Image
3 menn studerer skjerm med ormer på

Jędrzej Małecki, Yanwu Guo and Rafal Ciosk studying C. elegans . Photo: Hilde Lynnebakken

En liten orm kan hjelpe traumepasienter – og bane vei for lange romreiser

Biologer i Oslo har funnet ut hvordan dyr som går i dvale beskytter cellene sine mot kulde.

«Du er ikke død før du er varm og død,» heter det blant akuttmedisinere. 

I 1999 overlevde 29 år gamle Anna Bågenholm en kroppstemperatur på 13,7 grader °C etter at hun havnet under isen i en elv og ble sittende fast. Hjertet hennes slo ikke på flere timer.

Historien vakte stor oppsikt, og ble blant annet gjenfortalt av BBC: How Skier Froze to Death and Lived.

Nå har en gruppe forskere i Oslo kommet nærmere en forklaring på hva som skjer i celler under sterk nedkjøling.

Arbeidet deres er relevant for å forstå både hvordan dyr i dvale beskytter seg mot kulde og hva som skjer ved ulykker hvor folk blir nedkjølt. Det kan også bidra til bedre behandling av traumepasienter på sykehus og av hjernesykdommer som Alzheimers og Parkinsons. Hvis forskerne virkelig tenker stort kan kunnskapen kanskje en gang i framtida muliggjøre lange reiser i rommet.

– Prosjektet startet for ganske mange år siden som et ambisiøst masterprosjekt, der studenten ønsket å jobbe med et prosjekt som «kunne gi ham frysninger.» Dermed begynte vi å studere proteiner som er involvert i reaksjoner på kulde, sier Rafal Ciosk, professor i Seksjon for biokjemi og molekylærbiologi ved Institutt for biovitenskap.

Forskerne studerte dette i sin favorittmodellorganisme, nematoden C. elegans (Caenorhabditis elegans).

C. elegans lever naturlig i jordsmonnet. Ormen er rundt en millimeter lang. Foto: R. Ciosk

Den lille rundormen er rundt en millimeter lang og mye brukt i biologisk forskning.

Ormer som går i dvale lever lenger

Gjennom forskningen oppdaget Ciosk og kollegene på laboratoriet hvor lite som er kjent om hvordan organismer takler kulde. 

De fant ut at når C. elegans blir avkjølt på en spesiell måte, vil de overleve lenge uten at den totale levetiden blir påvirket.

Forskerne holdt ormene ved fire grader i en uke, tok dem deretter ut av kulden og målte levetiden. Overraskende nok var den totale levetiden en uke lenger enn for dyrene som ble holdt i normal temperatur.

– Det ser ut til at de gikk i dvale, og dette er noe som ikke har blitt beskrevet for denne organismen før, sier Ciosk.

Forsker Jędrzej Małecki på ormelaben. Foto: Hilde Lynnebakken

Forskerne så på endringer i genene til C. elegans og oppdaget at spesifikke genetiske manipulasjoner gjorde overlevelsen i kulden enda mer effektiv.

Er du interessert i forskningsnyheter om realfag og teknologi: Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

Protein som lagrer jern er nøkkelen

En bestemt genmanipulasjon som øker nivåene av ferritin, et protein som lagrer jern, beskyttet ormene mot kulde.

Jern er et viktig grunnstoff for oss, men kan være giftig i fri form. Ferritiner lager enorme nanobur som kan romme tusenvis av jernatomer, og gjør det dermed mulig å lagre og transportere jern på en trygg og giftfri måte.

Ciosk forklarer at de også har testet om dette kan være relevant for pattedyrceller. De valgte nevroner, nerveceller i hjernen og nervesystemet, som er svært følsomme celler.

– Vi fant at når vi økte nivået av ferritin i hjernecellene og utsatte dem for kulde, hadde ferritinet beskyttende effekt, sier han.

Forskerne oppdaget også at de kunne etterligne effekten av ferritin med legemidler og at dette også påvirket nevronene positivt.

Gjennom verdensrommet i dvale?

Du tenker kanskje at den lille C. elegans-ormen har veldig lite til felles med mennesker?

– Fysiologien ER veldig forskjellig, men på grunnleggende cellenivå er mange prosesser bevart. Måten cellen fungerer på er veldig lik på tvers av arter, forklarer Ciosk.

Foto: Sjefingeniør Yanwu Guo håndterer de bittesmå ormene. Foto: Hilde Lynnebakken

Å gå i dvale er sjelden blant primater, men det finnes eksempler blant lemurer på Madagaskar.

– I både C. elegans og nevronene økte vi ferritin-nivåene og viste deretter at det har fordeler. Det ser ut til at ferritinnivået er forhøyet i de primatene som kan gå i dvale. Muligens er dette måten de overlever kulden i naturen på, sier Ciosk.

Mennesker går ikke i dvale, men en dvale-lignende søvn har vært foreslått for å lette romreiser over lang avstand en gang i framtiden.

Nedkjøling av traumepasienter til ti grader

En anvendelse som ligger mye nærmere i tid er nedkjøling av pasienter på sykehus.

Ciosk forklarer at kjøling brukes på flere måter klinisk. Ved moderat avkjøling senkes pasientens kroppstemperatur til 32-33 grader. 

Ved dypkjøling senkes kroppstemperaturen ned til omtrent 10 grader, noe som tilsvarer temperaturen hos dyr i dvale. Ved et sykehus i USA foregår det klinisk utprøving av dypkjøling.

Relevant for sykdommer som Alzheimers og Parkinsons

Forskningen utført av gruppen i Oslo er også relevant for nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers og Parkinsons.

– I nevronene vi eksperimenterer med, ser vi på skader som skyldes kulde. For et par år siden kom en studie som viser at noen proteiner som produseres som reaksjon på kulde også har beskyttende effekt mot ulike hjernesykdommer, sier Ciosk.

– Hvis vi finner ut hvordan dyr i dvale beskytter hjernecellene sine mot kulde kan det gi oss en pekepinn om mulig behandling av slike sykdommer, forklarer han.

Neste steg for forskerne i Oslo er å undersøke om mekanismen de har oppdaget og studert i C. elegans og i cellekulturer også er viktig i levende pattedyr.

Vitenskapelig artikkelFerritin-mediated iron detoxification promotes hypothermia survival in Caenorhabditis elegans and murine neurons | Nature Communications