Studien kan öppna vägen för att behandla olika former av förvärvad epilepsi och anfall som härrör från hjärnskador orsakade av trauma, infektion eller tumörer i hjärnan.
Sedan 1893 har forskare känt till mystiska strukturer som kallas perineuronala nätverk lindade runt nervceller, men funktionen hos dessa nätverk var okänd. En grupp forskare från University of Virginia ledd av Harald Sontheimer (Harald Sontheimer) bestämde emellertid att dessa nätverk modulerar elektriska impulser i hjärnan. Dessutom fann de att kramper kan inträffa när nätverk löses upp. Resultaten av arbetet publicerades i tidskriften Nature Communications.
Forskarna gjorde ursprungligen denna upptäckt hos möss som lider av epilepsi orsakad av en dödlig hjärncancer som kallas glioblastom, vars första symptom ofta är anfall. Glioblastom är den enda cancer som kan växa i rymden. Eftersom skallen blockerar cancern från att expandera utåt, producerar tumören ett överskott av en excitatorisk kemisk neurotransmittor (glutamat) som dödar närliggande friska celler för att göra plats för tillväxt.
Förutom glutamat utsöndrar tumören ett enzym som förstör den omgivande extracellulära matrisen, en gelliknande substans som håller hjärncellerna på plats. Glioblastom är mycket cancerogena och är kända för att kunna spridas i kroppen. Det utsöndrade enzymet är en slags kniv som skär igenom cancerceller och låter dem röra sig fritt.
Till sin förvåning såg forskare också enzymet attackera de perineuronala nätverken som var inslagna kring GABA-hämmande nervceller (gamma-aminosmörsyra) som hjälper till att förhindra kramper.
Den italienska neurovetenskapsmannen Camillo Golgi upptäckte först perineuronala nätverk 1893, men då missförstod han deras funktion. Golgi kallade nätverken en "korsett" och sa att de troligen störde utbytet av meddelanden mellan nervceller. Sontheimers studie motbevisar detta. Forskaren fann å andra sidan att nätverk stöder meddelanden. Neuroner täckta av perineuronala nät har en lägre membrankapacitet och förmågan att lagra en elektrisk laddning, vilket innebär att de kan avfyra en puls och ladda upp till två gånger snabbare än neuroner som inte är i nätverk.
När de plötsligt tappar sina perineurala nätverk kan resultaten vara katastrofala: Genom att applicera detta enzym på en hjärna utan tumör såg forskare att den mycket enzymatiska nedbrytningen av perineurala nätverk var tillräcklig för att provocera anfall - även när neuronerna förblev intakta.
Forskare fokuserar nu på hur perineurala nätverk kan spela i andra former av förvärvad epilepsi - till exempel från huvudtrauma eller hjärninfektion - som kommer att föra dem närmare att skapa ett effektivt läkemedel.
Kampanjvideo:
”Vi har löst det 125 år gamla neurologiska mysteriet! Det är vad grundläggande vetenskap är - att hålla ett öppet och uppmärksamt sinne och svara på gamla och nya frågor, säger Sontheimer.
Enligt Världshälsoorganisationen lider mer än 50 miljoner människor världen över av epilepsi, varav en tredjedel inte är mottagliga för kända antiepileptiska behandlingar.
Dmitry Mazalevsky
