Musklernes kommunikation kan bane vejen for ny behandling af ALS

Sygdom og behandling 11. nov 2021 3 min Professor Jorge Ruas Skrevet af Kristian Sjøgren

Ny opdagelse viser, at muskelceller er i stand til at kommunikere med neuronerne ved hjælp af signalmolekylet neurturin. Neurturin kan muligvis blive en ny behandling mod blandt andet ALS og muskelaldring.

Interesseret i Sygdom og behandling? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Kroppens celler snakker konstant med hinanden.

Når muskler skal udføre en aktion, sender motorneuroner som eksempel besked til musklerne om, hvad de skal gøre, hvornår de skal trække sig sammen, og hvornår de skal slappe af.

Omvendt sender musklerne også en masse signalmolekyler ud i omgivelserne. Utrænede muskler sender blandt andet en masse inflammationssignaler ud i omgivelserne, og det er ikke så godt. Veltrænede muskler gør ikke det samme.

Det er velkendt, at motorneuronerne taler til musklerne, men det har længe været et spørgsmål, om musklerne også taler tilbage.

Det viser et nyt forskningsarbejde, at musklerne gør, og resultatet har langtrækkende kliniske implikationer.

”En sygdom som ALS er karakteriseret ved, at motorneuronerne taler mindre og mindre til musklerne, hvilket leder til lammelse, som i sidste ende tager livet af patienten. Vores tanke var, at hvis musklerne sender overlevelsessignaler tilbage til motorneuronerne, kan vi udnytte denne kommunikation til at fastholde samtalen mellem motorneuronerne og musklerne, og denne kunne udvikles til behandlinger, som kunne kurere ALS og reducere den muskelsvækkelse, som sker ved aldring,” fortæller en af forskerne bag det nye studie, professor Jorge Ruas fra Karolinska Institutet i Sverige.

Forskningen er offentliggjort i Cell Metabolism.

Mus fik forbedret deres kondi med 100 pct.

For nogle år tilbage undersøgte forskerne i Jorge Ruas' forskningsgruppe den molekylære signatur i netværkene skabt mellem neuronerne og muskelcellerne.

Her fandt de, at musklerne kan frigive molekylet neurturin, og at det leder til dannelsen af de neuromuskulære forbindelser mellem neuronerne og musklerne.

I det nye forskningsarbejde er forskerne gået skridtet videre og har undersøgt, hvilke andre effekter neurturin har i kroppen. Det har forskerne gjort ved at lave genetisk designede mus, som hele tiden frigiver neurturin fra musklerne.

Resultatet af forsøget er både overraskende og forbløffende.

Musenes muskler blev ekstremt energieffektive, hvilket viser, at neurturin ikke bare taler til de neuromuskulære forbindelser, men også har effekter på musklerne i sig selv. Effekten var markant.

”Musene fik øget deres evne til at motionere med 100 pct. De var meget slanke og med meget energikrævende muskler, som brugte alt energien fra fedtvævet,” forklarer Jorge Ruas.

Kommunikerer direkte med neuronens cellekerne

Den næste opdagelse kræver lidt mere forklaring, inden vi kommer til den.

Muskler er nemlig ikke bare muskler. Der findes forskellige slags muskler og dertilhørende forskellige slags motorneuroner. Langsomme muskler, der er udholdende, har langsomme motorneuroner (maratonløbere), mens hurtigere og eksplosive muskler tilsvarende har hurtige og eksplosive motorneuroner (bodybuildere).

I de genmanipulerede mus fandt forskerne, at musenes motorneuroner var skiftet til næsten udelukkende at være langsomme, så de matchede de langsomme muskelceller, der dramatisk forøgede musenes motionspotentiale.

Det interessante i den sammenhæng er, at den neuromuskulære forbindelse, der bliver påvirket af neurturin, sidder langt fra neuronens cellekerne, som bestemmer, om neuronen skal være langsom eller hurtig.

”Motorneuronernes cellelegemer og cellekerne sidder på rygraden, som kan være langt fra de muskler, de innerverer. Men neurturin bliver frigivet fra musklerne på den neuromuskulære forbindelse tæt på musklerne. Det vil sige, at på en eller anden måde når signalet hele vejen fra den neuromuskulære forbindelse til neuronens cellekerne. Det er meget interessant, fordi det beviser, at kommunikationen mellem muskler og neuroner går begge veje. Motorneuronerne sender signaler til musklerne, men musklerne taler også tilbage, og det kan påvirke neuronernes adfærd,” forklarer Jorge Ruas.

Neurturin kan muligvis hjælpe mennesker med ALS

Det interessante kliniske perspektiv i det nye studie er, at neurturin stimulerer til formationen af langsomme muskler med dertilhørende langsomme motorneuroner, og de er mere modstandsdygtige overfor degenerering i ALS.

Dertil kommer, at neurturin allerede fra naturens side er designet til at fungere uden for kroppens celler, så forskere skal end ikke udvikle et molekyle, som ligner neurturin. De kan nøjes med at bruges naturens egen udvikling i forsøget på at kurere ALS.

Det er netop også det, som forskerne er i færd med i et nyt forsøg, hvor de giver mus med ALS neurturin for at se, om det både kan nedsætte sygdomsprogressionen med ALS og lede til, at musene får et længere liv.

”Hvis det ikke virker blot at give musene neurturin, kender vi nu også til de involverede signalveje, og det kan muligvis lede til udvikling af andre former for behandling,” siger Jorge Ruas.

Kan modvirke effekten af aldring

Jorge Ruas fortæller, at der også er andre medicinske perspektiver i den nye opdagelse.

Muskulær dysfunktion er involveret i udvikling af en lang række sygdomme, hvor det kan være interessant at se på, om man kan rette op på eller forbedre muskelfunktionen ved hjælp af neurturin eller de signalveje, som molekylet er involveret i.

En af de interessante sygdomme kan i den sammenhæng være diabetes, fordi velfungerende muskler har et større potentiale for at optage sukker fra blodet end utrænede muskler. Større optag af sukker vil alt andet lige forbedre på manifestationen af diabetes.

En anden mulighed er inden for reparation af muskler efter en skade. Det kan være relevant ved operationer og ulykker, men også inden for sport.

”Det kan også være interessant at undersøge inden for aldring. Fra vi er i midten af 30'erne, mister vi omkring én pct. af vores muskelmasse om året, og det gør os mere skrøbelig og mere afhængige af andre. Der kan være nogle terapeutiske muligheder i at stimulere muskeldannelsen på en sund måde, som modvirker effekten af aldring,” siger Jorge Ruas.

Muscle-secreted neurturin couples myofiber oxidative metabolism and slow motor neuron identity” er udgivet i Cell Metabolism. I 2016 modtog Jorge Ruas støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet ”Molecular Mechanisms Regulating Skeletal Muscle Function and their Systemic Impact”.

Professor of Molecular Physiology and group leader for the Molecular and Cellular Exercise Physiology research group. Jorge Ruas received his Pharm.D....

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020