Skriv här det du söker efter!

Blodet – ett fönster till hjärnan

Illustration: Bigstock.

Antalet psykiska sjukdomar ökar under virusepidemier. En hypotes är därför att viruset på något sätt påverkar hjärnan. Eftersom man inte kan undersöka hjärnvävnaden hos levande människor undersöker Eleanor Coffeys forskningsteam blodet, då blodet är det organ som direkt kommunicerar med hjärnan.

Antalet psykiska sjukdomar ökar markant under epidemier och det finns en risk, om än statistiskt sett liten, för att den som blir utsatt för viruset bakom covid-19 kan drabbas av neurologiska skador och psykiska sjukdomar.

Hur uppstår sjukdomarna? Vilka skador ställer de till med? Hur mildrar man de långvariga bieffekterna? Det är de här frågorna Eleanor Coffey, forskningschef vid cellbiologin vid Åbo Akademi och vice direktör för Turku Bioscience Centre, fått Finlands Akademi-finansiering för att undersöka tillsammans med sin forskningsgrupp.

– Lyckligtvis fattade Finlands Akademi snabba beslut, säger Coffey.

Att virus förorsakar psykiska sjukdomar är ett fenomen som observerats sedan 1700-talet i samband med epidemier och pandemier. Under dessa epidemier och pandemier ser man den ökade förekomsten av schizofreni som särskilt framträdande. Även mödrar som drabbas av virus under graviditeten löper en förhöjd risk för att deras barn ska få psykiska skador.

– Det här kan man alltså observera i spanska sjukan, SARS 1, SARS 2, och så vidare. Tidigare coronavirusepidemier i Asien har också gett upphov till mentala sjukdomar.

Gruppbild med tolv personer.
Eleanor Coffey (fjärde fr.v.) med sin forskargrupp. Foto: Esko Keskioja.

Det finns inte någon klar kunskap om vad som får virusen att resultera i psykiska sjukdomar. Det som kallas blod-hjärnbarriären gör att inte allt som finns i blodet direkt når hjärnan men det är ändå klart att vissa typer av molekyler – utöver de för hjärnan nödvändiga ämnena syre, glukos och aminosyror – rör sig mellan blodomloppet och hjärnan.

– Man har nyligen kunnat påvisa att SARS-CoV-2-viruset kommer in i celler genom att binda till ett protein på cellhinnan. Proteinet heter ACE2 och det har uppträtt i stora mängder i hjärnan på virussmittade som uppvisat hjärnrelaterade symptom.

Blod istället för hjärnvävnad

Ett problem för forskningen är att man inte kan undersöka hjärnvävnad hos levande personer, utan man undersöker döda personers hjärnvävnad. Under dödsförloppet uppstår många processer i hjärnan som ändrar på vävnadernas karaktär och det gör det svårt att undersöka vilka mekanismer som påverkas och hur de påverkas i en levande virussmittad hjärna.

– Det vi tittar på istället är alltså blodet. Blodet i sig är ett organ, även om det är ett flytande sådant och inte på ett specifikt ställe placerad vävnadsmassa. Blodet är också det organ som har mest kontakt med hjärnan, trots blod-hjärnbarriären. Genom blodet kommunicerar hjärnan med de andra organen.

Blod-hjärnbarriären illustrerad som ett rör med blodkroppar i en miljö av neuroner.
Illustration av blod-hjärnbarriären. Illustration: Ben Brahim Mohammed/CC-BY-3.0.

– Vi gör en mycket djupgående analys av de proteiner som finns i blodet och jämför resultaten mellan friska människor, covid-19-smittade som får väldigt allvarliga symptom och covid-19-smittade som klarar sig med lätta symptom.

– Vi borde titta på dessa data under en längre tidsperiod, det vill säga med en långtidsuppföljning för att se om skillnaderna är beständiga men problemet är att vår finansiering är för en kort tid.

Virus och kropp/själ

Med risk för att hamna på ett sidospår: eftersom man kan visa att viruset genom biologiska mekanismer gör att människor drabbas av psykisk sjukdom (det är till exempel inte för att folk blir stressade och ängsliga av viruset som de utvecklar psykiska och neurologiska symptom, eller det är en möjlighet men det är inte det förloppet Coffey och hennes team undersöker), får man syn på en intressant dimension i att vara människa, nämligen att biologiska faktorer, som virus, möjligtvis kan ha en direkt verkan på ens psyke.

Det är förstås inga nyheter för någon som tänker till exempel på medicinska preparats inverkan på psyket, eller vilken typ av drog som helst, men då kanske man främst tänker på att man inför kemikalier till systemet som har den verkan de har tills den spolas ut (eller eventuellt åsamkar de permanent skada, som till exempel följderna av alkoholism). Men att man kan utveckla schizofreni av ett virus, och att det dessutom är så många som gör det att man kan se en signifikant ökning i antalet personer med just den sjukdomen efter en epidemi, är ett perspektiv som möjligtvis inte är så vanligt bland folk som inte är virologer eller psykiatrer.

Viruspartiklar syns som gula bollar med små, gröna, utstickande grenar mot en blå bakgrund.
SARS-CoV-2-viruspartiklar avbildade med transmissionelektronmikroskop av amerikanska National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIH/NIAID). Foto: AFP/Lehtikuva.

En dimension av det är att man då måste se psykiska störningar, sjukdomar, som inte enbart resultatet av en svår barndom eller någon traumatisk händelse: det finns alltså en rent biologisk dimension. Härmed förstås inte så att man varje gång måste växla från miljö till biologi som förklaringsmodell, men i det här sättet att se får miljö och biologi en intressant överlappande roll. Inget av det här är som sagt några nyheter för folk som tänkt på saken (redaktörn hör inte till dem).

– Psykiatrin är sedan länge medveten om den här kopplingen mellan virus och psykiska sjukdomar. Vi samarbetar genom Åbo universitetet med en forskningsgrupp vid Johns Hopkins som håller på med just de här sakerna. Den här typens forskning har tyvärr varken hög profil eller några ordentliga resurser någonstans i världen för tillfället, säger Coffey.

– Men vad vi alltså kan göra är att förklara en stor del av hjärnfunktionerna fysiskt. Det här har bland annat lärt neurovetenskapen förstå hur inlärning fungerar, något man ännu för inte en alls så lång tid tillbaka inte hade någon klar bild av.

Relaterar det här till spegelneuroner?

Foto av en apa.
Spegelneuroner upptäcktes på 1990-talet i samband med forskning kring nervceller specialiserade på rörelser, så kallade ”motorneuroner”. I experimentet studerades apor och man upptäckte av en slump att samma neuroner som avger nervimpulser då apan rörde sig på ett visst sätt även avgavs (speglades) då apan såg en människa röra sig på motsvarande sätt. Samma fenomen har konstaterats hos människor och anses ha en roll i inlärningsprocessen. Foto: Bigstock.

– Ja, just det. Forskningsteamet som kartlade ett relaterat fenomen fick Nobelpriset. Det handlar om hur olika typer av hjärnaktivitetssignaturer, -mönster och -celler aktiveras.

– Eller för att vara helt korrekt: Nobelpriset tilldelades de forskare som identifierade ”lägesceller”, inte spegelneuroner. Men fenomenen påminner om varandra. Lägescellerna har särskilda neuroner som kodar minnen som relaterar till plats, det vill säga hjärnans interna GPS. För varje minne som relaterar till en given plats aktiveras en särskild grupp celler i hippocampus. Det här som exempel på hur rumsligt minne kodas fysiskt.

Det här illustrerar en förbindelse mellan hjärnans fysiska uppbyggnad och vår miljö.

– Ja, och när det gäller virus och psyket så är det naturligtvis så att vi både utgörs av vår genetik och vår miljö.

Men i det här fallet så får alltså viruset roll av miljö, vilket jag har för mig att man till exempel som humanist inte spontant tänker?

– Nå, det går att tänka det som så att viruset har effekt på generna och då hålls viruset i samma fack som tidigare. Men samtidigt kan man nog prata om viruset som en del av miljön, det är därifrån det kommer. Vetenskapen är mycket trög med att acceptera något som ett faktum, man kräver väldigt mycket bevis innan man går med på något nytt. Det behöver inte vara fallet med enskilda vetenskapsmän men gäller nog vetenskapen, eller jag kanske bör precisera, naturvetenskaperna som helhet.

Men tillbaka till viruset: vad är den ni ser i blodet?

– Man kan hitta proteiner och enzymer som är aktiverade eller deaktiverade. Dessa är alltså små meddelanden från hjärnan till organen, och vice versa – och genom att studera mycket stora dataset kan vi eventuellt se vad som skett när någon fått svåra symptom av viruset.

Internationellt samarbete

Coffeys grupp samarbetar nu med både Johns Hopkins School of Medical Medicine i USA och universitetssjukhuset i Ulm i Tyskland.

– Orsaken till att vi nu när det gäller covid-19-forskning är en attraktiv samarbetspartner är att vi redan tidigare satte upp en plattform för klinisk forskning som gällde ett område i sambandet mellan blod och hjärna – det gällde forskning i Parkinsons sjukdom. Vi har en masspektrometer för ändamålet och ett robotiserat system för att handskas med proverna – en process som vore för arbetsdryg för att skötas manuellt. När covid-19-forskningen plötsligt blev aktuell hade vi alltså ett ”löpande band” på plats som gick att anpassa till virusforskningen. Det var alltså för vår del frågan om bra tajming, helt enkelt.

– Dessutom har vi helt nya analysmetoder för masspektrometrin. Metoden kallas DIA-BoxCart och är den mest djupgående masspektrometri-analysmetoden som finns. I korthet betyder det att vi får färre så kallade ”förlorade mätvärden”. Det är väldigt viktigt i immunologisk forskning som studerar blodet.

Forskningen Coffey nu gör skiljer sig från forskning hon annars hållit på med i och med att hon inte har någon egentlig hypotes, förutom att hennes grupp förväntar sig att de ska kunna se något i blodet.

– Annars har man alltså en rätt specifik idé om vad man vill testa och så gör man det. Men nu vet vi alltså inte vad vi ska hitta utan måste se på enorma datamängder för att luska ut vad som kan vara relevant. Vad man i nuläget vet är att de som drabbas av svåra symptom vid covid-19-smitta drabbas av en överreaktion hos immunförsvaret. Man kan identifiera antikroppar och enzymer som signalerar vad som sker i kroppen.

Annars har man alltså en rätt specifik idé om vad man vill testa och så gör man det. Men nu vet vi alltså inte vad vi ska hitta utan måste se på enorma datamängder för att luska ut vad som kan vara relevant.

– Och det vi vill undersöka är också skillnader mellan friska individer, smittade som klarat sig med lindriga symptom och smittade som drabbats svårt.

– Ett problem i början av forskningen var att folk som kom in till sjukhusen kom till första hjälpen i ett så akut skede att det inte var tillfälle att börja göra större test, de här patienterna behövde vård genast. Nu har vi grupper som satt upp system för att kunna göra bättre test när folk kommer in med symptom.


Masspektrometri

En masspektrometer är ett vanligt förekommande men dyrt instrument som finns i de flesta större kemiska laboratorium. (En snabb sökning på nätet gav en begagnad masspektrometer för 70 000 euro om någon i läsarkåren med stålar som ligger och skräpar råkar vara på hugget. Den som används av Coffeys team ligger på en halv miljon euro).

Med en masspektrometer kan man undersöka förhållandet mellan massa och laddning genom att jonisera samplet man undersöker. Genom att man känner till olika laddade partiklars beteende i eloch magnetfält kan man genom grafen över signalintensitet som masspektrometern presenterar bestämma vilka molekyler samplet består av.

När det gäller att analysera blodsampel i en masspektrometer för covid-19-forskning behövs dels stora förhandskunskaper, dels stor förfining i instrument och analysmetoder.

Foto på apparatur i ett laboratorium.
Masspektrometer. Foto: Michael Pereckas/CC-BY-2.0.

Blod-hjärnbarriären

Blod-hjärnbarriären kan beskrivas som ett slags mycket finmaskig sil som stänger ute större molekyler från att nå hjärnvävnaden genom blodomloppet. Det skyddar hjärnan från att skadas av gifter som man kan ha fått i sig till exempel genom matsmältning, genom tarmfloran eller infektioner, samtidigt som barriären som är ett system av blodkärl släpper igenom ämnen som hjärnan behöver för att fungera – det vill säga syre, glukos(socker) och aminosyror. Blod-hjärnbarriären är också en av orsakerna till att det är så svårt att konstruera välfungerande psykiatriska mediciner som hittar till exakt den del av hjärnan man vill att de ska nå.

 

Mitigating Mental Illness After Effects of COVID-19 Infection

Forskningsfinansieringen på 200 000 euro ges ur Finlands Akademis utlysning för forskning om covid-19. Forskningens syfte är att mildra långvariga bieffekter på mentala hälsan hos patienter som återhämtat sig från covid-19.

Forskningen utförs i samarbete med Rob Yolken vid Johns Hopkins School of Medicine, USA, och Marion Schneider vid universitetssjukhuset i Ulm, Tyskland.

De finansierade projekten behandlar SARS-CoV-2-viruset och den covid-19-epidemi som det orsakar, de samhälleliga konsekvenserna av epidemin samt förebyggande och/eller begränsning av epidemins negativa effekter.

Finlands Akademi vill genom denna prioriterade satsning stödja och påskynda forskning kring coronavirusepidemin och minskningen av dess effekter samt utnyttjandet av forskningsresultaten i samhället. Sammanlagt anvisades 8,45 miljoner euro för att finansiera specialutlysningen. Knappt 14 procent av delansökningarna beviljades.

Turku Bioscience Centre är Åbo Akademis och Åbo universitets gemensamma forskningscenter inom biovetenskaper.