Månedens stipendiat- November 2009

Elisabeth Fjærvoll Olsen

Jeg heter Martin Speth og er PhD student i forskningsgruppen ”integrative neuroscience and sociogenomics” ved IKBM med Gro Amdam som hovedveileder. I mitt prosjekt undersøker jeg hvilken rolle gliaceller spiller i å opprettholde nevronale funksjoner under aldringsprosessen i hjernen til honningbier (Apis mellifera).

Martin Speth Foto: Claus D Kreibich

Jeg har en ”Diplom Biologie” grad i nevrobiologi fra Universitetet i Tübingen, Tyskland, som er tilsvarende en internasjonal mastergrad. Hovedfagsoppgaven med tittelen ”Differentiation potential of neural stem cells in the regenerating chicken embryo spinal cord” gjennomførte jeg i et samarbeitsprosjekt mellom Prof. Stefan Krauss, Mikrobiologisk institutt ved Rikshospitalet og Prof. Joel Glover, Medisinsk fakultet ved Universitetet i Oslo.

I mitt hovedfagsprosjekt utviklet jeg en in vivo xenotransplantasjon modell i kyllingfosteret for å evaluere potensialet av multipotente nevronale stamceller fra forhjernen til nyfødte mus til å differensiere til funksjonelle, ryggmargspesifikke nerveceller. I motsetning til andre multipotente stamceller, har mitt prosjekt vist at disse cellene ikke har potensialet til å differensiere i funksjonelle ryggmargspesifikke nerveceller, men utvikler seg primært til støtteeceller (gliaceller).For å analysere nervecellenes funksjon (elektriske aktivitet), etablerte jeg videre bruken av den nyartete genetisk-baserte kalsium-indikatoren GFP-aquorin som forener funksjonen av GFP-molekylet med en kjemiluminescerende kalsium-indikator.

Læringsforsøk: En bie lærer å assosiere en lukt (gjennom sprøytespissen) med en sukkerbelønning. Foto: Bente Smedal

Vår gruppe bruker honningbier som modell for å undersøke den biologiske reguleringen og plastisiteten av aldringsprosessen i nervesystemet. Bier har en spesialisert og høy utviklet sosial struktur, med en reproduserende dronning og flere titusen sterile arbeidere. Arbeiderne starter som ammebier med oppgaver innenfor kuben og går over til å bli trekkbier som samler pollen og nektar. Mens trekkbier maksimalt overlever trekkaktiviten i 2-3 uker, kan ammebier leve opp til 10 måneder. Forskning fra vår gruppe har vist at den fysiologiske aldringsprosessen i trekkbier er sterkt akselerert. Dette viser seg for eksempel i sterk akkumulasjon av oksidative skader, nedsatt immunforsvar og nevronale funksjoner som læringsevne og hukommelse. Aldringsprosessen i bier er dermed sterkere bestemt av den sosiale oppgaven framfor den rene kronologiske alderen.

Proteomikk studier har vist tydelige forandringer i energi og metabolisme av nevrotransmitter i hjernen under aldringsprosessen, men veldig lite er kjent om hvordan det metabolske systemet i insekthjernen er bygget opp. I virvledyr er nervecellene i stor grad avhengig av gliacelle-spesifikke metabolske prosesser, blant annet for å danne glutamat (den viktigste eksitatoriske nevrotransmitter), og for å opprettholde energibalansen.

Som første steg i prosjektet mitt beskrev jeg det metabolske systemet i hjernen til bier og bananfluer (Drosophila melanogaster) ved bruk av immunohistokjemiske og histokjemiske teknikker. Så langt har det vært mulig å vise en lignende sentral rolle til gliaceller i insekthjernens metabolisme, men også overraskende forskjeller i det metabolske systemet.

Aldersavhengige forskjeller i ekspresjonen og aktiviteten av sentrale metabolske enzymer og sentrale metabolske substrater blir i et neste skritt analysert ved hjelp av semi-kvantitative metoder som Western Blot, Elisa, enzymaktivitets- og forskjellige biokjemiske analyser. Videre undersøker jeg den direkte effekten av akutte forandringer i metabolisme og energistatusen i hjernen på nevronale funksjoner, som sensorisk sensitivitet, læringsevnen og hukommelse, ved farmakologisk manipulering av disse prosessene i hjernen in vivo.

Honningbier er en veldig potent og helhetlig modellorganisme i nevrobiologisk aldringsforskning, som gjør det mulig til å forene forskning på mange forskjellige nivåer som populasjonsdynamik, sosial adferd, cellebiologi, proteomikk og genetikk. Selv om jeg har fått biestikk på alt fra fot, hånd, arm, hode til et øyelokk er det svært givende og spennende å jobbe med honningbier. Ikke minst på grunn av ”honningraidene” som vi tillater oss iblant.

Publisert: 10.11.09
Oppdatert: 12.11.09
Utskriftsvennlig versjon

Del med en venn:

Institutt for Kjemi, bioteknologi og matvitenskap

Institutt for kjemi, bioteknologi og matvitenskap, UMB
Postboks 5003
1432 Ås

Tlf.: 64 96 59 00
Faks: 64 96 59 01

E-post : ikbm@umb.no

Besøksadresse:
Bioteknologibygningen (nr. 44 på oversiktskartet)
Christian Magnus Falsens vei 1, 1430 Ås

Emneord

- Forskning
- Nevrobiologi
- Utdanning