Vi producerer dagligt cirka en halv liter af den farveløse, gennemsigtige væske, som hjernen og rygmarven ligger badet i, via en lille struktur placeret dybt inde i hjernen.
Væsken, som kaldes cerebrospinalvæsken (ofte forkortet til CSV eller CSF), er livsvigtig for mennesker.
Den støtter og beskytter hjernen mod skader og stød. Væsken fungerer som en hydraulisk støddæmper, så hjernen kan fungere normalt uden af blive påvirket af tyngekraften samt udskille de affaldsstoffer, som hjernecellerne producerer.
Men hvis processerne bliver forstyrret som følge af hjerneskader eller forstyrrelser, kan væsken hobe sig op og forårsage en lidelse kaldet hydrocephalus eller vand i hovedet.
Molekulære mekanismer er stadig ikke afklarede
Der findes på nuværende tidspunkt ikke farmakologiske midler til behandlingen af hydrocephalus, der derfor oftest behandles ved et kirurgisk indgreb, hvor man indopererer en slange - også kaldet et shunt.
Kirurgen fører slangen ind gennem et hul i kraniet under huden ned til bughulen. På den måde føres hjernevæsken gennem slangen ned til bughulen, hvor væsken absorberes og indgår i kroppens væskebalance.
Men selvom forskerne har kendt til cerebrospinalvæsken i flere hundrede år, er de bagvedliggende molekylære mekanismer stadig ikke afklarede.
Men det kan vores nylige studie - publiceret i Nature Communications - muligvis ændre.
Vi har opdaget ny proces
Vores nye forskning afslører, at et protein fundet i hjernens ventrikelsystem, det såkaldte choroid plexus, er ansvarlig for mindst halvdelen af produktionen af cerebrospinalvæske i mus.
Proteinet kaldes Na+/K+/2Cl- cotransporter eller NKCC1.
Vi har demonstreret, at NKCC1 producerer cerebrospinalvæske ved at transportere salte tværs over choroid plexus’ cellemembraner, mens proteinet samtidig bærer vand via en mekanisme indbygget i dette specifikke protein..
Vi kalder denne effekt 'co-transport' af vand, fordi væsken transporterer både salte og vand på samme tid.
Vores observationer er især vigtige, fordi man længe har troet, at cerebrospinalvæsken blev produceret gennem en helt anden proces - nemlig osmose, hvor vand passivt følger transporten af salte.
Den nye teori om co-transport af vand for at danne cerebrospinalvæske forliger nogle af de modstridende resultater, som forskningen er stødt på i løbet af de seneste 50 år.
Eksperimenter med mus kaster lys over mekanismen
For at afdække den rolle, NKCC1 spiller i udskillelsen af cerebrospinalvæske, undersøgte vi processerne i bedøvede mus.
Nogle af musene fik injektioner af bumetanid; et middel, som selektivt blokerer NKCC1-proteinets aktivitet.
Vi målte efterfølgende, hvor meget væske, der blev produceret i hjerneregionen. Vi observerede, at mindst halvdelen af væsken blev produceret af NKCC1.
Yderligere eksperimenter illustrerede, at NKCC1 flyttede vand ved hjælp af en mekanisme indeni selve proteinet.
Med andre ord, proteinet har en lille kuffert med vand med sig hver gang, det skal flytte salte fra den ene side af membranen til den anden side.
NKCC1-proteinets væskeproduktion kan således ske uafhængigt af osmose, og det betyder, at udviklingen af hjernevæske styres af NKCC1-proteinet og muligvis andre lignende proteiner.
Åbner døren for nye behandlinger
Nu da NKCC1 er blevet identificeret som afgørende for styringen af produktionen af væske i hjernen, skal vi forskere undersøge, hvordan proteinets funktion - og derigennem ophobningen af væske i hjernen - kan reguleres.
Det kan i sidste ende føre til nye, ikke-kirurgiske behandlingsmetoder af hydrocephalus, hvilket vil være et stort skridt i den rigtige retning for patienterne.
NKCC1-inhibitoren bumetanid (markedsført som Bumetanid eller Burinex™ i Danmark) er et velkendt vanddrivende lægemiddel.
\ Forskerzonen
Denne artikel er en del af Forskerzonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.
Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.
Forskerzonen er støttet af Lundbeckfonden.
Udfordringen for forskerne
For at mindske strømmen af hjernevæske bør bumetanid tilføres den side af choroid plexus, hvor NKCC1-proteinet er lokaliseret.
Fordi dette område ikke er tilgængeligt via blodstrømmen, er konventionelle metoder som tabletter eller intravenøse eller intramuskulære injektioner ikke på tale på nuværende tidspunkt.
Udfordringen for os forskere ligger i at finde en anden måde at tilføre lægemidlet til dette utilgængelige område i hjernen eller finde en anden måde at regulere NKCC1-proteinet i det molekylære maskineri, således at vi kan udvikle en effektiv behandlingsmetode for hydrocephalus.
Selvom vores fund åbner døren på klem for farmakologisk intervention, er vi stadig mindst ti år fra godkendt medicin til behandling af hydrocephalus i mennesker.
Men nu ved vi i det mindste, hvor vi skal lede.
Fra d. 12.1 kan du læse denne artikel på engelsk på vores internationale søstersite ScienceNordic.com. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.
