehn.

Større muligheder for tidlig intervention

Forskerne siger, at de tror de samme eller lignende biologiske mekanismer er tilstede i mennesker, men at det naturligvis skal bekræftes ved yderligere undersøgelser.

Med den nye forståelse af sygdommen håber Ilary Allodi, at forskning i signaleringsprocesserne kan afsløre, om det er muligt at reparere de tabte netværksforbindelse i ALS.

”Vi håber helt sikkert, at vores forskning kan tilbyde en ny måde at tænke over ALS-udvikling. Med et særligt fokus på interneuronerne kan vi i fremtidige eksperimenter måske forstærke signalerne fra interneuroner til motorneuroner og forsinke nedbrydelsen af motorneuroner på et tidligt tidspunkt” slutter Ilary Allodi.

Læs hele studiet i Nature Communications: “Locomotor deficits in a mouse model of ALS are paralleled by loss of V1-interneuron connections onto fast motor neurons”