Serotonin er et af hjernens vigtigste signalstoffer - det er med til at regulere vores stemningsleje og spiller en afgørende rolle ved depressioner. Takket være ny forskning fra bl.a. Aarhus Universitet kan serotonin-kredsløbet i hjernen nu følges - præcis mens det sker.

04.01.2021 | Ib Salomon

Hjernen sender hele tiden signaler rundt. Nogle er elektriske, andre kemiske. Blandt de kemiske spiller serotonin en særdeles vigtig rolle. Stoffet er en neurotransmitter, der formidler signaler fra nervecelle til nervecelle, og mængden af serotonin er med til at definere vores stemningsleje. Ved depressioner har serotonin fx vist sig at være helt afgørende - serotonin spiller i det hele taget en nøglerolle i hjernens kemi.

"Men vi har haft det grundlæggende problem, at det er svært at følge direkte hvordan serotonin frigives, udveksles og genoptages i hjernecellerne. Serotonin-molekyler er så små, at de ikke kan ses i et mikroskop, så man har udviklet forskellige indirekte metoder, men de er ikke så nøjagtige", forklarer Steffen Sinning, lektor ved Institut for Retsmedicin. Han er en af forskerne bag et omfattende forskningsprojekt, hvis resultater netop er offentliggjort i tidsskriftet Cell.

Kan accelerere behandling af depressioner

Takket være en metode, som Steffen Sinning har været med til at udvikle, kan det nu med stor præcision lade sig gøre at følge serotonin-kredsløbet i hjernen helt ned på celle-niveau og vel at mærke, mens det finder sted, og det kan bl. a. være med til at accelerere behandlingen af depressioner, forudser Steffen Sinning.

Forskerne har fundet ud af, at de kan tilføre hjernecellerne et specialdesignet protein, som binder sig til serotonin og har den særlige egenskab, at det er fluorescerende, når der er mere serotonin til stede - det udsender med andre ord lys, og disse lyssignaler kan så måles i blandt andet mikroskoper.

"Så nu kan vi måle aktiviteten helt inde i cellerne og præcis mens den sker. Det er faktisk ret utroligt", siger Steffen Sinning. Forskningsprojektet er både internationalt og multidisciplinært, og Steffens Sinning har bidraget ved at være med til at modificere det protein, som bogstavelig talt får processerne med serotonin til at lyse op, ligesom han har bidraget til at vise, at man kan bruge det nye værktøj til at studere transport af serotonin ind og ud af nervecellerne. Det fluorescerende protein, som er en del af udgangsmaterialet for den nyudviklede serontonin-sensor blev i øvrigt i sin tid opdaget af en japansk forsker - i en vandmand!

Nu muligt med ekstrem høj tidsopløsning

Forskerne har udført en lang række forsøg med den nye metode. Nogle på skiver af stadig levende hjernevæv fra mus, andre på levende mus, som udsættes for begivenheder, der får hjernen til at udskille serotonin - i begge tilfælde er forskerne i stand til at følge signalernes vej mellem hjernecellerne og måle mængden af serotonin. Mus anvendes, dels fordi deres størrelse gør dem lette at håndtere, dels fordi processerne i musehjernen i høj grad ligner processerne i den mennskelige hjerne.

"Vi har også undersøgt, hvordan serotonin frisættes i de forskellige søvnstadier hos mus og kan eksempelvis se, at der frigøres mest, når musen er vågen og mindst, når den befinder sig i REM-søvn, altså drømmestadiet. Den slags var tidligere meget svært at studere med samme ekstremt høje tidsopløsning som vi kan nu med vores nyudviklede serotonin-sensor, siger Steffen Sinning. Om den nye metode siger han sammenfattende:

”Den giver os en mulighed for at studere hjerneprocesser involveret i basal adfærd og psykiatrisk sygdom meget mere direkte og i en hidtil uset detaljeringsgrad, hvilket giver os mulighed for at forstå både den raske og den syge hjerne bedre, og derved på sigt udvikle bedre behandlinger af eksempelvis depression”.

Bag om forskningsresultatet

Der er tale om grundforskning.

Samarbejdspartnere: Projektet er internationalt og multidisciplinært og involverer bl.a., University of California og Janelia Research Campus i USA.

Finansiering: Primært via amerikanske fonde, især Howard Hughes Foundation. Steffen Sinnings bidrag er finansieret gennem ansættelser på Yale University samt Institut for Retsmedicin, Aarhus Universitet.

Link til artiklen i Cell her.

Kontakt

Lektor Steffen Sinning, som arbejder med molekylær neurofarmakologi og biokemi
Aarhus Universitet, Institut for Retsmedicin
Mobil: 40 76 88 36
stsi@forens.au.dk