Calcium er afgørende for alle hjernens funktioner. Men nu har forskere på Københavns Universitet opdaget, at det ellers så vigtige stof ikke – som ellers hidtil antaget - påvirker hjernecellernes energi-stofskifte. Opdagelsen bringer forskerne tættere på at forstå sygdomme i hjernen som for eksempel migræne, autisme og Parkinsons sygdom og giver vigtig viden om, hvad der sker i den aldrende hjerne.

Opdagelsen er netop publiceret i det anerkendte tidsskrift Journal of Neuroscience. - Min gruppe undersøger nervecellernes stofskifte for at forstå hele hjernens metabolisme, fortæller postdoc Claus Mathiesen fra Center for Sund Aldring på Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet. - Vi er faldet over det overraskende resultat, at måden neuronerne, altså nervecellerne, skaber og bruger energi, er smartere end tidligere forsøg i reagensglas med væv og biokemi ellers tyder på. Den smartere og enklere regulering af hjernens energi-produktion er en fordel for hjernen, som kan fungere efter behov og ikke er afhængig af kompleks biokemisk signallering, siger Claus Mathiesen. Forskere fra Københavns Universitet har opdaget, at hjernen laver energi udfra simpelt behov og ikke gennem sindrige signalveje. Hver nervecelle har sit eget lille kraftværk, mitokondrierne, som producerer cellens energi, ATP, ved hjælp af ilt og sukker. Alle de molekyler, som cellen enten har brug for eller skal skille sig af med, bliver sluset ind og ud gennem celle-membranen ved hjælp af sindige, biokemiske slusesystemer, der reagerer på lige så sindrige biokemiske signalleringer.

High-tech udstyr afslørede calcium-uafhængighed

- Med vores 2-photon-udstyr, som er et særligt imaging-redskab, kan vi tydeligt se ind i hjernen, og der se, at calcium-niveauet stiger, når der er hjerneaktivitet, uddyber Claus Mathiesen. - Calcium sætter gang i alle hjernens reguleringer, udbygninger, reparationer og så videre. Men lige når det drejer sig om energistofskiftet i nervecellerne, om at lave energi-molekylet ATP ud fra ilt og sukker, så kan det sagtens ske uden calcium. Claus Matthiesens forskergruppe har arbejdedet med avanceret målinger af hele hjernens aktivitet og stofskifte i dyremodeller helt ned på celle-niveau. Her kunne forskerne se, at hjernecellernes produktion af ATP forblev upåvirket af, at de forhindrede calcium i at komme ind. Det viser en forskel på at studere hele hjernen i levende væsner og på at se på vævsprøver i en kolbe i laboratoriet. - Vi blev ret overraskede over resultatet, da forsøg med celleprøver i reagensglas har vist, at calcium spiller en rolle for energistofskiftet. Det er jo dybt interessant, at der er så stor en funktionsforskel på en prøve og det levende organ, siger Claus Mathisen. - I stedet er det selve forbruget af ATP, der sætter gang i produktionen af ATP under forbrug af ilt, der styrer cellernes arbejde med at pumpe salte over cellemembranen.

Fejl i hjernens stofskifte

- Opdagelsen hjælper os med at forstå mere omkring hele hjernens stofskifte, og hvordan hjernen virker som et organ. Det er viden, som kan hjælpe os med at afdække årsagerne til de sygdomme i hjernen, som opstår, når dele af hjernens celler pludselig dør eller begynder at virke forkert og uhensigtsmæssigt, som migræne eller Parkinsons. Autisme opstår for eksempel, fordi nogle dele af hjernen energimæssigt set er hyperaktive, mens andre næsten er i dvale, og det viser, at den sunde hjerne skal være i en perfekt energimæssig balance for at fungere, understreger Claus Matthisen. Kilde: KU