Nerveceller som innerverer skjelettmuskulatur

Nervesystemet har en bemerkelsesverdig evne til å tilpasse sin funksjon til nye krav. Lite er kjent om hva som skjer i nerveceller og synapser når de blir brukt til nye oppgaver over lengre tid. Nerveceller i ryggmargen som sender fibrer til musklene og får dem til å trekke seg sammen (spinale motonevroner) gir nå muligheter for å studere slike spørsmål. Det er gjort store fremskritt i kartleggingen av gener som får udifferensierte nerveceller til å utvikle seg til motonevroner, og av gener som får tidlige motonevroner til å spesialisere seg i ulike retninger i fosterlivet. Mye er også kjent om hvordan forskjellig impulstrafikk i voksne motonevroner regulerer gener i muskelfibrene, og dermed musklenes egenskaper. Forklaringer på hvorfor lammelse eller inaktivitet fører til tynne og svake muskler, mens ulike treningsformer fører til ulik grad av hurtighet, kraft eller utholdenhet, begynner å bli tilgjengelige på molekylært nivå. Foreløpig finnes det imidlertid lite informasjon om hvilke tilpasninger som skjer i motonevronene i slike situasjoner.

Avhandlingens hovedfunn er at motoriske nerveterminaler hos rotte viser betydelige tilpasninger i evnen til å opprettholde transmitterfrigjøring under ulike former for aktivitet. Det vil si at funksjonelt viktige karaktertrekk hos voksne motonevroner blir kontrollert av cellenes fremherskende aktivitetsmønstre over tidsom fra uker til måneder, slik det tidligere er vist for muskelfibrenes kontraktile egenskaper. Subcellulære mekanismer blir også belyst. Andre delarbeider gir nye bidrag til studier av genregulering i undergrupper av voksne motonevroner, og av selektiv genoverføring til disse hos rotte. Somatisk genterapi betyr å overføre rekombinant DNA til en gruppe celler (somatiske celler, men ikke kjønnsceller) for at de skal produsere et nytt protein av terapeutisk eller eksperimentell verdi. For kliniske anvendelser befinner slike metoder seg ennå på et tidlig stadium. En hovedutfordring er å levere DNA til bestemte celler på en effektiv og selektiv måte for å unngå spredning i kroppen og uønskede bivirkninger. Nervesystemet inneholder et stort antall celletyper som ligger blandet og er vanskelig tilgjengelige. Somatisk genterapi for sykdommer i nervesystemet blir derfor regnet som en spesielt stor utfordring.

Avhandlingen vil kunne få betydning for videre grunnforskning og klinisk forskning vedrørende danning og vedlikehold av differensierte nerve- og muskelceller. Den vil også kunne bidra til utvikling av nye dyremodeller for å studere sykdommer i nerve-muskel-systemet og deres behandling, rehabilitering etter sykdom eller skade, og for forskning innenfor idrettsmedisin.