I årevis har forskere sprøjtet et særligt stof ind i forsøgsmus for at undersøge, hvordan hjerneceller fungerer.

Nu viser dansk forskning, netop publiceret i det videnskabelige tidsskrift Scientific Reports, at stoffet har utilsigtede bivirkninger. Det betyder, at en stor mængde publiceret hjerneforskning kan være behæftet med fejl.

»Vi snakker studier, som kan have forkerte konklusioner. Det er et problem, at man nu er nødt til at sætte spørgsmålstegn ved alle de studier, som har brugt stoffet,« siger en af forskerne bag det nye danske fund, Rune Rasmussen fra København Universitets Center for Basic and Translational Neuroscience.

Farvestof udløser epilepsi

Forskere har hidtil troet, at stoffet, som virker ved at farve en bestemt type celler røde, var uskadeligt, og at det ikke påvirker hjernens funktion.

Men det nye danske studie viser, at stoffet kaldet sulforhodamine 101 (SR101) ændrer hjernens aktivitet markant, og at det kan udløse epilepsilignende anfald.

»Man har i god tro regnet med, at det, man målte eller observerede i dyrets hjerne, når man sprøjtede stoffet ind, var et udtryk for, hvorledes normal hjernefysiologi hænger sammen. Men det viser sig nu, at stoffet kan ændre hjernens aktivitet på ret så voldsom vis,« siger Rune Rasmussen.

SR101 gør astrocytter røde

SR101 er blevet brugt i neurovidenskabelige museforsøg siden 2004, hvor tyske forskere publicerede et studie i Nature, som viste, at stoffet får en særlig type hjerneceller, som kaldes astrocytter, til at lyse røde, når man kigger på dem i et særligt mikroskop. 

Astrocytter er gliaceller i hjernens centralnervesystem. Forskere ved, at astrocytter og andre gliaceller spiller en vigtig rolle i hjernens netværk, fordi de blandt andet sørger for, at hjernens nerveceller (neuroner) fungerer, som de skal. Derfor kaldes gliacellerne også for hjælpeceller.

Men der er stadig meget, forskerne ikke ved om astrocytternes funktion, og det har været svært at undersøge den, fordi man ikke umiddelbart kan se forskel på astrocytterne og andre hjerneceller.

Derfor vakte det begejstring, da SR101 blev opdaget. Når forskere sprøjter stoffet ind i musehjerner, bliver det optaget af astrocytterne, som bliver røde, mens det ikke bliver optaget af de øvrige hjerneceller.

Læs også: Barack Obama fyrer op for dansk hjerneforskning

SR101 gav adgang til uudforsket område

SR101 gav forskerne mulighed for at studere astrocytternes funktion, fordi de nu kunne kende forskel på de forskellige celler og undersøge, hvordan de virker og spiller sammen.

»Da stoffet blev opdaget, blev det for første gang muligt  at identificere astrocytter i levende dyr. Det har vi ikke kunnet før,« forklarer Nicolas Caesar Petersen, lektor på Institut for Idræt og Ernæring på KU, og en af hovedkræfterne bag det netop publicerede studie. 

»Teknikken, hvor man bruger SR101, gjorde det muligt at lave forsøg, som gradvist har øget vores forståelse af, at astrocytter spiller en langt større rolle, end vi hidtil har troet, og at de kan være involveret i en lang række neurologiske sygdomme,« fortsætter han.  

Forskere over hele verden har blandt andet brugt metoden til at undersøge astrocytters rolle i udviklingen af Alzheimers, hjernens blodgennemstrømning, epilepsi, migræne og en lang række andre sygdomme og mekanismer i hjernen.  

Musenes bagben bevægede sig 

Det var Nicolas Caesar Petersen, der ved et tilfælde fandt ud af, at SR101 ikke kun farver astrocytterne røde, men at det også påvirker hjernens nerveceller og fremkalder epilepsilignende anfald.

Det skete under forsøg, hvor han sprøjtede stoffet ind i den motoriske hjernebark på mus. Den motoriske hjernebark er det område i hjernen, der sender signaler til kroppen, når man skal bevæge sig.

Under forsøget opdagede han, at det uløste rysteler i musenes højre bagben. når han injicerede SR101 i den venstre side af hjernebarken.

De samme symptomer ser man ved epileptiske anfald, hvor hjernens neuroner er påvirkede.  

Figuren illustrerer, at mus, der blev injiceret med høje doser SR101, fik epileptiske anfald. (Illustration: Rune Rasmussen)

Elektroder afslørede synderen

Da Nicolas Caesar Petersen så, hvordan musene reagerede, da de fik sprøjtet SR101 ind i den motoriske hjernebark, gik han og kollegaen Rune Rasmussen igang med en lang række forsøg, hvor de undersøgte, om det virkelig var stoffet, der udløste de epilepsilignende anfald.

»Vi satte elektroder ind i musenes hjerner og kunne måle, at der ganske rigtigt kommer en voldsom aktivitet i hjernebarken, som minder om epileptisk aktivitet, kort efter at SR101 trænger ind i hjernen. De epilepsilignende anfald varer i op til 40 minutter,« siger Rune Rasmussen.

Læs også: Hjerneforskere finder ‘lykken’ i den øverste del af baghovedet

Epilepsi påvirker hjernens funktioner

Anfald, som dem musene fik, påvirker hjernen på forskellig vis - en hjerne fungerer langt fra normalt efter at have været igennem et epileptisk anfald, fortæller Rune Rasmussen.  

»Nogle af hjernens funktioner kan være blokeret, når der har været epileptisk aktivitet. Epileptiske anfald påvirker hele det neurale netværk, og man kan midlertidig miste dele af sin indlæringsevne,« siger Rune Rasmussen.

Mange af de forsøg, der hidtil er lavet udfra den antagelse, at musenes hjerner fungerer normalt, selv om de har fået SR101, kan altså have forkerte konklusioner.

»Man kan tvivle på, at man kan være tryg ved de resultater, der er kommet ud af forsøg, hvor stoffet er blevet brugt,« siger Rune Rasmussen.

SR101 giver også usynlige reaktioner

Andre forskere, der har brugt SR101, har sandsynligvis ikke opdaget, at metoden udløser epileptiske anfald, fordi det kun er ganske få af dem, der har brugt stoffet til forsøg med den motoriske hjernebark, som styrer kroppens bevægelser.

I de fleste tilfælde har forskere lagt stoffet ind i områder af hjernen, hvor en epileptisk reaktion ikke kan ses.

Det betyder dog ikke, at nerveceller i andre hjerneregioner end den motoriske er upåvirket af stoffet, da epileptisk aktivitet også kan give eksempelvis syns- og høreforstyrrelser, som forskere ikke kan se.

»I vores forsøg, hvor vi lagde SR101 hen over den motoriske hjernebark, kunne vi se, at der var epileptisk aktivitet i hjernen, fordi den sendte besked til musklerne om, at de skulle trække sig sammen, hvorefter musenes bagben begyndte at ryste,« siger Rune Rasmussen og fortsætter:

»Men hvis man lægger SR101 ind i den visuelle hjernebark, som styrer synet, eller i tindingelappen, ser man ikke, at der er epileptisk aktivitet i hjernen, med mindre man måler hjerneaktiviteten med en elektrode, og det gør man normalt ikke.«

Kun høje doser giver anfald

Rune Rasmussen og kollegernes forsøg viste, at SR101 kun udløser epileptisk aktivitet, når man bruger høje doser. Ved lave doser bliver hjernen tilsyneladende ikke påvirket af stoffet.

»Problemet er, at forskere har brugt de høje doser, som giver epileptisk aktivitet, i mange af de studier, der hidtil er publiceret. Det er foruroligende, for det kan betyde, at der muligvis er fejl i nogle af resultaterne,« siger Rune Rasmussen.

Læs også: Migræne øger ikke risikoen for blodpropper eller hjerneforandringer

SR101 kan bruges til at studere epilepsi

En anden dansk hjerneforsker Kimmo Jensen, der er professor på Göteborg Universitets Insitut for Neurovidenskab og Fysiologi i Sverige, har læst den videnskabelige artikel, men har ikke selv været involveret i studiet.

Resultatet skal tages alvorligt, mener han.

»Epileptisk aktivitet har en dramatisk påvirkning af hjernens funktion. Under et anfald får man en synkron aktivitet i en samling hjerneceller, som bliver meget overaktive. Hvis man ikke er opmærksom på, at det kan ske i musenes hjerner, når man bruger SR101, kan det give fejl i resultatet af forsøget,« siger Kimmo Jensen.  

Kimmo Jensen peger dog på et anden mere positiv vinkel på det nye studie.

»Det er spændende, at man kan udløse epileptiske anfald ved at tilføre det her stof: Når man putter det ind i hjernebarken i den ene side, begynder den anden side at krampe. Det betyder, at man sandsynligvis kan bruge stoffet til at lave en ny model for epilepsi i dyr,« siger han.

Dyremodeller for sygdomme, som eksempelvis epilepsi, bruges til at undersøge mulige behandlingsmetoder.  

Forskerne bag det nye fund håber, at de kan gå i gang med at finde ud af præcis, hvilke mekanismer der ligger til grund for, at neuronerne i musenes hjerner bliver påvirket af SR101.

»Hvis det lykkes, er der ganske rigtig mulighed for, at SR101 kan bruges til at lave en meget kontrolleret musemodel for epilepsi, der er bedre end nogle af de modeller, man bruger i øjeblikket,« siger Nicolas Caesar Petersen.