Forskere finder vores mavefornemmelse
Rabies i mavesækken lyder ikke videre behageligt. Ikke desto mindre har forskere indsprøjtet virussen i maven på rotter for at afsløre, hvilke områder i hjernen der styrer maven – og dermed en ny måde til at behandle smertefulde mave-tarm-sygdomme.
Stress og depressioner er i årtier blevet behandlet i hjernen. Nu er turen kommet til mavesår.
I et laboratorium på University of Pittsburgh i USA ligger ketaminbedøvede rotter bevidstløse på et operationsbord.
Forskere har netop skåret en af rotterne op og skyder nu otte indsprøjtninger ind i mavesækkens væg. Derefter syr de åbningen sammen og lægger rotten i et isolationsbur.
Rotten kommer senere til sig selv igen, men der går ikke længe, før den dør. Sprøjterne indeholder en dødbringende rabiesvirus, som er rejst fra maven op til rottens hjerne via nervebanerne.
Netop virussens enestående evne til at finde vej til hjernen er grunden til, at forskerne har sat forsøget op.
Selvom det længe har været kendt, at hjernen og mave-tarm-systemet er forbundne, har forskerne ikke vidst, præcis hvilke hjerneområder der signalerer til maven.
Men da forskerne skærer rottens kranie op, finder de rabiesvirussen i hjernebarken og dermed de områder af hjernen, som har betydning for mave-tarm-sygdomme.
Hjernen styrer mavens behov
Du spiser med tankerne. Takket være rabies har forskere nu fundet de områder i hjernebarken, der orkestrerer vores behov for at spise – og hvornår vi skal stoppe igen.
Det hele styres med hård hånd af to centre i hjernen.
Rostral insula gør maven sulten (orange)
Signaler fra insula i den centrale del af hjernen stimulerer fordøjelsen ved at udskille enzymer og saltsyre i mavesækken, mens sammentrækninger i mavevæggens muskler ælter maden.
Ud over fordøjelsen bidrager insula også til fysiske reaktioner i sociale sammenhænge som hjertebanken og sommerfugle i maven.
Hjernebark bremser ædegildet (rød)
De signaler, der stopper fordøjelsen i maven, kommer fra den primære motoriske hjernebark og den primære sensoriske hjernebark. Områderne sidder spændt rundt om rostral insula.
Signalerne bremser mavens muskelsammentrækninger og forhindrer, at fordøjelsesstoffer bliver udskilt.
Maven taler til hjernen
Forskerne kastede sig nu over at undersøge selve ruten. Hvordan rejste rabies fra maven til hjernen?
De vidste, at mave-tarm-systemet sender beskeder til hjernen ved at udskille hormoner i blodomløbet, og at der sendes beskeder via vagusnerven.
Hormonerne når via blodet frem til hjernen i løbet af nogle minutter for at fortælle, at vi er sultne eller mætte. Og vagusnerven agerer motorvej, som gør det muligt at sende beskeder i løbet af millisekunder.
Motorvejen går via fordøjelseskanalen og påvirker hjernen i langt højere grad, end forskerne hidtil havde troet. Fordøjelseskanalen fungerer som en hjerne i sig selv med mere end 500 millioner nerveceller, der via nervesystemet er forbundet til hjernen.
Vagusnerven er en af kroppens længste nerver og vandrer ud i afkrogene af vores fordøjelsessystem. Den vej gav forskerne sig nu til at nærstudere.
Fordøjelsen begynder i hjernen
Vagusnerven påvirker med alle sine forgreninger næsten alle indre organer. Den strækker sig fra hjernen, ned gennem nakken, brystet og maven og når helt ned til tyktarmen.
Nerven danner en direkte bro mellem maven og hjernen og er altafgørende for, at hjernen bliver opdateret om, hvordan maven har det, og at maven kan modtage direkte ordrer fra hjernen.
Informationerne går begge veje, og hjernen påvirker mave-tarm-systemet i mindst lige så høj grad med en hob af bakterier, der venter på at aflevere eller få beskeder.
De trillioner af bakterier, der i alt findes i mave-tarm-systemet, vejer ca. et kg, hvilket er nogenlunde det samme som hjernens vægt.
Mange af bakterierne producerer signalstoffer, der sendes op til hjernen igennem vagusnerven og det autonome nervesystem. Det kører i to gear: et hurtigt og et langsomt.
Det hurtige gear kaldes det sympatiske nervesystem. Det reagerer på akutte situationer, den såkaldte fight or flight-respons, der sætter kroppen i alarmberedskab.
Når det sympatiske nervesystem er aktivt, slår hjertet hurtigere. Kroppen sender så meget blod som muligt væk fra de indre organer, inklusive mavesækken, og ud i musklerne, så vi kan yde maksimalt.
Det langsommere gear kaldes det parasympatiske nervesystem – den såkaldte rest and digest-respons. Det er aktivt, når kroppen er i hvile og restituerer, og stimulerer fordøjelsen ved at sende signaler ned til mavesækken via vagusnerven.
På den måde bliver mavens muskler aktiveret, så de trækker sig sammen og ælter sækkens indhold.
Da forskerne skar rottehjernen op, kunne de ved hjælp af et antistof se rabies-inficerede neuroner fra mavesækken lyse op mellem de røde neuroner.
For at finde ud af, hvorfra i hjernen de sympatiske og parasympatiske signaler sendes ned til maven, brugte forskerne fra University of Pittsburgh en rabiesvirus.
Grunden var for det første, at rabies har let ved at rejse i nervesystemer, og for det andet, at virussen let kan spores.
Da rabiesvirussen var blevet sprøjtet ind i rotternes mavesække, overlevede rotterne i 90-115 timer. Kort inden døden indtraf, blev rotterne lagt i bedøvelse og behandlet med kemikalier, der bevarede nervesystemet.
Derefter blev hjernen og rygraden pillet ud, inden forskerne gik i gang med at undersøge de døde rotters nervesystemer.
For at finde syge neuroner brugte forskerne et særligt kemisk antistof, der specifikt binder sig til neuroner med rabies og lyser op under mikroskop.
Antistoffet afslørede, at rabies kravlede op gennem vagusnerven via de neuroner, der normalt giver ordrer til muskler i mavesækken og leverer fordøjelsessignaler fra hjernen til maven.
For enden af vagusnerven fandt forskerne rabies i neuroner i hjernestammen.
Opdagelsen er interessant, fordi særlige neuroner i hjernestammen er forbundet med området af hjernebarken kaldet rostral insula, der bearbejder følelser, følesanser, minder og stress.
Forskerne fandt også spor af virussen i den mediale frontallap, hvor bl.a. langtidshukommelsen og vores evne til at tage beslutninger sidder.
Begge områder er med til at fortælle hjernen, hvornår vi er sultne, mætte, tørstige, har det for varmt eller fryser.
Rabies fandt alternativ rute
For at finde områderne i hjernebarken, der sender sympatiske signaler til maven – altså det hurtige fight or flight-gear – klippede forskerne vagusnerven over på halvdelen af forsøgsrotterne.
Dermed blev rabies tvunget til at finde en anden vej.
Uden vagusnerven bevægede virussen sig fra mavesækken til en samling af nerveceller kaldet celiac ganglia. Nervecellerne sender en række signaler ind i mave-tarm-systemet og leveren, galdeblæren, nyrerne og milten.
Derfra rejste rabies videre gennem nerver i rygraden og op til hjernestammen, inden den ankom til hjernebarken.
Rabies afslører genvej til hjernen
Forskerne brugte rabies til at identificere, hvilke områder i hjernen der kontrollerer maven. Virussen er mester i at finde vej, og ved at sprøjte den ind i maven kunne forskerne følge dens rute gennem nervesystemet.
Budbringere vælger vagusnerven
Når rabies bliver sprøjtet ind i mavesækken, rejser virussen igennem det parasympatiske nervesystem. Det vil sige igennem nerveceller i vagusnerven og ankommer til et lille område i hjernestammen kaldet NTS (nucleus solitary tract), inden det når frem rostral insula og den mediale frontallap.
Plan B-rute rejser i rygraden
Hvis vagusnerven er beskadiget, finder virussen i stedet vej gennem det sympatiske nervesystem – først fra maven til en samling nerveceller kaldet celiac ganglia i solar plexus, herfra rejser virussen videre gennem neuroner i rygraden op til først hjernestammen, så hjernebarken.
Ruten afgør destination i hjernen
Virussen lander forskellige steder i hjernen, alt efter hvilken rute den tager. Via det parasympatiske nervesystem lander rabies i hjernebarkens insula og den mediale frontallap. Via omvejen gennem det sympatiske nervesystem er destinationen den primære sensoriske og også den primære motoriske hjernebark.
Her fandt forskerne rabies i et område kaldet den primære motoriske hjernebark, der sender signaler til muskler og styrer bevægelser i fx hænder, fingre og håndled.
Området umiddelbart bagved, kaldet den primære sensoriske hjernebark, indeholdt ligeledes rabiesvirus.
Den primære sensoriske hjernebark bearbejder, hvad huden sanser, fx berøringer, kulde, varme, tryk, smerte eller sansninger fra muskler, led og sener.
Mavesår skal behandles i hjernen
Det nye kendskab til områderne i hjernebarken åbner for helt nye behandlingsmuligheder for mave-tarm-sygdomme.
Udviklingen af mavesår er et godt eksempel på samspillet mellem det centrale nervesystem og mavens bakterier, da mavesår er forbundet med stress.
Stress og en infektion virker umiddelbart som to uafhængige årsager, men sygdommen skyldes typisk en infektion med den sygdomsfremkaldende bakterie Helicobacter pylori.
Bakteriens betingelser for vækst og trivsel er i høj grad påvirket af vagusnerven.
At hjernebarken kontrollerer parasympatiske signaler – altså den langsommere rest and digest-respons – til maven, understøtter, at mavesår kan skyldes psykosomatiske forhold.
Det vil sige, at vores mentale konflikter eller psykiske komplekser også påvirker mavens tilstand, og det gør det relevant at behandle sygdommen igennem hjernen.
Forskerne bag undersøgelsen fremhæver transkraniel magnetisk stimulering (TMS) som en oplagt mulighed.
TMS er en teknik, som ikke kræver risikable hjerneoperationer, men i stedet bruger en kraftig elektromagnet til midlertidigt at aktivere eller sætte neuroner i et specifikt område af hjernen ud af spil.
Elektromagneten placeres på hovedet af patienten og danner et elektromagnetisk felt, som sender en strømpåvirkning gennem hjernen.
Metoden kan bruges til at aktivere sløve områder i hjernen eller sætte uønskede signaler fra hjernen på pause. TMS har allerede vist lovende potentiale til at behandle depression, stress og søvnmangel.
Nu tyder meget på, at lidende maver ligeledes kan få gavn af midlertidige kortslutninger og stimuleringer i hjernen.