ALZHEIMER HOS BANANFLUGOR

Transkript

1 PROJEKTARBETESRAPPORT Läsåret 2010/2011 ALZHEIMER HOS BANANFLUGOR Projektgrupp:, Nv3E,, Nv3E,, Nv3E Handledare: Christina Ståhl Medbedömare: Lena Sundström

2 SAMMANFATTNING Vi har genomfört en studie av Alzheimers sjukdom hos genmodifierade bananflugor. För att besvara våra frågeställningar har vi använt oss av en litteraturstudie för att sammanfatta fakta om sjukdomen och studera dess verkan på människor samt genomfört ett tvådelat experiment som låtit oss studera sjukdomens verkan på flugorna och genom detta möjliggjort en jämförelse samt ökad förståelse. Det tvådelade experimentet bestod av en del där vi testade flugornas aktivitet samt en del där vi testade flugornas livslängd. Vi fann att Alzheimers sjukdom orsakas av att en viss amyloid-β-peptid ansamlas och aggregerar till nervceller i det centrala nervsystemet och dödar dessa samt flertalet faktorer som ökar risken för att detta inträffar. Vi fann även genom experimentet att produktionen av amyloid-β kraftigt påverkade livslängden och aktiviteten hos flugorna. Vi studerade även noggrannare hur flugorna betedde sig i rörelse m.m. för att ytterligare se påverkan. Resultatet från bananflugorna jämförde vi med resultatet från litteraturstudien och fann så att människor och bananflugor har ett liknande sjukdomsförlopp.

3 INNEHÅLL INLEDNING...4 Bakgrund...4 Syfte...4 Tillvägagångssätt...4 GENOMFÖRANDE...5 Förarbete...5 Bild Bild Bild Bild Korsning...8 Experiment...8 Efterarbete...9 Litteraturstudie...9 RESULTAT...9 Litteraturstudie...9 Fakta om Alzheimers sjukdom...9 Behandling av Alzheimers sjukdom...10 Aktivitetstest...11 Bild Bild Tabell Diagram Överlevnadstest...13 Tabell Diagram DISKUSSION...16 Litteraturstudie...16 Aktivitetstest...16 Överlevnadstest...17 Metod...17 Besvarande av frågeställningar...18 KÄLLOR...20 Böcker...20 Bilder...20 BILAGA 1 (artikel om affibody)...21 BILAGA 2 (bilder från arbetet)...30

4 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 4 INLEDNING BAKGRUND När vi skulle påbörja vårt projektarbete hade vi ganska delade meningar om vad vi ville göra. Men vi var överens om att vi ville ha något praktiskt arbete. Efter många spridda tankar kom vi på att vi ville utföra en genmodifiering och för vi kom fram att vi ville utföra den på bananflugor, för vi visste att de används mycket inom gentekniken. När vi väl hörde oss för huruvida det var möjligt fick vi ett bakslag, men ganska snabbt fick vi reda på möjligheten att utföra en studie på redan genmodifierade flugor. Vi kom så i kontakt med Ann-Christine Brorsson på Linköpings Universitet. Vi fick genom henne en större insikt i de möjligheter vi hade. Hon försåg oss med flugor samt mycket användbar hjälp och viktiga råd. SYFTE Syftet med vårt arbete var att få en klarare bild av hur Alzheimer påverkar bananflugor samt hur detta liknar och skiljer sig ifrån hur det påverkar människan. I vårt arbete har vi utgått ifrån dessa frågeställningar: Vad är det som orsakar Alzheimer? Hur uttrycker sig Alzheimer hos människor jämfört med bananflugor? Vad händer i hjärnan och kroppen hos en Alzheimersjuk? Vad finns det för botemedel/bromsmediciner och hur fungerar dessa? Hur påverkas flugornas livslängd av de olika proteiner de tillverkar? TILLVÄGAGÅNGSSÄTT För att besvara våra frågor har vi dels gjort en litteraturstudie, sett en TV-dokumentär samt genomfört ett par praktiska experiment där vi har använt oss av genmodifierade bananflugor som vi korsat så att de producerar peptiden amolyid-β, hädanefter Aβ, som ansamlas i det centrala nervsystemet och leder till Alzheimers sjukdom. Vi genomförde även samma experiment på friska kontrollflugor samt flugor som dels producerar Aβ-peptiden, men även ett protein kallat affibody som motverkar den degenererande effekt som Aβ har. Experimenten var utformade för att testa hur Alzheimers sjukdom påverkar flugornas aktivitet samt livslängd och dessutom för att minimera antalet påverkande faktorer.

5 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 5 GENOMFÖRANDE FÖRARBETE Det första vi gjorde var att läsa in oss lite på ämnet. Vi letade i och läste i böcker på stadsbiblioteket och tittade på en dokumentärfilm om Alzheimer. Vi läste om bananflugor för att få en förståelse för hur vi skulle hantera och sortera dem. Samtidigt som vi läste in oss på ämnet förde vi korrespondens med Ann-Christin Brorsson om hur experimentet kunde gå till och vilken hjälp vi kunde förvänta oss att få. När vi var redo åkte vi till universitetet och träffade Ann-Christin. Hon gav oss bananflugorna, berättade hur vi skulle hantera dem och gav oss en första uppsättning med mat så att flugorna kunde få ny när de i för hög grad förorenat den gamla. Hon visade oss även i detalj hur vi skulle skilja mellan hanar och honor, hantera dem vid sortering och byta mat. Honorna har, jämfört med hanarna, en randig och stor bakkropp medan hanarnas bakdel är mindre och svart. Denna karaktär är dock inte tydligt framträdande på nykläckta flugor och därför använde vi oss nästan uteslutande av en annan könskaraktär som är hanarnas så kallade sexhakar som är ett slags klor hanar har på sitt främsta benpar för att haka fast vid honan under parning. Ann-Christin gav oss även kontaktuppgifter till Anna Angel på hälsouniversitet som vi kunde köpa mer mat av. Vi köpte en karta med 100 vialer med mat för att vi tänkte att det skulle räcka till för alla experiment. Sexhakar Avsaknad av sexhakar Liten svart bakkropp Stor randig bakkropp Bild 1. Flugor med könskaraktärer. De bananflugor vi använde till experimenten var av fyra olika genotyper. Det var Elav GAL4, W1118, Arc 10.2k samt Arc 10.2k + Nuri. W1118 var vanliga flugor, med enda egenhet att de

6 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 6 hade vita ögon. Arc 10.2k var flugor med anlag för att producera den sjukdomsalstrande Aβpeptiden. Denna gen var dock inaktiv då den ej uttrycks vid avsaknad av aktivator. Arc 10.2k + Nuri var flugor som bar anlag både för Aβ-peptiden och för ett protein som kallas affibody (se bilaga 1), även dessa flugor krävde dock aktivatorprotein för att uttrycka dessa gener. Elav GAL4 var nästan som vanliga flugor, förutom att de producerade ett särskilt driver -protein som fungerar som aktivator för de tidigare nämnda speciella generna. Till en början var vi tvungna att öka antalet flugor. Vi lät då flugorna vistas i en vial i 2-3 dagar så att de kunde para och föröka sig där. Sedan bytte vi till nästa vial och fortsatte så tills vi hade 4 rör med befruktade ägg, varav vissa kläckts och blivit larver. I första omgången fick vi inte tillräckligt med flugor, så vi fick låta förökningen gå ännu ett led. Vi förde över flugorna från en vial till nästa genom att först knacka ned dem till botten av den första vialen, ta bort proppen i den gamla och den nya vialen, placera den nya vialen ovanpå med öppning mot öppning och sedan vända på det och knacka ner flugorna i den nya vialen. Bild 2. Vi för över flugor från en vial till en annan. Efter andra omgången förökning hade vi tillräckligt med larver för att kunna utföra experimenten på bananflugorna. Bananflugor blir könsmogna efter cirka åtta timmar och för att vara säkra på att deras korsade avkomma skulle ha önskad genuppsättning var vi tvungna att använda jungfruhonor av Elav GAL4 (hädanefter driver) till korsningarna. Därför var vi nu tvungna att hålla larverna under noggrann uppsikt för att kunna separera honor och hanar när de kom ut ur sina puppor, innan de blev könsmogna och började para sig.

7 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 7 Medan vi väntade på att flugorna skulle kläckas byggde vi en gasplatta för sövning av bananflugorna. Gasplattan byggde vi av en petriskål av plast och en gasslang. Vi limmade ihop petriskålens två delar så att locket satt fast upp och ned på bottendelen. Sedan smälte vi ett hål i den undre delen och limmade fast gasslangen i hålet. Vi gjorde små hål i den övre delens botten, med hjälp av en upphettad nål, för att gasen skulle kunna sippra upp ur hålen. Anordningens täthet kontrollerade vi genom att blåsa luft genom systemet medan det var nedsänkt i ett vattenbad. Efter några finjusteringar fick vi ett tätt system som endast släpper gas genom hålen i den övre delen.

8 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 8 Gasflöde, CO 2 Bild 3-4. Den gasplatta vi byggde för sövning av bananflugorna. När flugorna väl började kläckas hade vi dock inte möjlighet att separera flugorna var åttonde timme som vi borde ha gjort, men vi sorterade flugorna klockan och fem dagar i rad. För att kunna hantera flugorna sövde vi dem med koldioxid på gasplattan. Vi fastställde flugornas kön genom att studera deras könskaraktärer med en stereolupp och använde sedan en fin pensel för att separera honor och hanar. Under natten ställde vi flugorna mörkt och svalt för att deras utveckling skulle gå långsammare, vilket fungerade för det mesta. De sorterade flugorna lät vi sedan stå i sina vialer i fem dagar för att se att inga larver kläcktes. När larver kläcktes i något rör kasserade vi hela det röret, då det innebar att flugorna ej var jungfrur. Antingen för att de blivit könsmogna innan sortering eller att en hane slunkit med i honornas vial. Efter dessa fem dagar hade vi nog med jungfruhonor för att inleda korsningen. KORSNING Nu var det dags för oss att påbörja korsningen. Vi lät 20 jungfrudriverhonor para sig med 10 hanar i en vial. Vi hade tre sådana vialer, ett rör vardera med hanar av de tre andra genotyperna, W1118 (hädanefter kontroll ), Arc 10.2k (hädanefter Aβ ) och Arc 10.2k + Nuri (hädanefter affibody ). Vi lät sedan flugorna para sig och lägga ägg i två dagar och bytte sedan vial. Det upprepade vi tills vi hade 4 vialer av varje typ, precis som när vi förökade flugorna. Därefter väntade vi på att de skulle kläckas. EXPERIMENT När flugorna kläcktes så separerade vi honor och hanar för att göra aktivitetstestet på honflugor och testa livslängden för hanar. Aktivitetstestet var utformat som så att vi lade de flugor som skulle testas i en graderad pipett och lät de därefter vakna till i en timme. Vi lät de springa uppåt i pipetten under en tid som vi testat fram med en kontrollgrupp. Denna tid var en minut. När tiden var ute noterade vi hur många flugor som kommit över markeringen för

9 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 9 25 ml och hur många som inte kommit över markeringen för 2 ml. Med dessa siffror räknade vi sedan ut ett index(α) över flugornas aktivitet:. Detta test gjorde vi på tre grupper à 15 flughonor av varje genotyp för att få en större noggrannhet. Det första testet gjorde vi på flugorna under deras första dygn efter kläckning för att få ett startvärde. Vi gjorde sedan även test deras tredje och sjunde levnadsdygn för att se hur sjukdomen fortlöpte och påverkade deras aktivitet. Vi genomförde experimentet vid samma tid på dygnet och med samma uppställning för att detta inte skulle vara en felfaktor. Vi diskade även pipetterna mellan försöken för att flugornas sekret inte skulle påverka resultatet av nästa experiment. Livstidstestet gick till som så att vi samlade 50 hanar av varje genotyp i olika vialer. Därefter noterade vi varje dag hur många som dött för att sedan kunna göra en procentsats av detta. Rören hade vi på samma plats och bytte mat på samtidigt för att detta inte skulle vara faktorer i experimentets utgång. EFTERARBETE När vi väl hade genomfört experimenten sammanställde vi resultaten i tabeller. I den första tabellen skrev vi upp resultaten från alla aktivitetstester sorterade efter dag och genotyp. Därefter räknade vi ut index för varje test och sedan ett genomsnittligt index för varje genotyp och dag. Dessa genomsnittliga index sammanställde vi till ett diagram. Sedan gjorde vi en liknande tabell för överlevnadstestet och även här ett diagram där vi i procent visar flugornas överlevnad över tiden. LITTERATURSTUDIE Till litteraturstudien lånade vi böcker på statsbiblioteket, såg en film, sökte på internet och har även läst en artikel om affibodyproteinet. Vi läste och samlade information och jämförde vad vi hittade för att kunna besvara våra frågeställningar. RESULTAT LITTERATURSTUDIE Fakta om Alzheimers sjukdom Idag är den vanligaste demenssjukdomen Alzheimers sjukdom, men man vet inte riktigt varför den bryter ut. Man känner dock till ett antal faktorer som kraftigt ökar risken för sjukdomens utbrytande, både genetiska och miljöberoende. De genetiska variationer som sägs öka risken för Alzheimers är huvudsakligen mutationer i genen på kromosom 21 som styr tillverkningen av äggviteämnet APP samt i genen på kromosom 19 som styr tillverkningen av äggviteämnen APO-E. Det faktum att genen för APP ligger på kromosom 21 leder till att personer med Downs syndrom löper större risk att drabbas av Alzheimers sjukdom och även vid tidig ålder. Mutationen på genen för APO-E som leder till Alzheimer är den variant som leder till tillverkningen av varianten APO-E4. APO-E är ett transportprotein som transporterar

10 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 10 fettmolekyler, bland annat viktigt i uppbyggnaden av cellmembraner, och förmodligen saknar APO-E4 vissa försvarsmekanismer vilket leder till att man snabbare insjuknar i Alzheimers sjukdom. De miljöberoende riskfaktorerna är framför allt brist på vitamin B 12, autoimmuna processer, skalltrauma, toxiner, stress och fria radikaler. (1a) Alzheimers sjukdom är en demenssjukdom som uppkommer för att för att amyloida plack bildas på nervcellerna i det centrala nervsystemet och förstör nervbanor samt dödar nervvävnaden. (2a) De amyloida placken består av en ansamling av peptiden β-amyloid och avbrutna nervändar och nervutskott som har aggregerat till utsidan av nervceller. (3a) Peptiden β-amyloid bildas vid felaktig nedbrytning av proteinet amyloidprekursorprotein (APP) och finns i två varianter med en längd på 40 respektive 42 aminosyror. Varianten med 42 aminosyror har en mycket större tendens att klumpas ihop till amyloida plack. APP är ett glykoprotein som finns i membranet hos alla celler med cellkärna samt trombocyter. Det finns i tre varianter med 695, 751 respektive 770 aminosyror. Vid normal nedbrytning av proteinet kapas det av två enzymer, α- och γ-sekretas, och då bildas endast kortare segment som ej utfälls. Vid den felaktiga nedbrytningen kapas proteinet istället av enzymerna β- och γ- sekretas vilket leder till att β-amyloid bildas. (2b) Runt de amyloida placken uppstår inflammation och ökad oxidativ stress. Den oxidativa stressen ökar till följd av en ökad ansamling av fria syreradikaler, som är mycket reaktiva molekyler med opariga elektroner, och detta kan mycket väl vara anledningen till att cellerna dör. Amyloida plack ansamlas även i hjärnans blodkärl varvid blodflödet minskar. Det minskade blodflödet tros försvåra omhändertagandet av Aβ-peptiden och därmed snabba upp insjuknandets takt. (4a) Nervcellsdöden i hjärnan leder till att hjärnans volym minska och följaktligen till att den skrumpnar ihop. Skrumpnandet märks först i hjärnans tinninglober, därför påverkas minnet först, och därefter i hjässloben, där språket sitter. Dessa lober är de som påverkas först och mest och därför är det de funktioner som behandlas där som förstörs först och till högst grad men efter hand påverkas alla hjärnans funktioner och skrumpnandet påträffas i hela hjärnan. (4b) Alzheimers sjukdom är en demenssjukdom som gradvis invalidiserar den sjuke. (5a) Sjukdomen leder till sist till fullständig hjälplöshet och död. (6a) De första symptomen på Alzheimers sjukdom är oftast att minnet drabbas, man glömmer saker och får svårt att lära sig nytt. Efter detta drabbas orienteringsförmågan med rubbat lokalsinne till följd. Förmågan för abstrakt tänkande försämras och man blir obeslutsam och passiv. Man drabbas sedan även av språkliga svårigheter och förändrad personlighet. (5b) Behandling av Alzheimers sjukdom Behandling av Alzheimers sjukdom har inte varit möjligt länge då de första farmakologiska preparaten för behandling kom för cirka 10 år sedan. Tre av dessa är så kallade acetylkolinesterashämmare för behandling av mild till måttlig Alzheimer. Dessa heter Aricept (donepezil), Exelon (rivastigmin) och Reminyl (galantamin). Den fjärde medicinen är Ebixa

11 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 11 (memantin) som är en glutamatantagonist används för behandling av måttlig till svår Alzheimer. De första verkar genom att de hämmar nedbrytningen av signalsubstansen acetylkolin och genom detta återställer viss funktion i delar av nervsystemet. De bromsar även försämringen av tillståndet. Effekten hos preparaten varierar dock självklart mellan personer. Den fjärde, glutamatantagonisten, är endast till för att höja allmäntillståndet hos de svårare sjuka patienterna för att det ska vara lättare att ha att göra med. (5c) AKTIVITETSTEST Resultatet av aktivitetstesten samlade i tabell samt utritade i diagram där aktiviteten beskrivs med ett index: värde på α desto aktivare är flugorna. då alltså 0 α 1. Dessto högre Lampa Flugorna springer uppåt Bild 5-6. Aktivitetstest.

12 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 12 Tabell I. Flugtyp Dag nr Över Mellan Under Index (0-1) Genomsnittligt Index Kontroll , Kontroll , , Kontroll Kontroll , Kontroll ,9 0, Kontroll , Kontroll , Kontroll , , Kontroll , Affibody , Affibody , , Affibody , Affibody ,7 Affibody , , Affibody , Affibody , Affibody , , Affibody , Aβ , Aβ ,7 0,6 Aβ , Aβ , Aβ , , Aβ ,5 Aβ , Aβ ,3 0, Aβ ,2 Tabell över aktivitetstest samt slutvärden.

13 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 13 Diagram I. α 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,944 0,889 0,789 0,711 0,744 0,6 0,578 0,611 0, Kontroll Affibody Aβ Dagar Diagram över aktivitetstestets genomsnittliga index. Vi upplevde även att Aβ-flugorna var vimsiga. De gick ibland runt i cirklar och visade tecken på svårighet att skilja mellan upp och ned. ÖVERLEVNADSTEST Resultatet av överlevnadstestet redovisat i en tabell över dödsfall samt ett diagram som visar antalet överlevande flugor i procent: Tabell 2. Döda Procent vid liv Dag nr Kontroll Aβ Affibody Kontroll Aβ Affibody

14 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT Tabell över hur många flugor som dött varje dag, samt överlevande mätt i procent.

15 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 15 Diagram % Kontroll Aβ Affibody Dagar Diagram över antal överlevande flugor med tiden i dagar. Detta ger oss följande medellivslängder och medianlivslängder: Kontroll Aβ Affibody Medellivslängd 44,32 21,42 31,74 Medianlivslängd

16 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 16 DISKUSSION LITTERATURSTUDIE När vi sökte litteratur upptäckte vi att det fanns ett ganska stort utbud. Däremot märkte vi även att mycket av den litteratur vi hittade var informationsfattig och att många böcker skrev precis samma saker. Dock lyckades vi hitta ett antal böcker med bra och varierad information. Vi har huvudsakligen använt oss av böcker och försökt undvika internetkällor. Detta för att Skrivna källor känns mer pålitliga. De flesta av de böcker vi använt är skrivna av professorer på de olika svenska universiteten och vi anser således att källorna varit mycket trovärdiga Det vi fann i vår litteraturstudie stämmer bra överens med vad vi visste innan och eftersom det vi funnit även överensstämmer mellan de olika källorna tycker vi det verkar rimligt. Allt vi funnit är även väl förklarat och förståeligt. De resultat vi fick i litteraturstudien stämmer även bra överens med de resultat vi fick från de experiment vi genomfört Denna del var viktig för besvarandet av de frågeställningar vi utgick ifrån när vi påbörjade arbetet. AKTIVITETSTEST Vi märkte en betydlig skillnad mellan de olika genotyperna redan under det första testtillfället. Aβ-flugorna var betydligt slöare än alla andra flugor och vi kunde snart även ana att de gick med något ryckiga rörelser och att de gick runt i cirklar. Dessutom trillade de ned i röret ofta och bytte ibland riktning tvärt för att vända nedåt. Vid senare försök märke vi även att Aβ-flugornas aktivitet inte bara var lägre än de andra flugornas utan att deras aktivitet även minskade snabbare än de andra flugornas. Redan efter en vecka var skillnaden i aktivitet så betydande att man tydligt kunde se hur fort sjukdomen fortlöpte hos flugorna. Vi begränsade aktivitetstestet till en vecka eftersom vi utförde en kombination av både aktivitetstest och överlevnadstest. Resultatet av aktivitetstestet: Mest aktiva var som väntat kontrollflugorna då de ej producerar något protein som bör påverka deras aktivitet. Näst mest aktiva var affibodyflugorna, även detta var väntat då de både producerar den degenererande Aβ-peptiden, men även affibodyprotein som omhändertar dessa proteiner. Minst aktiva var Aβ-flugorna. Detta var inte så konstigt då de uttrycker Aβ-peptiden som därför aggregerar till nervcellerna i hjärnan och leder till att de dör. Detta leder i sin tur till att flugorna får problem att orientera sig och dessutom blir de pacificerade till följd av den ambivalens detta medför.

17 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 17 ÖVERLEVNADSTEST Kurvorna över livslängden har liknande mönster alla tre, den största skillnaden är vid vilken tidpunkt kurvan vänder nedåt, men det är även viss skillnad i hur brant nedåt kurvan går. Alla tre kurvor går vertikalt de första dagarna och i små etapper nedåt. Därefter kommer ett större fall följt av en liten utplaning och därefter ytterligare ett fall ned till botten. Överlevnadstestet visade tydligt hur aggregationen av Aβ-peptiden påverkar flugorna. Medellivslängden minskade markant. Aβ-flugorna levde i medel drygt 20 dagar kortare än kontrollflugorna (22,9 dagar) vilket motsvarar att livstiden minskades till lite under hälften (48,3 %) och Affibodyflugorna levde i medel drygt 10 dagar kortare än kontrollflugorna (12,58 dagar) vilket ger en minskning till lite under tre fjärdedelar (71,6 %) av livslängden. Av detta kan vi dra slutsatsen att livslängden sänks mycket när Aβ-peptiden ansamlas i det centrala nervsystemet, även om detta behandlas. Varför påverkan blir så stor även när Aβpeptiden behandlas vet vi inte riktigt. Det skulle kunna vara att affibodyproteinet inte tar hand om allt som utsöndras, men det skulle även kunna vara så att affibodyproteinet självt påverkar flugornas livslängd, antingen genom att på något vis vara toxiskt eller att energiåtgången för flugorna blir större då de måste producera dessa extra proteiner. METOD Arbetet började lite knackigt eftersom vi inte kunde fastställa exakt vad vi skulle göra i arbetet. Men när vi väl, efter en utdragen korrespondens med Per Hammarström, kommit fram till vad det var vi skulle och kunde göra, började arbetet flyta på bra. Vi utformade relativt snabbt en klar projektplan med tydliga riktlinjer och en tydlig tidsplan. Vi anser att vi var effektiva efter förhållandena och såg till att vi inte skulle vara en neddragande faktor. Vi tog oss så till universitetet och hämtade flugor samt fick tips och råd och påbörjade genast förökning för att snart kunna genomföra experimenten. Själva förökningen kunde vi nog inte gjort på så många andra sätt än vi gjorde. Möjligen kunde vi ha kombinerat användningen av vialer med att använda de lite större flaskorna med mat. Dock tror vi inte att detta på något vis hade påverkat varken tidsåtgången för, eller resultatet av detta. Nästa steg var att sortera ut jungfruhonor. Där hade vi problemet att vi inte hade möjlighet att vara i skolan tillräckligt ofta och således kunde det ibland gå för lång tid mellan en separation på eftermiddagen och separationen morgonen efter detta. Dock så, som vi tidigare nämnde, hade vi inte möjlighet att vara i skolan vid de tider som krävdes och kunde därför inte föra det i skolan. Hemma hade vi inte den utrustning som krävs för att genomföra det, alltså kunde vi inte ha flyttat hem denna del av experimentet och gjorde därför det bästa vi kunde av situationen genom att ställa flugorna svalt och mörkt för att fördröja åldrandet av flugorna. Vi sorterade flugorna med en pensel, sövda under en stereolupp. För att hålla flugorna sovande gasade vi dem med koldioxid genom en platta som släppte ut gasen. Detta var en mycket effektiv metod att hålla dem sovande under sortering men samtidigt ha en relativt kort

18 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 18 uppvakningstid. Koldioxidsövningen var dessutom den enda metod vi fann där vi kunde ha flugorna sovande och samtidigt ha lätt att hantera dem under stereoluppen Nu var det dags för korsning. Här var vi mycket noga med könsbestämning för att vara säkra på att få rätt genuppsättning i avkomman och att döma av resultatet gick detta bra. Här gällde sedan i princip samma förutsättningar som vid förökningen och därför finns det inte mycket vi kunde ändrat på denna punkt. Efter korsningen väntade vi på att flugorna skulle kläckas så att vi kunde använda avkomman till experimenten. Vi var snabba med att dela på hanarna och honorna till sina respektive experiment när de väl kläcktes då vi ville undvika att få larver i honornas rör. Vi tänkte att närvaron av en massa larver i rören kunde försämra maten och även öka risken för att de vuxna flugorna skulle fastna i den och att detta i sin tur skulle påverkat resultatet. På denna punkt var det förmodligen bra att vi var så noggranna. Det faktum att vi endast använde flugor av ett kön till varje experiment och att honflugorna var obefruktade tror vi har lett till ett mycket mer tillförlitligt resultat med färre felkällor. Även det faktum att vi höll flugorna på samma plats under hela testperioden minskar antalet felkällor då luftkvalité, lufttemperatur och ljus annars kunde ha påverkat resultatet. För ett noggrannare resultat på överlevnadstestet kunde vi använt fler flugor men vi tror inte att detta skulle ge resultat som i större mån avviker från våra. Aktivitetstestet kunde vi även utfört på fler grupper, men förmodligen hade det varit negativt att utföra det oftare då detta hade gjort det frekventa sövandet till en felkälla. BESVARANDE AV FRÅGESTÄLLNINGAR Med hjälp av den litterära studien och resultaten från experimenten har vi försökt att, efter bästa förmåga, besvara de frågeställningar vi utgick ifrån. Vad är det som orsakar Alzheimers och hur påverkas kroppen och hjärnan hos en Alzheimersjuk? Vad som orsakar Alzheimers sjukdom är idag inte riktigt känt, men genom intensiv forskning har man funnit ett antal faktorer som ökar risken att man skall drabbas. Risken att insjukna ökar av dels om man har ärvt specifika mutationer på vissa gener, framförallt genen för APP på kromosom 21 och genen för APO-E på kromosom 19. Andra bidragande riskfaktorer är brist påb 12, autoimmuna processer, skalltrauma, toxiner, stress samt fria radikaler. Alzheimers sjukdom uppkommer för att det bildas så kallade amyloida plack i det centrala nervsystemet. Dessa amyloida plack bildas för att peptiden β-amyloid, som bildas vid felaktig nedbrytning av amyloidprekursorprotein, och döda nervändar ansamlas, klumpar ihop sig och sedan fastnar utanpå levande nervceller. Dessa amyloida plack har en toxisk verkan på nervcellerna och leder till att antalet nervutskott minskar och att nervcellerna till sist dör. Denna celldöd och minskningen av antalet nervtrådar leder till att hjärnans funktion försämras. Det är detta som är orsaken till att man när man lider av Alzheimers sjukdom drabbas av minnesförlust, desorientering och passivitet. β-amyloid hindrar även blodflödet genom att blockera

19 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 19 blodkärlen. Detta minskar näringstillförseln till hjärnan samt hindrar att β-amyloiden tas om hand. Det faktum att Alzheimers leder till en massdöd av nervceller i hjärnan medför att hjärnan skrumpnar. Olika delar av hjärnan drabbas olika hårt av celldöd och plackbildning, tinningloben och hjässloben drabbas värst vilket leder till att de specifika uppgifter som behandlas här drabbas både först och värst. Detta är anledningen till att minne och språk drabbas först. Hur uttrycker sig Alzheimers hos bananflugor jämfört med människor? Hos människor leder Alzheimers sjukdom först och främst till ett försämrat minne och försämrad inlärningsförmåga. Därefter drabbas förmågan att orientera sig med följden att lokalsinnet försämras mer eller mindre. Efter detta försämras förmågan till abstrakt tänkande som leder till att individen blir obeslutsam och passiv. När sjukdomen fortskrider leder detta alltid till total hjälplöshet och till sist döden. De experiment vi har utfört har endast varit utformade för att testa flugornas aktivitet och hur deras livslängd påverkas och på de två punkterna fick vi mycket bra och väntade resultat. Vi upptäckte att flugornas aktivitet minskat till nästan en tredjedel av kontrollflugornas redan efter 7 dagar och i överlevnadstestet fann vi att flugornas livslängd halverades när de uttryckte Aβ-peptiden. Sammanfattningsvis kan vi då säga att Alzheimers sjukdom enligt dessa faktorer verkar uttrycka sig på samma hos människor och bananflugor. Vad finns det för botemedel/bromsmediciner och hur fungerar dessa? Vi fann i vår studie att det idag inte finns några botemedel mot Alzheimers sjukdom, men dock att det finns bromsmediciner. Det finns fyra olika bromsmediciner och dessa är av två olika grupper. Den första gruppen är så kallade acetylkolinesterashämmare och heter Aricept (donepezil), Exelon (rivastigmin) och Reminyl (galantamin). Dessa fungerar genom att de hindrar nedbrytningen av signalsubstansen acetylkolin i hjärnan. Detta återställer viss funktion i hjärnan och förbättrar på så vis den sjukes tillstånd. Acetylkolinesterashämmarna saktar även ner insjuknandet så att patientens tillstånd försämras långsammare. Den fjärde medicinen heter Ebixa (memantin) och är en så kallad glutamatantagonist. Denna verkar dock endast för att höja allmäntillståndet hos den sjuke och ej för att fördröja insjuknandet. Hur påverkas flugornas livslängd av de olika proteiner de tillverkar? Vi har kommit fram till att livslängden påverkas mycket av de olika proteiner de tillverkar. Om vi sätter kontrollflugornas medellivslängd som ett standardvärde (100 %) hade de flugor som producerade Aβ-peptiden en livslängd på 48,3% och de flugor som producerade både Aβ-peptiden och affibodyproteinet en livslängd på 71,6%. Av detta kan vi dra slutsatsen att Aβ-peptidens toxiska verkan på det centrala nervsystemet drastiskt sänker livslängden hos flugorna. Vi kan även dra slutsatsen att affibodyproteinet motverkar Aβ-peptidens toxiska verkan i viss grad och ökar de sjuka flugornas livslängd med nästan 50 %.

20 BERZELIUSSKOLAN PROJEKTARBETESRAPPORT 20 KÄLLOR BÖCKER 1(a). 2(a). 2(b). Gottfries C G, Winblad B. En bok om hjärnan. Andra upplagan. Stockholm: Rabén Prisma; p Marcusson J, Blennow K, Skoog I, Wallin A. Alzheimers sjukdom och andra kognitiva sjukdomar. Andra upplagan. Stockholm: Liber AB; p Marcusson J, Blennow K, Skoog I, Wallin A. Alzheimers sjukdom och andra kognitiva sjukdomar. Andra upplagan. Stockholm: Liber AB; p (a). Ekman S-L, Eriksdotter Jönhagen M, Fratiglioni L, Graff C, Jansson W, Robinson P, Tjenberg L, Wahlund L-O. Alzheimer. Stockholm: Karolinska Institutet University Press; p (a) 4(b) 5(a) 5(b) 5(c) 6(a) BILDER Solomon A, Kivipelto M, Winblad B. Hjärnan. Stockholm: Karolinska Institutet University Press; p Solomon A, Kivipelto M, Winblad B. Hjärnan. Stockholm: Karolinska Institutet University Press; p Grafström M, Winblad B, Borell L, Burénius L. Bilder av Alzheimer. Stockholm: Förlaget Hagman AB; p. 12. Grafström M, Winblad B, Borell L, Burénius L. Bilder av Alzheimer. Stockholm: Förlaget Hagman AB; p Grafström M, Winblad B, Borell L, Burénius L. Bilder av Alzheimer. Stockholm: Förlaget Hagman AB; p Solem P E, Ingebretsen R, Lyng K. Demens Psykologiska perspektiv. Oslo: Universitetsforlaget; p Bild på bananflugor med tydliga könskaraktärer. Wikimedia commons. URL: jpg ( )

21 21

22 22

23 23

24 24

25 25

26 26

27 27

28 28

29 29

30 30

31 31