Proteinforskere er p氓 sporet af skizofreniens g氓de
Skizofreni er en sv忙r sygdom, som der stadig ikke findes nogen effektiv medicinsk behandling af. I et fors酶g p氓 at forst氓 pr忙cist, hvad der sker i hjernen hos et skizofrent menneske, har forskere fra Syddansk Universitet nu udf酶rt den hidtil grundigste analyse af proteinerne i hjernen p氓 rotter, der har f氓et hallucinerende stoffer, og det kan bane vejen for ny og forbedret medicin.
I Danmark lider ca. 20.000 mennesker af skizofreni, og selvom forskere i mere end 100 氓r har fors酶gt at forst氓 sygdommen, ved man stadig ikke, hvordan sygdommen opst氓r eller hvilke fysiologiske 忙ndringer, den for氓rsager i kroppen. L忙ger kan derfor ikke stille diagnosen ved at kigge efter specifikke fysiologiske 忙ndringer i patientens blod eller v忙v, men m氓 diagnosticere efter adf忙rdssymptomer.
I et fors酶g p氓 at finde skizofreniens fysiologiske signatur har forskere fra Syddansk Universitet foretaget rottefors酶g, som nu indikerer, at signaturen sidder i nogle bestemte, m氓lbare proteiner. N氓r man kender disse proteiner og ser, hvordan de hver is忙r opf酶rer sig i forhold til proteiner hos mennesker, der ikke er skizofrene, kan man begynde at udvikle en mere effektiv medicin.
Det er i sagens natur vanskeligt at studere hjerneaktiviteten hos skizofrene mennesker, og derfor benytter forskerne sig ofte af dyremodeller, n氓r de fors酶ger at forst氓 hjernens mysterier. Rottehjerner ligner menneskehjerner p氓 s氓 mange m氓der, at det giver mening at studere dem, n氓r man vil vide mere om menneskets hjerne.
Rotter f氓r skizofreni-lignende symptomer
Det st忙rkt hallucinerende stof phencyclidin (PCP), som ogs氓 kaldes 鈥漚ngel鈥檚 dust鈥�, giver en r忙kke symptomer i mennesker, der minder meget om skizofreni. 听
鈥漀氓r mennesker tager dette stof, oplever de mange af de samme reaktioner og symptomer som skizofrene mennesker, og derfor er det v忙rdifuldt at studere, hvordan rotter og rottehjerner reagerer, n氓r de f氓r PCP鈥�, forklarer Ole N酶rregaard Jensen, professor og leder af institut for Biokemi og Molekyl忙r Biologi.
Sammen med bl.a. Pawel Palmowski og Adelina Rogowska-Wrzesinska st氓r han bag en videnskabelig artikel om fundet, der er offentliggjort i det internationale tidsskrift Journal of Proteome Research.
De symptomer og reaktioner, som kan observeres hos b氓de mennesker og rotter, er fx bev忙gelsesm忙ssige forstyrrelser og nedsatte kognitive funktioner som fx nedsat hukommelse, forringet opm忙rksomhed og indl忙ringsevne.
鈥滷orskere har i flere 氓rtier arbejdet med at studere PCP-rotter, men man har ikke vidst, hvad der foregik i rotternes hjerner p氓 molekyl忙rt niveau. Det er vi, s氓 vidt vi ved, de f酶rste, der nu har kortlagt s氓 omfattende鈥�, siger Ole N酶rregaard Jensen.
PCP er et stof, der optages meget hurtigt af hjernen, og det er kun f氓 timer om at klinge af. Derfor gjaldt det for forskerne om at unders酶ge rotternes hjerneceller hurtigt efter, de fik det hallucinerende stof spr酶jtet ind i kroppen.
鈥滱llerede efter 15 minutter kunne vi se 忙ndringer i proteinerne i hjernen, og efter 240 minutter var det meste overst氓et鈥�, siger Ole N酶rregaard Jensen.
352 proteiner er p氓 spil
Forskerne p氓 Syddansk Universitet r氓der over noget af verdens mest avancerede udstyr til at studere proteiner, og det var ogs氓 i universitetets s氓kaldte massespektrometre, at de kunne studere proteinerne.
鈥漋i fandt 2604 proteiner, og vi s氓 忙ndringer i 352 af dem, som vi forbinder med behandlingen med PCP. Disse 352 proteiner vil det v忙re yderst interessant at studere n忙rmere for at se, om de ogs氓 忙ndres hos mennesker med skizofreni 鈥� og hvis det er tilf忙ldet, s氓 vil det selvf酶lgelig ogs氓 v忙re interessant at fors酶ge at udvikle et l忙gemiddel, der kan forhindre de protein-忙ndringer, der f酶rer til skizofreni鈥�, siger Ole N酶rregaard Jensen om forskernes opdagelse og om det arbejde, der ligger forude.
De 352 proteiner i rottehjernerne reagerede straks, da dyrene blev udsat for PCP. Groft sagt fik stoffet proteiner til at t忙nde eller slukke, hvor de ikke skulle t忙nde og slukke.听 Det satte gang i en k忙de af andre forstyrrelser i netv忙rket omkring proteinerne, fx 忙ndringer i stofskiftet og i calcium-balancen.
鈥滵et er alts氓 disse 352 proteiner, der er involverede i de 忙ndringer i hjernens receptorer og signalmoduler, som f氓r rotterne til at 忙ndre adf忙rd 鈥� og som formentlig er sammenlignelige med de 酶del忙ggende 忙ndringer, der sker i en skizofren hjerne鈥�, forklarer Ole N酶rregaard Jensen.
Protokollen til at studere rottehjernens proteiner med massespektrometri, som han og hans kolleger har udviklet, er ikke kun begr忙nset til skizofreni-studier 鈥� den kan ogs氓 bruges til at udforske andre sygdomme.
听
S氓dan gjorde forskerne
12 rotter blev brugt til fors酶get. Seks fik en spr酶jte med det hallucinerende stof PCP (10 mg/kg kropsv忙gt), og seks fik en spr酶jte med saltvand for at fungere som kontrolgruppe. Efter 15 minutter blev de f酶rste to dyr i hver gruppe aflivet, og p氓 under to minutter blev en pr酶ve af deres hjerne (frontal-lappen) udtaget og lynfrosset i flydende kv忙lstof. Efter hhv. 30 og 240 minutter skete det samme med de 酶vrige rotter.
Alle eksperimenter blev udf酶rt i henhold til danske og EU-regler for h氓ndtering af laboratoriedyr. Herefter blev de indsamlede v忙vspr酶ver underkastet forskellige massespektrometriske proteinanalyser. Analyserne afsl酶rede forskelle i proteinernes fosforyleringsgrad og derved i deres aktivitet, der m氓 formodes at v忙re blevet udl酶st af stoffet PCP.
Fortolkning af de meget komplekse proteindatas忙t viste, at PCP p氓virker en r忙kke processer i hjernecellerne og f酶rer til 忙ndringer i calcium-balancen i hjernecellerne, 忙ndringer i transport af stoffer ind og ud af cellerne, 忙ndringer i cellernes stofskifte og 忙ndringer i opbygningen af cellens indre skelet, cytoskelettet.
听
听
听
Forskningsarbejdet var et samarbejde mellem Syddansk Universitet, Teknologisk Institut og NeuroSearch A/S.
Projektet var st酶ttet af Villum Fonden og Uddannelses- og Forskningsministeriet (bevilling nr. 08-034107, Innovationskonsortiet 鈥漀ye l忙gemidler鈥�).
听
Kontakt: Ole N酶rregaard Jensen, institutleder, professor, Institut for Biokemi og Molekyl忙r Biologi. Tlf. 6011 2368. Email: jenseno@bmb.sdu.dk
Ref:
Palmowski P, Rogowska-Wrzesinska A, Williamson J, Beck HC, Mikkelsen JD, Hansen HH, Jensen ON. J Proteome Res. 2014.