En ny studie med deltagare från Central Institute of Mental Health i Mannheim visar hur tillväxtfaktorn erytropoietin (EPO) skyddar och regenererar nervceller i hjärnan. I synnerhet interneuronernas viktiga roll har nu klargjorts. Resultaten kan potentiellt vara av betydelse för neuropsykiatriska störningar och möjliggöra nya terapeutiska tillvägagångssätt i framtiden.
Neuropsykiatriska sjukdomar, som schizofreni, multipel skleros, depression eller autismspektrumstörningar, är förknippade med kognitiva störningar och en störd balans mellan excitation och inhibition i hjärnan. EPO främjar inte bara bildandet av röda blodkroppar, utan skyddar och regenererar även nervceller i hjärnan.
EPO skulle därför kunna spela en viktig roll för att lindra neuropsykiatriska störningar, eftersom studier på unga möss ger information om hur EPO kan bidra till att reparera och upprätthålla transkriptionella nätverk i hippocampus och synaptiska strukturer på pyramidala nervceller. Tidigare har man dock inte förstått hur EPO reglerar excitatoriska synapser som involverar interneuron. Interneuroner är nervceller i det centrala nervsystemet som sammankopplar andra nervceller.
Molekylär atlas över interneuron i hippocampus
I en studie som nu publiceras i tidskriften Molecular Psychiatry har ett internationellt forskarlag, inklusive Central Institute of Mental Health (CIMH) i Mannheim, kunnat påvisa dessa kopplingar. Genom att analysera cirka 12 000 transkriptomiska kärndata från enskilda celler kunde forskarna skapa en omfattande molekylär atlas över hippocampala interneuron och identifiera 15 interneuronundertyper.
Vi undersökte sedan molekylär ombyggnad under så kallad rekombinant human (rh)EPO och fann att de primära molekylära förändringarna påverkar hur gener aktiveras och därmed har en inverkan på viktiga processer i hjärnan”, säger prof. dr Hannelore Ehrenreich, chef för forskningsgruppen Experimental Medicine vid CIMH. Forskaren har undersökt EPO:s roll i hjärnan under många år.
Interaktioner mellan nervceller påverkas
Forskarna fann särskilt att rhEPO förändrar strukturen i förbindelserna mellan nervceller, den synaptiska överföringen av signaler och nedbrytningen av molekyler i cellerna. Det verkar som om rhEPO påverkar interaktionen mellan vissa typer av nervceller, särskilt mellan pyramidceller och hämmande interneuroner.
Experimenten, som utförts både i laboratoriet och i levande möss, har visat att vissa grupper av nervceller, specifika populationer av interneuron, uppvisar mindre komplexa kopplingar och mindre synaptisk aktivitet när de exponeras för rhEPO. Förändringar i nyckelmolekyler som är viktiga för hjärnans plasticitet upptäcktes också.
Metaboliska processer och förmågan hos vissa grupper av interneuron att hämma andra neuroner försämras av rhEPO. ”Detta gör att pyramidcellen, en typ av neuron i hjärnan som är mycket viktig för kognitiva funktioner, presterar bättre”, kommenterar Dr. Manvendra Singh, en beräkningsbiolog som också deltog i studien.
”Sammanfattningsvis beror förbättringen av neuropsykiatriska symtom med rhEPO delvis på dess restriktiva kontroll av interneuroner, vilket underlättar återställandet av hälsosam konnektivitet och synapsutveckling”, säger Ehrenreich.
Resultaten är ett viktigt steg mot ytterligare förståelse av EPO:s interaktioner i hjärnan och kan bana väg för nya terapeutiska metoder för olika neuropsykiatriska sjukdomar.
Ytterligare information: Yasmina Curto et al, Erythropoietin restrains the inhibitory potential of interneurons in the mouse hippocampus, Molecular Psychiatry (2024). DOI: 10.1038/s41380-024-02528-2
