31 januari 2023

Infektion och sjukdomskänsla vid magsjuka kan ha ett mycket snabbare förlopp än man hittills har trott. Det visar ny 3D-visualisering från LiU.

Bild på en kvinnlig och en manlig forskare som sitter och diskuterar vid ett bord.
Arash Hellysaz diskuterar magvirus med docenten Marie Hagbom. På skärmen syns en visualisering av en infekterad mustarm. Tack vare 3D-visualisering har forskarna tagit fram ny information om magsjukans förlopp. Foto: Ulrik Svedin
Du kan ha en utbredd infektion i tunntarmen redan 16 timmar efter smitta med rotavirus. Forskning vid LiU visar att hjärnan tidigt får signaler om infektionen i tunntarmen, och svarar med att öka tarmmotoriken.

- Tidigare har man sett magvirus som något lokalt betingat, i tarmen. Men vi kan visa att det sker en kedjereaktion i nervsystemet, och att hjärnan är inblandad. Det sätter ett nytt perspektiv på hur infektioner i periferin fungerar ihop med det centrala nervsystemet, säger Marie Hagbom, docent inom molekylär virologi vid Linköpings universitet.

Symtomen vi helst slipper

3D-visualiserad, infekterad mustarm.3D-visualiserad, infekterad tarm från mus. Foto: LiUFörst efter något dygn kommer symtomen, dem som de allra flesta helst vill slippa: Diarréer och kräkningar. Med hjälp av en ny 3D-tillämpning har LiU-forskarna studerat nervsystemet i tarmen på möss. Det visar sig att det vanligt förekommande rotaviruset mycket tidigt skickar signaler till hjärnan som samordnar kroppens reaktioner.

Smitta via kontamination

Rotavirus smittar främst via kontakt med kontaminerad mat eller kontaminerade händer (smitta från avföring). Man kan dock inte utesluta att rotavirus kan vara luftburet, precis som norovirus (vinterkräksjukan). I princip alla barn insjuknar av rotaviruset minst ett par gånger, i åldern 1-5 år. Efter ett par genomgångna infektioner får man ett långvarigt skydd mot symtomatisk infektion. Man kan fortfarande smittas, men med lindriga symtom. Hos svaga och äldre ses dock ofta rotavirusinfektioner med symtom. Infektionen orsakar cirka 200 000 dödsfall per år, framförallt i U-länder där tillgången på rent vatten är dålig.

Bild på en kvinnlig och en manlig forskare som sitter och diskuterar vid ett bord.
- Symtomen med diarré och kräkning är kroppens nedärvda försvar mot något olämpligt i tarmen. Men virusinfektionen går inte bort så lätt eftersom partiklarna tar sig in i kroppens egna celler. Risken för uttorkning, till följd av kontinuerlig diarré och upprepande kräkningar, är därför stor, säger Arash Hellysaz, post doc.

Metoder från hjärnforskning

LiU-forskarna har använt 3D-visualisering för att kunna se hur infektionen breder ut sig i tunntarmen på möss. Metoder som annars används inom hjärnforskningen. Vanligast när man tar mikroskopiska bilder är att skära ut snitt, tunna skivor av vävnad. Men LiU-forskarna valde att titta på större bitar av tarmen. De tillämpar så kallat clearing, där vävnaden görs genomskinlig för att säkerställa att man kan se genom hela vävnaden.

- Allt detta gör vi för att kunna titta på hur nerverna aktiveras av infektionen i tarmen. Ett enda prov som vi här studerar motsvarar cirka 1 000 snitt. Nu kan vi se hela nervernas nätverk. Vi kan samla data som är betydligt mer informativ. Och det är helt nytt, säger Arash Hellysaz.

Snabbare förlopp

Med tillämpningen i 3D har de kunnat dra nya slutsatser, som att tunntarmen både blir mer infekterad än man tidigare trott och betydligt tidigare i infektionen.

- Efter 24 till 48 timmar brukar symtomen komma. Men vi ser att infektionen är mycket utbredd i tarmen redan 16 timmar efter smitta.

Det är viruset i tarmen som startar
nervsignaleringen till hjärnan
 
Normalt befinner sig tarmen i en balans mellan det sympatiska och det parasympatiska nervsystemet. Det ena gasar på så att tarmmotoriken ökar, och det andra bromsar. Balansen ser till att man har en normal tarmmotorik. Rubbas den leder det till diarré eller förstoppning. När rotaviruset kommer in samordnas reaktionen via det centrala nervsystemet.

- Rotaviruset signalerar via nerverna från tarmen till hjärnan, som sedan koordinerar svaret på virusattacken, genom att reglera ner ”bromsen”. Det leder till en ökad tarmmotorik, och diarré. Men det är viruset i tarmen som startar nervsignaleringen till hjärnan, säger Marie Hagbom.

Vad kan den här kunskapen användas till?

- Först behöver vi veta mer om den här kommunikationen. Det vi gör nu är att vi tittar på ännu tidigare tidpunkter i infektionsförloppet, redan så tidigt som 6 timmar efter infektion. I dag finns ingen symptomatisk behandling mot rotavirus. Man ger vätska och saltlösning för att kompensera mot uttorkning. Man kan ju tänka sig behandling med läkemedel som påverkar nerverna i tarmen vid rotavirus-infektioner, och på så vis förhindrar diarré och kräkning, säger Marie Hagbom.

De understryker att det är viktigt med ökad kunskap om hur en virusinfektion ger upphov till de olika symtom man får.

Styrs från hjärnan

- Alla får inte diarréer och kräkningar. Många, främst vuxna, får bara lindriga symtom som huvudvärk och allmän sjukdomskänsla. Men även dessa symtom styrs från vår hjärna. För att kunna lindra symtom vid sjukdom så behöver vi veta hur de uppkommer och regleras.

Arash Hellysaz lyfter blicken ytterligare:

- Den här kunskapen visar att en typ av virusinfektion i perifera organ inte är lokalt betingad. Det finns en koppling till det centrala nervsystemet och hjärnan. I framtiden kanske vi kan titta på hur andra virusinfektioner kommunicerar med hjärnan.

3D-visualiserad, infekterad mustarm.3D-visualiserad video, infekterad tarm från mus. (figshare.com) Foto: LiU.

Vetenskapliga artikeln:
Arash Hellysaz, Lennart Svensson, Marie Hagbom: Rotavirus Downregulates Tyrosine Hydroxylase in the Noradrenergic Sympathetic Nervous System in Ileum, Early in Infection and Simultaneously with Increased Intestinal Transit and Altered Brain Activities, ASM Journals 2022, DOI: 10.1128/mbio.01387-22

Kontakt

Forskning

Senaste nytt från LiU

En person tittar in i kameran.

Jan-Ingvar Jönsson ny ordförande för ECIU

Rektorn vid Linköpings universitet, Jan-Ingvar Jönsson, har blivit utsedd till ny ordförande för det europeiska nätverket för innovativa universitet i Europa, ECIU.

Porträtt på två tjejer som kramar varandra

Spex-SM i Linköping för första gången

I maj arrangeras SM i studentspex i Linköping för första gången. Holgerspexet och Linköpings Studentspex, universitetets två spexföreningar, laddar för tävlingen med ett gemensamt bidrag.

Lysande glasskiva med krokodilklämma.

Genombrott för nästa generations digitala skärmar

Forskare vid LiU har utvecklat en digital skärm där själva lysdioderna reagerar på beröring, ljus, fingeravtryck och användarens puls bland annat. Resultaten kan vara starten för en helt ny generation digitala skärmar.