Skip to content


Beroendets biokemi

Hjärnans belöningssystem

Det fysiska beroendet av alkohol, socker, nikotin eller andra droger skapas i hjärnans belöningssystem och fungerar även på samma sätt för olika belönande handlingar som shopping, risktagande, spel, arbete m.m.

När hjärnans celler kommunicerar med varandra, handlar det om elektriska signaler i nervcellen, som förvandlas till kemiska signaler i axonen, den punkt där två cellers yttersta nervändar möts och där budskapet förs över till nästa nervcell, för att sedan bli elektriska signaler igen i nervcellen.

Dopamin – glädjemolekylen

Drogerna påverkar framförallt frisättningen av dopamin i övergången mellan nervceller.
Dopamin är hjärnans glädjemolekyl. När det frisätts mår vi bra och livet leker. Om vi äter när vi är hungriga, söker upp värme när vi är frusna, går på toa när vi är nödiga eller uppfyller något annat av vår kropps elementära behov, då belönar vi oss själva med en dos dopamin. Det känns skönt.
När vi löst en svår uppgift, köpt något vi behöver till ett bra pris eller gjort något annat bra känner vi tillfredsställelse. Även här är det hjärnan som frisätter lite dopamin.
När vi lever i goda relationer med människor runt omkring oss eller när vi upplever ett andligt möte – då är dopaminet också inblandat. Det ger oss glädje och tillfredsställelse.

Exakt samma känsla kan droger framkalla på kemisk väg. De går direkt in i axonen och höjer dopaminhalten. Hjärnan luras att ge kroppen en belöning som den inte gjort sig förtjänt av.
En del droger stimulerar nervändarna att sända ut extra mycket dopamin. Andra imiterar dopaminet och lurar den mottagande nervändan att tro att den fått en signal, fast ingen sänts ut. Åter andra stör återtransporten av signalsubstansen, så att signaleffekten inte klingar ut som den ska. Effekten blir i vilket fall som helst densamma: en övertydlig dopaminsignal.

Detta får tre effekter som samverkar till att göra oss beroende:

* Minnet av den sköna upplevelsen får oss att ta drogen igen för att få samma belöning.

* Vi kommer efterhand att glömma bort de ”naturliga” sätten att få belöning, eftersom det är jobbigare och tar längre tid. Det är som att trampa upp en genväg i en skog: ju oftare man går den nya stigen, desto lättare blir den att hitta. Samtidigt växer gamla stigar igen när de inte används längre, och till slut ser man dem inte alls.

* Hjärnan anpassar sig till överstimulansen genom att ”skruva ner mottagningen”, så att det ständigt krävs högre doser för att uppnå samma effekt. Fysiskt sker det genom att det bildas nya dopaminreceptorer för att svara upp mot överdosen. Sedan finns de receptorerna kvar, och när dopamin inte tillförs på nytt i lika hög grad som tidigare, tolkar de det som en brist på dopamin, och detta ger en mängd obehagliga symptom.
.

Posted in Biologi.

4 stora befolkningsstudier i Sverige

I Sverige genomförs 4 stora befolkningsstudier. Epihealth, Lifegene, Scapis och Big3.

Epihealth är ett forskningssamarbete mellan Uppsala universitet och Lunds universitet med testcenter i Uppsala och Malmö som har till syfte att kartlägga orsakerna till våra vanligaste folksjukdomar som uppträder hos medelålders och äldre personer till exempel hjärt-kärlsjukdomar, benskörhet, cancer, demens, depressioner, lungsjukdomar, diabetes m.m. Man tittar både på miljöfaktorer och genetiska faktorer och man planerar att undersöka 300 000 invånare i Sverige med en ålder mellan 45 och 75 år.

Lifegene har sin bas i Stockholm. Karolinska Institutet är värd för projektet och har en ledande och koordinerande funktion. De övriga medverkande universiteten är: Lunds universitet, Göteborgs universitet, Linköpings universitet, Uppsala universitet och Umeå universitet. LifeGene kommer att bli den största forskningssatsningen i Sverige någonsin. Projektet kommer att pågå under lång tid med målet att rekrytera 500 000 frivilliga under de kommande åren. LifeGene bjuder in personer som är över 18 år. Urvalet görs slumpmässigt via befolkningsregistret SPAR (Statens Person- och Adress- Register) men det går också att anmäla sig som deltagare på lifegene.se
LifeGene vill gärna följa hela hushåll för att lättare kunna identifiera miljö respektive genetiska faktorers betydelse för uppkomsten av sjukdomar. Deltagarna kommer vart femte år följs upp med hälsokontroller och får svara på webbaserade frågor om sina levnadsvanor.

SCAPIS (Swedish CArdioPulmonary bioImage Study) är första delen av ett forskningsprojekt inom hjärta, kärl och lungor. 1 000 män och kvinnor mellan 50-65 år i Göteborg har valts ut slumpmässigt och bjudits in via brev att delta i SCAPIS. Det går inte att själv anmäla sitt intresse. Scapis syfte är att identifiera individuella risker för plötsligt hjärtstopp, hjärtinfarkt och andra hjärtsjukdomar, Upptäcka KOL (kroniskt obstruktiv lungsjukdom) i ett tidigt skede samt upptäcka riskfaktorer för andra lungsjukdomar.

BIG3 är ett kardiopulmonärt forskningsprojekt som drivs av Region Skåne i samverkan med forskare från Lunds Universitet och AstraZeneca AB där man studerar tre av våra folksjukdomar: kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL), kardiovaskulära sjukdomar och lungcancer. BIG3 är en öppen prospektiv longitudinell kohortstudie i Skåne där man genomför en enkätundersökning för att få en information om hälsa, livsstil, miljö- och levnadsförhållanden hos Skånes invånare. Enkäten går ut till ett slumpmässigt urval av invånare i Skåne som är mellan 45 och 75 år. I nästa steg av BIG3-studien kommer ett slumpmässigt urval av personer, som svarat på enkätundersökningen, att bjudas in till en hälsoundersökning på Skånes Universitetssjukhus.

Speciellt Epihealth och Lifegene är intressanta då de är så breda och har stort fokus på arvets betydelse. Men det gör dem också kontroversiella. I slutet av 2011 hävdade datainspektionen att studien bröt mot personuppgiftslagen och krävde att lifegene skulle sluta samla in uppgifter samt att inte använda de uppgifter som redan samlats in. Främst för att formuleringen att uppgifterna som samlats in ska ”användas för framtida forskning” var för luddigt då det tydligt ska framgå vad uppgifterna ska användas till. Man hade också kritik på att informationen i registret var inte var fullt avidentifierad då det går att koppla ihop informationen med individ även om informationen är anonymiserad, men inte fullt avidentifierad. KI överklagade beslutet och i början av 2012 fick KI klartecken att fortsätta Lifegene-studien.

Sverige anses som ett ovanligt lämpat land att genomföra stora epidemiologiska studier då systemet med personnummer i kombination med Sveriges många register (födelseregistret, patientregistret, öppenvårdsregistret, dödsorsaksregistret, tandvårdsregistret, förskrivningsregistret, cancerregistret medicinska kvalitetsregister med flera) underlättar uppföljningen av studiedeltagare.

Posted in Biologi.

Beroendeframkallande chips

Anledningen till att det kan vara svårt att sluta äta chips är marijuanaliknande kemikalier i kroppen med namnet endocannabinoider. När vi äter chips triggar fettet den biologiska process i tarmarna som producerar dessa endocannabinoider, vilket initierar en signal i kroppen att fortsätta äta.

Posted in Biologi.

Individer har en av tre olika grupper av bakterier i magen.

Människor verkar ha tre olika huvudgrupper av bakterier i sina magar. Varje individ har en av de tre typerna av bakterieflora och det tycks inte spela någon roll var på jorden man bor, eller vilket kön eller ras man tillhör. Hos människor över hela jorden dominerar en av de tre olika grupperna av bakterier i magen.

Grupperna skiljer sig åt i hur de omvandlar kolhydrater till energi.

Man vet inte varför olika personer har olika typ av bakterieflora i tarmen. Man spekulerar i att det kan ha att göra med immunförsvaret eller med surhetsgraden (pH) i magen.

För att ta reda på vilken av de tre grupperna en individ tillhör kan man ta ett prov från avföringen och bestämma allt DNA från alla bakterier som finns där.

Resultaten kan ge nya möjligheter att skräddarsy både kost och mediciner.

Referens
Arumugam, M., Raes, J. et al: Enterotypes of the human gut microbiome. Nature, 21 April, 2011. doi:10.1038/nature09944

Posted in Biologi.

Skydd för den biologiska mångfaldheten.

Den 29 oktober 2010 enades miljöministrar från nästan 200 länder under ett FN-möte i Nagoya i Japan om en plan för att bromsa förlusten av arter fram till år 2020.
17 procent av landytan och 10 procent av havsytan ska skyddas. Avtalet kan beskrivas som historiskt eftersom både rika och fattiga länder lyckats komma överens om att skydda hotade ekosystem. Avsikten är också att ett protokoll ska upprättas om tillträde till och fördelning av vinster från genetiska resurser.

Posted in Biologi.

Kronobiologi. Den biologiska klockans betydelse för hälsan.

 Den moderna livsstilen där vi äter och sover, jobbar och tränar vid för kroppen fel tidpunkter riskerar att inte bara störa vår biologiska dygnsrytm utan det medför också ökad risk för övervikt och bukfetma. Det kan också leda till för tidigt åldrande,  trötthet, huvudvärk, dåligt humör  högt blodtryck sämre immunförsvar, sömnbrist, störd ämnesomsättning,  fertilitetsproblem, inflammatoriska tillstånd, ätstörningar, depression och sjukdomar som diabetes, cancer och hjärt-kärlsjukdomar.

Anledningen till att en störd dygnsrytm kan ledatill övervikt beror dels på  att kroppens program för viktbalans sätts ur spel, men också att maten mättar sämre på kvällen och natten, vilket gör att man lätt äter för mycket. Även för lite sömn kan leda till övervikt. När man sover för litet minskar mättnadshormonet leptin och det aptitstimulerande hormonet, ghrelin, ökar. Kroppen tolkar behovet av energi fel. Vi försöker få energi genom att äta när vi i själva verket behöver ladda energi genom att sova.

Att gå ut i dagsljus varje dag, äta regelbundet på dagtid och inte äta senare på kvällen än två timmar innan man lägger sig är några tips för att hålla sig i balans med den biologiska klockan.

 På dagen ska musklerna få bränsle och blodsocker från maten. På natten kroppstemperaturen sjunker, hormoner gör att urinproduktionen minskar, tarmarna rör sig långsammare.sjunker kroppstemperaturen, ämnesomsättning och blodtryck  så att hjärta och kärl får vila. Vidare minskar urinproduktionen och tarmarna rör sig långsammare.  Kroppen har då  inte samma beredskap att ta hand om mat eller att bygga muskler om man tränar.

Dygnsrytmen styrs från SCN – Dygnsrytmen styrs från den suprakiasmatiska kärnan, SCN i hypotalamus. Där sitter också tallkottkörteln som producerar sömnhormon när det är mörkt. Det finns även perifera tidsoscillatorer, så kallade klockgener  i celler och organ i andra, mer perifera delar av kroppen t.ex. lever, njurar, hjärta och bukspottkörtel. Äter vi oregelbundet, och kanske vänder på dygnet, så kommer de här klockorna att gå i olika takt. Det skapas en desynkronisering i rytmen mellan SCN och periferin. SCN kommer att driva en rytm i sömn, vakenhet och energimobilisering samtidigt som organen i kroppen väntar på föda vid »fel« tidpunkt utifrån denna rytm då  ljus är en tidgivare för SCN och mat är tidgivare för perifera tidsoccillatorer.
Kroppen vet då intenär den ska växla mellan uppbyggnads- och nedbrytningsuppgifter.

Äter man till exempel sent på kvällen frisätts insulin, som gör att blodsocker tas upp och lagras in i cellerna. Men vid den tiden är det inte meningen att kroppen ska lagra energi, då är den inställd på att frisätta bränsle, fettsyror och blodsocker, från de egna vävnaderna, förråden. Om man jobbar skift och absolut måste äta nattetid, bör man bara äta små portioner, och låta bli snabba kolhydrater t.ex. vitt bröd< sötsaker och läsk eftersom kroppen har som svårast att hantera blodsockerhalten då.

Många tränar också sent på kvällen. På natten ska organen vila under en sammanhängande period. Att träna nattetid  leder till ett ökat slitage och en nedbrytning av kroppen. Tränar gör man bäst på sena eftermiddagen, vid 17-tiden. Då är kroppstemperaturen som högst och den fysiska prestationsförmågan på topp.

Vi har också en rytm att följa årstidsväxlingarna.  När dagsljuset minskar på hösten stiger nivåerna av sömnhormonet melatonin i kroppen och  serotoninnivån i hjärnan sjunker. Det är en signal från hjärnan att det är dags att börja lagra in fett vilket medför att vi får ökad aptit.

Kronobiologi kallas studiet av kroppens olika rytmer och klockor. Och kronoterapi, används för att få ordning på snedvridna  mat- och sovtider. 

Man har också sett att en rad sjukdomstillstånd förefaller även att variera i förekomst över dygn så väl som över årstid, s.k. kronopatologi. T.ex. har  hjärtinfarkt,  stroke,  allergi/astma högst förekomst under tidiga morgontimmar.

Posted in Biologi.

Att bestämma proteiners tredimensionella struktur med allmänhetens hjälp.

I grunden handlar det hela om att forskare känner till alla ingående aminosyror i ett protein, och man vet att den tredimensionella strukturen bestäms av sekvensen på de ingående aminosyrorna, och bestäms av i vilket läge som den interna energin är lägst, men det är svårt att utifrån aminosyrasekvensen bestämma dess tredimensionell struktur. Superdatorer arbetar med detta problem dagligen men det krävs extremt mycket datorkraft för dessa beräkningar. Därför utvecklade  professor David Baker vid University of Washington en skärmsläckare kallad Rosetta som utnyttjar användarens datorkraft när den är i viloläge för att förutsäga proteiners tredimensionella struktur. Flera hundra tusen användare har laddat ner skärmsläckaren.

Men datorer har inte människans förmåga att experimentera med nya oväntade kombinationer. Men det skulle bli alltför tidsödande för forskarna själva att sitta och testa sig fram.Vidare undrade flera av användarna om de kunde hjälpa datorerna att vecka proteinerna när de såg ett effektivare sätt än det som programmet försökte med. Men istället lät forskarna människorna själva försöka hitta den tredimensionella struktur där den interna energin är som lägst genom att de 2008 utvecklade ett spel, Foldit, som låter användarna modifiera proteiners tredimensionella struktur.  Spelet  går i praktiken ut på att spelare världen över ska försöka vika ihop ett protein på rätt sätt. Poäng delas ut baserat på den interna energinivån i strukturen och spelarna kan jämföra sina framsteg med andra spelare på nätet.

2010 publicerades i tidskriften Nature den första vetenskapliga artikeln kring framskridandet och som medförfattare står de drygt 57 000 Foldit-spelare som fram till 2010 bidragit till resultatet.

Genom att hitta nya proteinstrukturer tror man att man ska kunna hitta nya typer av biobränslen, effektivare antibiotika och kanske också botemedel mot cancer och andra sjukdomar.

Foldit finns till Windows, OS X och Linux.

Posted in Kemi.

Omfattande kartläggning av livet i havet.

Forskare har presenterat en rapport av ett tio år långt arbete med att kartlägga  livet i havet.

Ryggradslösa djur med hårt skal, t.ex. räkor och krabbor utgör den största gruppen (20%) av det marina livet. Sedan kommer blötdjur (17 procent), det vill säga ryggradslösa djur utan hårt skal, t.ex. bläckfiskar och sniglar. Fiskarna utgör 12 procent. Tio procent av livet under havsytan består av alger, växter och encelliga organismer.

Men det finns ännu fler arter att upptäcka. Man bedömer att det finns minst 200% fler arter än de vi känner till idag. Av fiskarna tror forskarna att 70 procent av alla arter är kända i dag. Men inom många andra grupper lever troligtvis mer än två tredjedelar av arterna i havets djup utan människans vetskap om deras existens.

Studien, där 25 havsområden har studerat vilka arter och grupper som dominerar i havet och i vilka delar av havet som mångfalden är störst. I genomsnitt finns det 10.750 olika arter per område. Den biologiska mångfalden är rikast i haven runt Australien och Japan. Enligt rapporten är haven i tropikerna, djuphavet och på södra halvklotet minst utforskade.

Projektet har letts av biologen Nancy Knowlton från Smithsonian Institution, och 360 personer har varit involverade.

Läs mer.

Posted in Biologi.

Organiska lysdioder ger energieffektivt vitt ljus.

Lysdioder väntas bli efterträdaren till glödlampor, lysrör och lågenergilampor. Problemet är att ljuset de skickar ut inte är riktigt vitt. Det beror på att det är blått ljus som skickas ut och och att ljuset omvandlas till vitt i ett fosforskikt.

Professor Olle Inganäs och hans forskargrupp i biomolekylär och organisk elektronik vid Linköpings universitet har lanserat en organisk lysdiod som skickar ut rent vitt ljus.  Den består av en plasthalvledare som skickar ut blått ljus och  och fosforescerande proteinfibrer, med lysande molekyler som kan lysa i gröngult respektive rött.

På så sätt bildas en tripletter av rött, gränt och blått, som tillsammans alstrar ett vitt ljus. En fördel  är att belysningen blir mer energieffektiv.
De proteinfibrer som används är amyloidfibrer  i närvaro av metallorganiska föreningar med metallen iridium. Dessa föreningar kan sända ut rött, grönt eller gult ljus, och bevarar den förmågan i proteinfibrerna . Dessa bakas in i  halvledaren av plast som sänder ut blått ljus, och resultatet blir ett rent vitt ljus.

Lysdioder i oorganiska halvledare har funnits på marknaden några år, till exempel i ficklampor och cykellysen. Plastlysdioder (som också kallas organiska, OLED, eller polymera, PLED) finns bland annat i mobildisplayer och flexibla teveskärmar.

Även på andra håll pågår forskning  för att få fram ljusstarka lysdioder för belysning inomhus. Det kommer till en början antagligen handla om stora lysande ytor snarare än punktbelysning och armaturer.

Ett brittiskt företag, Lomox, med säte i Wales, utvecklar just nu ”tapeter” med organiska lysdioder som ska bli dubbelt så starka som vanliga lysrör. Det handlar helt enkelt om  en typ av organiska lysdioder som kan fästas på väggar, i tak eller på skyltar. Tanken är att lysdioderna, som trycks fast på en tunn plastfilm, ska ersätta dagens lysrör och glödlampor.

Lomox säger att deras vita organiska lysdioder kommer att få en livslängd på 50 000 -100 000 timmar (en glödlampa håller cirka 1 000 timmar) och en verkningsgrad på 150 lumen per watt. Det kan jämföras med det vanliga lysröret som lyser med 60-70 lumen per watt.

Posted in Fysik, Teknik.

Fusionsanläggningar nära delmålet att få ut mer energi än de förbrukar

Fusionsenergi är den energi som driver solen och universums alla andra stjärnor. I centrum av dessa gigantiska himlakroppar, under extremt tryck och hög temperatur slås lätta atomkärnor ihop till tyngre och enorma mängder energi frigörs. Det är det som kallas fusion. Fusion (sammanslagning) är motsatsen till fission (delning) som används i dagens kärnkraftvärk där tunga grundämnen klyvs till lättare samtidigt som det bilas radioaktiv strålning.

Fördelarna med fusionskraft  är att det kan generera enorma mängder energi och bränslet som driver reaktionen finns i nästintill outtömliga mängder här på jorden samt att inget, eller mycket kortlivat radioaktivt avfall bildas.

Lawrence Livermore National Laboratory

I Livermore i Kalifornien i USA räknar man med att fusionsanläggningen Lawrence Livermore National Laboratory senast 2012 ska kunna  producera mer energi än den förbrukar enligt  Edward Moses, en av ledarna för arbetet med fusion på Lawrence Livermore National Laboratory.  Man räknar med att  en större försöksanläggning kan vara klar 2020-2025, och en kommersiell anläggning kan stå klar år 2030.

Tekniken man använder är att komprimra väte  med hjälp av superstarka laserstrålar.

Genombrottet kom 2009 när man med lyckat resultat testade de 192 enorma laserkanonerna i den nya anläggningen National Ignition Facility ( NIF ) och insåg att man hade lyckats  bygga lasrar som var  tillräckligt kraftiga och hade tillräckligt hög kvalitet, säger Bruno van Wonterghem, forskare och ansvarig för lasertesterna vid NIF. Lasrarna används  för att fixera materialet så att det först blir minus 200 grader Celsius, och sedan komprimera det så att värmen stiger till 100 miljoner grader. Det är den temperaturen som behövs för att skapa fusionskraft. I det här fallet bildar väteisotoperna deuterium och tritium  grundämnet helium genom att laserstrålarna projiceras mot en 1 centimeter stor bränslebehållare som är gjord av guld. När den under miljarddelen av en sekund bestrålas med denna stora mängd energi, börjar den i sin tur utstråla enorma mängder röntgenstrålar. All energi fokuseras mot kapselns centrum som innehåller en millimiterstor droppe av väteisotoperna deuterium och tritium. Röntgenstrålarna pressar väteisotoperna med en enorm hastighet mot kapselns mitt och de blir varmare och varmare och når till slut temperaturen 100 miljoner grader och atomkärnorna börjar smälta samman med varandra och helium bildas. I processen försvinner en del av bränslets massa och det är då som den stora mängden energi skapas.

Fusionsreaktorer ger inget farligt långlivat avfall som vanlig kärnkraft, och släpper heller inte ut växthusgaser som eldning med fossila bränslen. Dessutom finns det nästan obegränsat med bränsle.

Ett framtida kraftverk kommer att spränga 10-15 stycken millimterstora bränsledroppar per sekund. Det räcker för att producera 1 gigawatt el, ungefär lika mycket som en normalstor svensk kärnreaktor.  En uppskattning är att en anläggning på 1 gigawatt kommer att kosta ca 27 miljarder kronor. Ett kärnkraftverk av samma storlek kostar runt 80 miljarder kronor.

Iter i Cadarache

Även i europa, i Cadarache i södra Frankrike håller ett stort antal länder, inklusive Sverige, på att bygga en gigantisk fusionsanläggning som kallas för Iter. Där ska fysiker åstadkomma fusion i en magnetisk kammare som kallas tokamak. Iter ska stå klart 2019.  Omkring år 2026 ska fysikerna kunna få ut mer energi än de stoppar in i denna anläggning.

Även Iter ska använda  väteisotoperna  deuterium och tritium. Deuterium finns i vanligt havsvatten, och tritium skapas av litium inne i reaktorn. Även om hela världens energiproduktion drivs av fusionskraft kommer havens deuterium att räcka i miljontals år och det finns litium för minst tusen år, enligt forskarna.

Det enda problemet är att det blir neutroner över när deuterium och tritium smälter ihop i fusionsreaktorn. Neutronerna ska användas till att skapa nytt tritium, men en del av dem kommer också att fastna i reaktorns väggar. Där kan de försämra hållfastheten och skapa kortlivade radioaktiva ämnen.

Reaktorn måste därför vara byggd av tåligt material och ha ett tjockt skyddshölje. En alternativ lösning är att använda en form av helium, helium-3, i stället för tritium. Då bildas inga neutroner, och fusionsreaktorn behöver inte vara lika stor.

På jorden är det ont om helium-3, men på månen finns det mer. Olika forskare har kommit med mer eller mindre seriösa förslag om att hämta hem månsten med rymdfärjor.

Reaktorn Iter kommer att vara 24 meter hög och 30 meter bred, och se ut som en stor ring. En sådan reaktor kallas för en tokamak, som är en rysk förkortning för ringformig magnetisk kammare.

Inuti ringen hettas deuterium och tritium upp till hundra miljoner grader och blir plasma. Det betyder att atomernas elektroner och kärnor inte längre håller ihop. För att inte ringens väggar ska smälta av den höga temperaturen svävar plasmat fritt med hjälp av ett starkt magnetfält. I plasmat krockar deuterium- och tritiumkärnor och slås ihop till helium.

Posted in Fysik.