Museforsøg: Hjernens små ‘eksplosioner’ kan stoppes, og det åbner for ny behandling mod epilepsi

I Danmark får 4.500 danskere hvert år stillet diagnosen epilepsi. Den mest almindelige form er temporallapsepilepsi, som rammer 30 til 50 procent af patienterne.

Sygdommen er kendetegnet ved hyperaktivitet i hjernen, som kan give krampeanfald. På verdensplan er cirka 30 millioner mennesker ramt af epilepsi.

Epileptiske anfald skyldes overdreven elektrisk aktivitet i et netværk af neuroner i hjernen. Aktiviteten genereres af strømmen af ladede partikler (ioner som natrium, calcium eller kalium), gennem proteiner i hjernecellernes cellemembran. Disse proteiner kaldes ionkanaler, fordi ioner kan passere igennem dem.

Hjernen indeholder milliarder af hjerneceller, neuroner, som genererer elektriske impulser kaldet aktionspotentialer. Aktionspotentialerne udbredes hurtigt i hjernen, og hermed kan neuronerne kommunikere med hinanden.

Patienter, der lider af epilepsi, behandles normalt med medicin, der hæmmer neuronernes aktivitet; det vil sige, man forsøger at hæmme, at aktionspotentialerne opstår.

Det kan være en effektiv behandling. Ét problem er dog, at behandlingen ofte påvirker hele hjernen og ikke kun det epileptiske område med bivirkninger såsom hovedpine, kvalme eller træthed.

Hvad værre er, så virker medicinen ikke for op mod en tredjedel af patienterne. Derfor er der et behov for ​​nye behandlingsmetoder.

Det er netop det, vi arbejder på – i øjeblikket med museforsøg, men forhåbentlig snart med kliniske forsøg på patienter. 

Små eksplosioner i hjernen giver epileptiske anfald

Dybt inde i hver hjernehalvdel ligger den vædderhorns formede hippocampus struktur, der blandt andet er central for vores hukommelse. Undersøgelser af patienter med temporallapsepilepsi har vist, at de fleste anfald i hjernen stammer fra et under-område i hippocampus, der hedder subiculum (se boksen under artiklen).

Neuronerne i dette område har to meget forskellige typer af elektrisk aktivitet.

Neuronerne kan danne aktionspotentialer med et langsommere regelmæssigt interval, eller også fyrer de i bursts, hvor en kort byge af tre til fem aktionspotentialer kommer hurtigt efter hinanden i små eksplosioner.

Når mange neuroner genererer bursts på samme tid, kan det give anledning til epilepsi. Epileptiske anfald starter derfor som burst-aktivitet i subiculum, der derefter spredes til resten af hjernen.

LÆS OGSÅ: Kan hunde opsnuse epileptiske anfald?

Anfald skaber grobund for nye anfald

Vores undersøgelse viser, at et burst af aktionspotentialer i subiculum sker ved aktivering af en specifik ionkanal (Ca_V3), der ved aktivering lukker calcium ind i hjernecellen/neuronerne.

Den epileptiske aktivitet øger også antallet af Ca_V3-kanaler med det resultat, at der opstår flere bursts af aktionspotentialer. Herved øges risikoen for nye anfald, og denne selvforstærkende onde cirkel forværrer epilepsien over tid.

Vores hypotese er, at ved at forhindre neuronernes burst-aktivitet, kan vi også forhindre epileptiske anfald.

Så hvordan forhindrer vi burst-aktiviteten? Det handler blandt andet om at hæmme aktiviteten i ionkanalerne (Cav3). Hvordan vi konkret gør det, har vi undersøgt i museforsøg.

Serotonin hæmmer burst-aktivitet og epileptiske anfald

Neuronernes aktivitet i subiculum kan reguleres af dopamin eller serotonin, som begge er signalstoffer i hjernen. Ved hjælp af en teknik, der hedder optogenetik, har vi undersøgt, hvordan serotonin påvirker burst-aktiviteten fra en musehjerne.

Optogenetik går kort fortalt ud på at genmodificere hjerneceller for at gøre dem følsomme overfor lys. Dermed kan hjernecellerne aktiveres med lysglimt.

I vores forsøg kunne vi frigive serotonin i subiculum med lysglimt og samtidig måle effekten på subiculum neuronernes elektriske aktivitet. Resultaterne viste, at frigivelse af serotonin hæmmede dannelsen af bursts i subiculum.

Vi fandt ud af, at det skyldes, at serotonin bindes til et specifikt protein i cellemembranen (5-HT_2C-receptor, 5-HT er den kemiske forkortelse for serotonin), som hæmmer aktiviteten af calcium-kanalerne (Ca_V3) og dermed forhindrer burst-aktiviteten.

Vi testede dernæst, om serotonin kunne hæmme epileptiske anfald. Til disse forsøg brugte vi rotter, som led af epilepsi. Vores forsøg viste, at serotoninfrigivelse i subiculum reducerede antallet af anfald (se figur).

Sammenfattende kan vi altså se, at vi ved at frigive serotonin kan forhindre dannelsen af bursts ved at hæmme aktiviteten i calcium-kanalerne. Og hermed kan vi reducere antallet af epileptiske anfald.

Virker medicinen også i mennesker?

30 procent af alle epilepsi-patienter kan ikke blive deres anfald kvit ved hjælp af den nuværende medicin. Vores museforsøg viser en lovende ny behandlingsform for den type patienter.

Der er imidlertid ikke nogen garanti for, at hvad der virker i mus også virker i mennesker. Næste skridt bør derfor være, at vi tester aktivering af 5-HT_2C-receptorer klinisk, altså på patienterne.

Mange læger er tilbageholdende overfor idéen om at behandle med medicin, som påvirker serotonin i hjernen. Det skyldes, at visse typer antidepressiv medicin, der blandt andet øger serotoninmængden i hjernen, fremmer epileptiske anfald.

En systematisk gennemgang af den videnskabelige litteratur viser imidlertid, at kun de ældre antidepressiva fremkalder anfald.

Disse ældre antidepressiva har dog også andre effekter end forhøjelse af serotonin, da de også interagerer med andre receptorer. De epileptiske anfald kan ifølge gennemgangen tilskrives denne mangel på selektiv udvælgelse.

Samtidig kan vi faktisk se, at når man selektivt forhøjer mængden af serotonin i hjernen med SSRI, bedre kendt som lykkepiller – fører det faktisk til en reduktion i epileptiske anfald.

Frygten for, at vi skaber flere epileptiske anfald ved at frigøre serotonin i hjernen, synes altså grundløs.

LÆS OGSÅ: Serotonin gør muskler friske og trætte

En mere selektiv behandling

Subiculum er det første hjerneområde, hvor det er lykkes med at hæmme calcium-ionkanalerne ved at frigive serotonin (som så aktiverer 5-HT_2C-receptorer, der hæmmer ionkanalerne).

Tidligere i teksten nævnte vi, at ét af problemerne med den eksisterende medicin er, at den påvirker hele hjernen. Det problem har vores forsøg endnu ikke løst.

Men vores forsøg antyder, at det er muligt at lave en kombination af medikamenter, der øger aktiviteten af 5-HT_2C og hæmmer Ca_V3 og dermed kan give en mere selektiv behandling.

Det vil kræve, at en lav dosis af hvert medikament ikke påvirker andre hjerneområder, mens kombinationen i subiculum er kraftig nok til at dæmpe burst-aktiviteten.

Sammenfattende indikerer vores resultater, at frigivelse af serotonin, der aktiverer 5-HT_2C-receptorer, kan være gavnlig til behandling af temporallapsepilepsi.

Det skal dog understreges, at der er langt fra museforsøg til succesfuld medicinsk behandling. Næste skridt er som nævnt derfor at teste det på patienter for at se, om vi finder lige så lovende resultater der. Hvis vi gør det, er vejen banet for en ny behandlingsmetode, der kan hjælpe de mange patienter, for hvem den eksisterende medicin ikke virker.

Dette arbejde blev delvist finansieret af Epilepsiforeningens 'Inge Berthelsens Legat'. Vi vil gerne takke Henrik Jahnsen og Rikke Perrier for kritisk gennemlæsning af teksten.

LÆS OGSÅ: Nyopdaget sygdom udløser epilepsi og nedsætter børns IQ

LÆS OGSÅ: Epilepsi-medicin til gravide kan have skadet børns mentale udvikling