Forskere finner magefølelsen vår

Rabies i magesekken lyder ikke så behagelig. Likevel har forskere sprøytet inn viruset i magen på rotter for å avsløre hvilke områder i hjernen det er som styrer magen – og dermed en ny måte å behandle smertefulle sykdommer på.

Rabies i magesekken lyder ikke så behagelig. Likevel har forskere sprøytet inn viruset i magen på rotter for å avsløre hvilke områder i hjernen det er som styrer magen – og dermed en ny måte å behandle smertefulle sykdommer på.

Shutterstock

I et laboratorium ved University of Pittsburgh i USA ligger ketaminbedøvede rotter på et operasjonsbord.

Forskere har nettopp skåret opp en av rottene, og nå setter de åtte sprøyter i magesekkveggen. Deretter syr de åpningen igjen og legger rotten i et isolasjonsbur. Rotten kommer senere til seg selv igjen, men det tar ikke lang tid før den dør. Sprøytene inneholder et dødbringende rabiesvirus, og det har vandret fra magen opp til rottens hjerne via nervebanene.

Nettopp virusets enestående evne til å finne veien til hjernen er grunnen til at forskerne har satt opp forsøket.

Selv om det lenge har vært kjent at hjernen og mage-tarm-systemet er koblet sammen, har ikke forskerne visst akkurat hvilke hjerneområder som signaliserer til magen. Men når forskerne skjærer opp rottens kranium, finner de rabiesviruset i hjernebarken og dermed de områdene av hjernen som har betydning for mage-tarm-sykdommer.

©

Hjernen styrer magens behov

Du spiser med tankene. Takket være rabies har forskere nå funnet de områdene i hjernebarken som holder styr på behovet vårt for å spise – og når vi skal stoppe igjen. Alt sammen styres med hard hånd av to sentre i hjernen.

Den rostrale insula gjør magen sulten (oransje)

Signaler fra insula i den sentrale delen av hjernen stimulerer fordøyelsen ved å skille ut enzymer og saltsyre i magesekken, mens sammentrekninger i musklene i mageveggen knar maten. I tillegg til fordøyelsen bidrar insula også til fysiske reaksjoner i sosiale sammenhenger, som hjertebank og sommerfugler i magen.

Hjernebark bremser etegildet (rødt)

De signalene som stopper fordøyelsen i magen, kommer fra den primære motoriske hjernebarken og den primære sensoriske hjernebarken. Områdene sitter rundt den rostrale insula. Signalene bremser magens muskelsammentrekninger og forhindrer at fordøyelsesstoffer blir skilt ut.

Magen snakker til hjernen

Forskerne kastet seg nå over å undersøke selve ruten. Hvordan vandret rabiesen fra magen til hjernen? De visste at mage-tarm-systemet sender beskjeder til hjernen ved å skille ut hormoner i blodomløpet, og at det sendes beskjeder via vagusnerven. Hormonene når via blodet fram til hjernen i løpet av noen minutter for å fortelle at vi er sultne eller mette. Og vagusnerven fungerer som en motorvei som gjør det mulig å sende beskjeder i løpet av millisekunder.

Motorveien går via fordøyelseskanalen og påvirker hjernen i mye høyere grad enn forskerne hittil hadde trodd. Fordøyelseskanalen fungerer som en hjerne i seg selv med mer enn 500 millioner nerveceller som via nervesystemet er forbundet til hjernen.

Vagusnerven er en av kroppens lengste nerver og vandrer ut i avkrokene av fordøyelsessystemet vårt. Den veien ga forskerne seg nå til å finstudere.

Fordøyelsen begynner i hjernen

Vagusnerven påvirker med alle forgreningene sine nesten alle indre organer. Den strekker seg fra hjernen, ned gjennom nakken, brystet og magen og når helt ned til tykktarmen.

Nerven danner en direkte bro mellom magen og hjernen og er helt avgjørende for at hjernen blir oppdatert om hvordan magen har det, og at magen kan motta direkte ordrer fra hjernen.

Informasjon går begge veier, og hjernen påvirker mage-tarm-systemet i minst like mye med en hop av bakterier som venter på å avlevere eller få beskjeder. De i alt trillioner av bakterier som finnes i mage-tarm-systemet, veier om lag en kilo, altså ikke så mye mindre enn en hjerne. Mange av bakteriene produserer signalstoffer som sendes opp til hjernen gjennom vagusnerven og det autonome nervesystemet. Det går i to gir: et raskt og et langsomt.

Det raske giret kalles det sympatiske nervesystemet. Det reagerer på akutte situasjoner, der den såkalte flukt-kamp-responsen setter kroppen i alarmberedskap. Når det sympatiske nervesystemet er aktivt, slår hjertet raskere. Kroppen sender så mye blod som mulig fra de indre organene, også magesekken, og ut i musklene, slik at vi kan yte maksimalt.

Det langsommere giret kalles det parasympatiske nervesystemet, som står for den såkalte hvil-og-fordøy-responsen. Det er aktivt når kroppen er i hvile og restituerer seg, og det stimulerer fordøyelsen ved å sende signaler ned til magesekken via vagusnerven. Dermed blir magens muskler aktivert, slik at de trekker seg sammen og knar innhold i magesekken.

Da forskerne skar opp rottehjernen, kunne de ved hjelp av et antistoff se rabies-infiserte nevroner fra magesekken lyse opp mellom de røde nevronene.

© David Levinthal og Peter Strick

For å finne ut hvor i hjernen de sympatiske og parasympatiske signalene sendes ned til magen fra, brukte forskerne fra University of Pittsburgh et rabiesvirus. Grunnen var for det første at rabies har lett for å vandre i nervesystem, og for det andre at viruset lett kan spores.

Da rabiesviruset hadde blitt sprøytet inn i rottenes magesekker, overlevde rottene i 90–115 timer. Like før døden inntraff, ble rottene bedøvet og behandlet med kjemikalier som bevarte nervesystemet. Deretter ble hjernen og ryggraden tatt ut, før forskerne gikk i gang med å undersøke de døde rottenes nervesystem.

For å finne syke nevroner brukte forskerne et spesiell kjemisk antistoff som spesifikt binder seg til nevroner med rabies og lyser opp under mikroskop. Antistoffet avslørte at rabiesen vandret opp gjennom vagusnerven via de nevronene som gir ordrer til muskler i magesekken og leverer fordøyelsessignaler fra hjernen til magen.

Ved enden av vagusnerven fant forskerne rabies i nevroner i hjernestammen. Oppdagelsen er interessant fordi spesielle nevroner i hjernestammen er forbundet med området av hjernebarken som kalles den rostrale insula, og som bearbeider følelser, følesanser, minner og stress.

Forskerne fant også spor av viruset i den mediale frontallappen, der blant annet langtidshukommelsen og evnen vår til å ta beslutninger sitter. Begge områder er med på å fortelle hjernen når vi er sultne, mette eller tørste, og om vi er varme eller fryser.

Rabies fant alternativ rute

For å finne områdene i hjernebarken som sender sympatiske signaler til magen – altså i det raske flukt-kamp-giret – klippet forskerne av vagusnerven på halvparten av forsøksrottene. Dermed ble rabiesen tvunget til å finne en annen veien.

Uten vagusnerven beveget viruset seg fra magesekken til to samlinger av nerveceller som kalles ganglia coeliaca. Nervecellene sender en rekke signaler inn i mage-tarm-systemet og leveren, galleblæren, nyrene og milten.

Derfra vandret rabiesen videre gjennom nerver i ryggraden og opp til hjernestammen, før den ankom hjernebarken.

Her fant forskerne rabies i et område som kalles den primære motoriske hjernebarken, og som sender signaler til muskler og styrer bevegelser i for eksempel hender, fingre og håndledd.

Området umiddelbart bak, som kalles den primære sensoriske hjernebarken, inneholdt også rabiesvirus.

Den primære sensoriske hjernebarken bearbeider sanseinntrykk både fra huden, for eksempel berøring, kulde, varme og trykk, og fra muskler, ledd og sener.

Magesår skal behandles i hjernen

Den nye kunnskapen om områdene i hjernebarken åpner for helt nye måter å behandle mage-tarm–sykdommer på.

Utviklingen av magesår er et godt eksempel på samspillet mellom det sentrale nervesystemet og bakteriene i magen, siden magesår er forbundet med stress.

Stress og infeksjon virker umiddelbart som to uavhengige årsaker, men sykdommen skyldes typisk en infeksjon med den sykdomsframkallende bakterien Helicobacter pylori. Bakteriens betingelser for vekst og trivsel er i høy grad påvirket av vagusnerven.

At hjernebarken kontrollerer parasympatiske signaler til magen – altså den langsommere hvil-og-fordøy-responsen – tyder også på at magesår kan skyldes psykosomatiske forhold. Det vil si at de mentale konfliktene eller psykiske kompleksene våre også påvirker magen, og det gjør det nærliggende å behandle sykdommen gjennom hjernen.

Forskerne bak studien framhever transkraniell magnetisk stimulering (TMS) som en opplagt mulighet.

TMS er en teknikk som ikke krever risikable hjerneoperasjoner, men i stedet bruker en kraftig elektromagnet til midlertidig å aktivere eller sette nevroner i et spesifikt område av hjernen ut av spill.

Elektromagneten plasseres på hodet til pasienten og danner et elektromagnetisk felt som sender en strømpåvirkning gjennom hjernen.

Metoden kan brukes til å aktivere sløve områder i hjernen eller sette uønskede signaler fra hjernen på pause. TMS har allerede vist seg lovende når det gjelder å behandle depresjon, stress og søvnmangel.

Nå er det mye som tyder på at mager med problemer også kan få hjelp av midlertidige kortslutninger og stimuleringer i hjernen.