The role of growth hormone in ageing and memory consolidation
Prosjekt
- Prosjektnummer
- SFP1142-14
- Ansvarlig person
- Vegard Heimly Brun
- Institusjon
- Universitetssykehuset Nord-Norge
- Prosjektkategori
- flerårig forskningsprosjekt som omfatter flere forskere
- Helsekategori
- Neurological
- Forskningsaktivitet
- 1. Underpinning
Rapporter
Veksthormon bedrer hukommelsen ved å hjelpe kobling mellom nerveceller
Veksthormon (VH) er viktig for vekst i barne- og ungdomsårene, men har mange andre effekter, blant annet i hjernen. Nivået av VH faller jevnt etter ungdomsårene og kan knapt være målbart etter 65 års alder. Samtidig avtar evnen til å lære, mens allerede tilegnet informasjon sitter nokså robust. Utskillelse av veksthormon er knyttet til de dype søvnfaser som både er viktig for konsolidering av minner, og svekket i alderdommen. Vi har utforsket om det kan være sammenheng mellom kognitiv svekkelse og veksthormonnivået i hjernen.
I prosjektet brukte vi genmodifiserte virus til å endre nivået av veksthormon i hjernens hukommelsessenter, hippocampus. Viruset påvirket en begrenset andel av cellene i rottenes hippocampus til å produsere ekstra veksthormon eller veksthormonblokade, slik at vi kunne simulere tilstander med kontinuerlig høyt eller lavt nivå av VH. I og med at hippocampus har en kritisk rolle for lagring av ny hukommelse og for stedssans, fikk rottene får på den måten en genterapi som var rettet mot spesifikke funksjoner i hjernen. Etter behandlingen studerte vi rottenes hukommelse for sted, i tillegg til å se på strukturelle endringer i hjernevevet.
Vi fant at økt nivå av VH i hippocampus bedret rottenes evne til å huske steder, mens blokade av veksthormonreseptoren hadde motsatt effekt. Resultatene viste også at veksthormonet er viktigst når man trenger rask innlæring eller fleksibilitet i hvordan man løser en oppgave. Når vi studerte hjernevevet i mikroskopet kunne vi se at de rottene som hadde vært behandlet med VH hadde flere koblingspunkter (spinae) på nervecellene enn resten av dyrene. Slike spinae er gjerne ledige kontaktpunkter som kan danne nye forbindelser (synapser) med andre celler for å koble sammen inntrykk til et helhetlig minne. Denne typen strukturelle endringer i koblinger mellom nerveceller er ansett som en av de viktigste underliggende mekanismene for læring.
Veksthormon er en av mange nevromodulatorer som har en rolle i kognitive egenskaper som for eksempel hukommelse eller læring. Nevromodulatorer er et naturlig angrepspunkt når man skal utvikle medikamenter eller andre terapiformer rettet mot demens eller annen svikt i kognitive funksjoner. Dette gir resultatene våre translasjonell verdi.
Det har ikke vært brukermedvirkning i prosjektet.
Nivået av veksthormon (VH) faller jevnt fra ungdomsårene til alderdommen. Samtidig har hjernens hukommelsessenter tett med reseptorer for VH. Vi har funnet at VH støtter hukommelse i rotter ved å bidra til dannelsen av koblinger mellom nerveceller. Dette kan ha betydning for kognitiv funksjon ved veksthormonmangel i sykdom og aldring.Utskillelse av veksthormon er knyttet til de dype søvnfaser som igjen er viktige for lagring og bearbeiding av minner. I alderdommen er både søvn og veksthormonutskillelse radikalt endret, og i dette prosjektet utforsker vi om det kan være sammenhenger mellom kognitiv svekkelse og veksthormonnivå i hjernen. Vi har brukt genmodifiserte virus til å endre nivået av veksthormon i hjernens hukommelsessenter, hippocampus. Hippocampus er helt kritisk for lagring av ny hukommelse og for stedssans. Rottene får på den måten en genterapi som er rettet mot spesifikke funksjoner i hjernen. Etter denne behandlingen studerer vi atferd, elektrofysiologi og strukturelle endringer i hjernevevet i mikroskop for å se om det finnes forandringer. Vi har nå funnet at veksthormon i hippocampus bedrer prestasjonen i hukommelsesoppgaver, mens blokade av veksthormonreseptoren har motsatt effekt. Resultatene tyder på at veksthormon er viktigst når man trenger fleksibilitet i hvordan man løser en oppgave, og når man må lære raskt. Den underliggende mekanismen ser ut til å involvere dannelsen av nye kobinger mellom nervecellene; de cellene som var behandlet med veksthormon hadde økt antall spinae (koblingspunkt på en nervecelle) i forhold til kontroller. Resultatene er sendt inn for internasjonal publisering. Det er en sterk optimisme knyttet til genterapi hos mennesker i fremtiden. Veksthormon er en av mange nevromodulatorer som har en uklar rolle i kognitive prosesser som for eksempel hukommelse eller læring. Nevromodulatorer er et naturlig angrepspunkt når man skal utvikle medikamenter eller andre terapiformer der kognitive funksjoner svikter. Dette gir forskningen translasjonell verdi. Prosjektet har vært på is mens UiT ombygger dyreavdelingen, men vil fortsette når avdelingen åpner, forhåpentligvis i løpet av 2019.
Det er ikke brukerrepresentanter i dette prosjektet.
Nivået av veksthormon (VH) faller jevnt fra ungdomsårene til alderdommen. Samtidig har hjernens hukommelsessenter tett med reseptorer for VH. Vi har funnet at VH støtter hukommelse i rotter ved å bidra til dannelsen av koblinger mellom nerveceller. Dette kan ha betydning for kognitiv funksjon ved veksthormonmangel i sykdom og aldring.Utskillelse av veksthormon er knyttet til de dype søvnfaser som igjen er viktige for lagring og bearbeiding av minner. I alderdommen er både søvn og veksthormonutskillelse radikalt endret, og i dette prosjektet utforsker vi om det kan være sammenhenger mellom kognitiv svekkelse og veksthormonnivå i hjernen. Vi har brukt genmodifiserte virus til å endre nivået av veksthormon i hjernens hukommelsessenter, hippocampus. Hippocampus er helt kritisk for lagring av ny hukommelse og for stedssans. Rottene får på den måten en genterapi som er rettet mot spesifikke funksjoner i hjernen. Etter denne behandlingen studerer vi atferd, elektrofysiologi og strukturelle endringer i hjernevevet i mikroskop for å se om det finnes forandringer.
Vi har nå funnet at veksthormon i hippocampus bedrer prestasjonen i hukommelsesoppgaver, mens blokade av veksthormonreseptoren har motsatt effekt. Resultatene tyder på at veksthormon er viktigst når man trenger fleksibilitet i hvordan man løser en oppgave, og når man må lære raskt. Den underliggende mekanismen ser ut til å involvere dannelsen av nye kobinger mellom nervecellene; de cellene som var behandlet med veksthormon hadde økt antall spinae (koblingspunkt på en nervecelle) i forhold til kontroller. Resultatene er sendt inn for internasjonal publisering.
Det er en sterk optimisme knyttet til genterapi hos mennesker i fremtiden. Veksthormon er en av mange nevromodulatorer som har en uklar rolle i kognitive prosesser som for eksempel hukommelse eller læring. Nevromodulatorer er et naturlig angrepspunkt når man skal utvikle medikamenter eller andre terapiformer der kognitive funksjoner svikter. Dette gir forskningen translasjonell verdi. Prosjektet vil fortsette i forskningsgruppen vår når UiT etablerer muligheter for dyreforsøk på nytt høsten 2018.
Nivået av veksthormon faller jevnt fra ungdomsårene til alderdommen. I dette prosjektet undersøker vi om veksthormon er med på å holde hjernen fleksibel. Vi undersøker læreevenen hos rotter og spesielt om veksthormon er viktig for ny læring og endring av eksisterende tankemønstre.Utskillelse av veksthormon er knyttet til de dype søvnfaser som igjen er viktige for lagring og bearbeiding av minner. I alderdommen er både søvn og veksthormonutskillelse radikalt endret, og i dette prosjektet utforsker vi om det kan være sammenhenger mellom kognitiv svekkelse og veksthormonnivå i hjernen. Ved å bruke genmodifiserte virus kan vi endre nivået av veksthormon lokal i hjernens hukommelsessenter, hippocampus. Hippocampus er helt kritisk for lagring av ny hukommelse og stedssans. Rottene får på den måten en genterapi som er rettet mot spesifikke cellenettverk i hjernen. Etter denne behandlingen kan kognitive prosesser studeres gjennom atferd, elektrofysiologi og man kan studere hjernevevet i mikroskop for å se om det finnes strukturelle forandringer. I 2016 presenterte vi preliminære data fra prosjektet på Society for Neuroscience's årlige konferanse og viste hvordan veksthormon kan påvirke innlæring av og gjenhenting av hukommelsesspor. I tillegg har vi undersøkt hvor raskt dyrene klarer å tilegne seg nye strategier når betingelsene i miljøet endres. Det er en sterk optimisme knyttet til genterapi hos mennesker i fremtiden.
Veksthormon er en av mange nevromodulatorer som har en uklar rolle i kognitive prosesser som for eksempel hukommelse eller læring. Nevromodulatorer er et naturlig angrepspunkt når man skal utvikle medikamenter eller andre terapiformer der kognitive funksjoner svikter. Dette gir forskningen translasjonell verdi. Prosjektet vil fortsette deler av 2017.
Hjernen er rik på reseptorer for veksthormon og flere rapporter viser at læring og plastisitet i hjernen påvirkes av veksthormon. Imidlertid er mekanismene bak dette uklare. I dette prosjektet brukes dyremodeller til å studere detaljene i samspillet mellom hormonnivå og læringsevne.Utskillelse av veksthormon er sterkt knyttet til dype søvnfaser. Vi vet at under søvn styrkes hukommelsessporene i hippocampus, en del av hjernen som er kritisk viktig for dannelsen av minner og for stedssans. I alderdommen er både søvn og veksthormonutskillelse radikalt endret, og i dette prosjektet utforsker vi om det kan være sammenhenger mellom kognitiv svekkelse og veksthormonnivå i hjernen. I 2014 etablerte vi vår Forskningsgruppe for nevrobiologi og dette prosjektet er det første som kom i gang. Vi har nå etablert metoder for å transfektere nerveceller med genmodifiserte virus, og dermed endre mengden naturlig tilgjengelig veksthormon i den delen av hjernen der det sprøytes inn. Rottene får på den måten en genterapi som er rettet mot spesifikke cellenettverk i hjernen. Etter denne behandlingen kan kognitive prosesser studeres gjennom atferd, elektrofysiologi og man kan studere hjernevevet i mikroskop for å se om det finnes strukturelle forandringer. Denne tilnærmingen vil senere i prosjektet kunne tas videre for bruk på gamle rotter, som har mye lavere hormonnivå enn unge. Det er en sterk optimisme knyttet til genterapi hos mennesker i fremtiden. Veksthormon er en av mange nevromodulatorer som har en uklar rolle i kognitive prosesser som for eksempel hukommelse eller læring. Nevromodulatorer er et naturlig angrepspunkt når man skal utvikle medikamenter eller andre terapiformer der kognitive funksjoner svikter. Dette gir forskningen translasjonell verdi. Prosjektet vil fortsette hele 2016 og deler av 2017.
Hjernen er rik på reseptorer for veksthormon og flere rapporter viser at læring og plastisitet i hjernen påvirkes av veksthormon. Imidlertid er mekanismene bak dette uklare. I dette prosjektet brukes dyremodeller til å studere detaljene i samspillet mellom hormonnivå og læringsevne.Utskillelse av veksthormon er sterkt knyttet til dype søvnfaser. Vi vet at under søvn styrkes hukommelsessporene i hippocampus, en del av hjernen som er kritisk viktig for dannelsen av minner og for stedssans. I alderdommen er både søvn og veksthormonutskillelse radikalt endret, og i dette prosjektet utforsker vi om det kan være sammenhenger mellom kognitiv svekkelse og veksthormonnivå i hjernen. I 2014 etablerte vi vår Forskningsgruppe for nevrobiologi og dette prosjektet er det første som kom i gang. Ved årsskiftet bestod gruppen i tillegg til Brun og Kjelstrup av en tekniker og to PhD-studenter. Den første arbeidspakken (WP1) har som hensikt å studere effekten av veksthormon under konsolidering av minner i hippocampus. Vi har i etablert hukommelsesoppgaver for rotter og kjørt pilotforsøk der nivåer av veksthormon i hjernen endres under forsøkene. I 2015 tar vi arbeidet videre ved å transfektere nerveceller med genmodifiserte virus, og dermed endre mengden naturlig tilgjengelig veksthormon i den delen av hjernen der det sprøytes inn. Rottene får på den måten en genterapi som er rettet mot spesifikke cellenettverk i hjernen. Denne tilnærmingen vil senere i prosjektet kunne tas videre for bruk på gamle rotter, som har mye lavere hormonnivå enn unge. Det er en sterk optimisme knyttet til genterapi hos mennesker i fremtiden.
I den andre arbeidspakken (WP2) ønsker vi å se hvordan den nevrale koden i hippocampus, som er sentral for stedssans og episodisk hukommelse, endres når nivåene av veksthormon endres i hippocampus. Høsten 2014 etablerte vi først teknikkene som er er nødvendige for å kunne ta opp enkeltcellesignaler fra våkne, frittgående rotter. Ved å studere hvordan den nevrale koden påvirkes av hormonnivået, kan vi si noe om hvordan det nevrale nettverket eventuelt er intakt eller ikke. Prosjektet vil fortsette i hele 2015 og 2016.
Vitenskapelige artikler
Haugland KG, Olberg A, Lande A, Kjelstrup KB, Brun VH
Hippocampal growth hormone modulates relational memory and the dendritic spine density in CA1
Learning and Memory, 2020
Deltagere
- Angel Moldes-Anaya Postdoktorstipendiat
- Andreas Lande Prosjektdeltaker
- Kamilla Gjerland Haugland Doktorgradsstipendiat
- Anniken Olberg Prosjektdeltaker
- Kirsten Brun Kjelstrup Prosjektdeltaker
- Vegard Brun Forskningsgruppeleder
- Kamilla Haugland Doktorgradsstipendiat
- Kirsten Kjelstrup Prosjektdeltaker
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til eRapport, Helse Nord