Sådan håndterer hjernen ”flygt eller kæmp”-responset

Forestil dig, at du går en tur i den lokale park, og der pludselig står en løve på stien. Her etablerer kroppen med det samme et ”flygt eller kæmp”-respons, som gør dig klar til at flygte eller kæmpe (vi anbefaler, at du gør det første).

Flygt eller kæmp-responset er en del af grundlaget for hele vores håndtering af farlige situationer og betyder blandt andet, at pulsen stiger, immunforsvaret bliver trykket ned, og blodsukkeret og blodtrykket stiger. Vi er med andre ord klar.

Forskere har i mange år studeret, hvad der sker i kroppen, når faren lurer, men det har sideløbende været antagelsen, at flygt eller kæmp-responset fungerer anderledes i hjernen.

Det gør det dog ikke ifølge et nyt studie, som viser, hvordan hjernen håndterer sine egne store metaboliske omvæltninger, når vi gør klar til at flygte eller kæmpe.

Opdagelserne afslører molekylærbiologiske forsvarsmekanismer, der potentielt set kan bruges til udvikling af ny medicin mod for eksempel epilepsi eller søvnløshed.

»De samme mekanismer, som er involveret i flygt eller kæmp-responset, er også ansvarlige for at vække os om morgenen, så man kan formentlig lave bedre sovemedicin ved at forstå, hvad der sker i hjernen under flygt eller kæmp-responset. Det kræver dog nogle bedre teknikker til at studere fænomenet i levende dyr,« fortæller en af forskerne bag studiet, hjerneforsker, professor og læge Maiken Nedergaard fra Københavns Universitet og University of Rochester.

Forskningen er offentliggjort i Cell Metabolism.

Det sker der i kroppen i en panik-situation

Når kroppens flygt eller kæmp-respons aktiveres, sker der det, at kroppens niveauer af norefidrin øjeblikkeligt stiger dramatisk til meget høje niveauer.

Norefidrin hjælper til med blandt andet at frigive sukker fra leverens glykogen-reserver og frie fedtsyrer fra kroppens brune fedtvæv.

Begge dele kan bruges som energi i musklerne, og det betyder, at hvis du støder på en løve, er musklerne med det samme klar til, hvad end du beslutter dig for at løbe eller kæmpe.

Energi bliver i hvert fald ikke den begrænsende ressource.

»Det er meget veletableret, hvad der sker i kroppen, og inden for hjerneforskningen har vi længe vidst, at der også i hjernen bliver frigivet norefidrin med betydning for hjernens adgang til sukker, men da hjernen ikke bruger fedtsyrer i metabolismen, har det været ukendt, hvad frigivelsen af frie fedtsyrer så betyder,« forklarer Maiken Nedergaard.

Det er netop spørgsmålet om betydningen af frie fedtsyrer for hjernens respons i forbindelse med flygt eller kæmp, som forskerne har besvaret.

Frie fedtsyrer påvirker cellemembranerne

I studiet undersøgte forskerne, hvad frie fedtsyrer har af effekt i hjernen.

Forskerne undersøgte både på celler og i levende dyr, hvilken effekt det havde, når forsøgsdyr og celler fik ekstra høje koncentrationer af frie fedtsyrer eller fik hæmmet den såkaldte lipase, som er ansvarlig for at danne fedtsyrerne fra fedt.

»Frie fedtsyrer er også et signalmolekyle. Det har betydning for blandt andet cellemembraner, der bliver brudt ned og ændrer struktur under påvirkning. Når cellemembranens struktur bliver ændret, har det betydning for funktionen af cellemembranens kanaler, transportmolekyler og pumper. Det er en hurtig måde at ændre en celles muligheder for signalering,« siger Maiken Nedergaard.

Påvirker hjernecellernes pumpeaktivitet

Forskningsarbejdet viser for første gang, at norefidrin, og deraf også øget koncentration af frie fedtsyrer i hjernen, også påvirker hjernens funktion gennem henholdsvis hjernens astrocytter og neuroner.

Astrocytterne indeholder ligesom celler i leveren glykogen, og effekten af norefidrin er blandt andet, at glykogen fra astrocytterne bliver frigivet som sukker til hjernen.

Hjernen får på den måde mere energi.

Der bliver også frigivet frie fedtsyrer, og de frie fedtsyrer påvirker den såkaldte natrium-kalium-pumpe i cellemembranen, så astrocytterne ikke længere optager kalium lige så godt som ellers.

Det får astrocytterne til svulme op.

For neuronerne betyder en høj koncentration af frie fedtsyrer, at de bliver hyperpolariserede og i mindre grad kan deltage i den elektriske signalering i hjernen.

»Vi vidste godt, at frie fedtsyrer kan påvirke natrium-kalium-pumpen, men ingen havde tænkt over, hvad det har af betydning for hjernen,« siger Maiken Nedergaard.

Mangel på frie fedtsyrer gav mus epilepsi

I den anden del af forsøgene sænkede forskerne koncentrationen af frie fedtsyrer i hjernen ved at hæmme lipasen, der danner frie fedtsyrer ud af fedtvæv.

Resultatet af denne øvelse var, at neuronerne ikke længere blev hyperpolariserede, og at de dermed også lettere kunne aktiveres.

Det lyder umiddelbart godt, men Maiken Nedergaard forklarer, at det kan være et problem, når vi bliver bange.

»Når man er bange, er der risiko for, at alle neuronerne overaktiveres, og sker det, kan det lede til et epileptisk anfald. Derfor er der vigtigt, at man har en bremse på neuronernes aktivitet i forbindelse med flygt eller kæmp-responset, og den bremse er netop de frie fedtsyrer,« siger hun.

I deres forsøg fandt forskerne også, at når de gav mus en lipase-hæmmer, der forhindrede musene i at producere frie fedtsyrer i hjernen, fik alle musene epileptiske anfald, når de blev bange.

Kan udnyttes til at lave bedre medicin

Maiken Nedergaard fortæller, at studiet giver en helt ny indsigt i, hvad der sker i hjernen, når vi bliver bange.

Opsummeret sker der det, at der bliver frigivet norefidrin i hjernen, og det leder til frigivelse af sukker fra astrocytternes glykogen-lagre og stigning i koncentrationen af frie fedtsyrer fra hjernens fedtvæv.

Sukkeret skal hjernen bruge for at kunne træffe hurtige og rigtige beslutninger, mens frie fedtsyrer sikrer, at det hele ikke ender ude af kontrol og i et epileptisk anfald.

Indsigten kan ifølge Maiken Nedergaard udnyttes til at udvikle bedre medicin.

»Man kan blandt andet forestille sig, at man ved at udvikle medicin, der øger lipaseaktiviteten, kan øge koncentrationen af frie fedtsyrer i hjernen og dermed mindske risiko for en overreaktion i hjernens neuroner. Det vil være relevant til personer, som lider af epilepsi. Samme mekanisme kan måske også udnyttes til at lave bedre sovemedicin, da øget koncentration af frie fedtsyrer og noreferin også er medvirkende til, at man vågner,« siger Maiken Nedergaard.