Bara i mag-tarmkanalen finns det 100 miljoner nervceller, neuroner, och de är ihopkopplade i flera olika nätverk med specifika uppgifter, förklarar Marcin Szczot.

­– Nervsystemet i magen och tarmarna är enormt, och i mitt tycke ett av de vackraste systemen i kroppen. Mag-tarmkanalen är en väldigt viktig del av vår biologi.

Marcin Szczot berättar att de flesta nervsystemen i mag-tarmkanalen arbetar på utan att vi är medvetna om dem. Det enteriska nervsystemet reglerar hur tarmarna rör sig och hur snabbt de arbetar, medan det sympatiska systemet signalerar information om näring och innehåll till hjärnan.

– Vi har också ett nätverk av neuroner som är ansvarigt för de sensoriska uttryck, känslor, vi upplever medvetet från magen och tarmarna, som uppblåsthet och smärta. Det ger oss feedback om tillståndet i våra tarmar via så kallade primärsensoriska neuroner som signalerar till det centrala nervsystemet i ryggmärgen. Det är det systemet jag främst är intresserad av.

Vid inflammatorisk tarmsjukdom, IBD och irriterad tarm, IBS, blir det här systemet hyperaktivt och driver på mer omfattande och ihållande smärta från nedre mag-tarmkanalen.

– Även om min forskning rör grundläggande frågor så kommer vi också adressera några av de problem som är vanliga när du får den här överstimuleringen av smärtsystemet. Till exempel, förändras aktiviteten hos vissa typer av neuroner när du har IBD eller IBS? Om vi förstår hur primärsensoriska neuroner driver hypersensitivitet kanske vi på ett bättre sätt kan komma åt problemet i sig.

Erfarenhet från olika fält

Marcin Szczot flyttade till Sverige och Linköpings universitet hösten 2020 för att bygga upp sin egen forskargrupp. Innan dess forskade han om mekanisk stimulering av huden vid National Institutes of Health i USA. Han kommer ursprungligen från Opole i västra Polen, där han disputerade i biofysik vid Wroclaw Medical University.

– Jag utbildade mig först till elektroingenjör. Men när jag studerade elektroniska kretsar insåg jag att många problem relaterade till informationsbehandling redan hade blivit lösta av naturen och evolutionen, på ett sätt som är mycket mer spännande och intrikat än något som vi människor kan skapa. Därför tog jag även en examen i biologi och kom in på området biofysik. Många av de problem som uppstår inom elektronik, som signalbehandling, möter jag också inom fysiologi och neurovetenskap. Så min erfarenhet från olika vetenskapliga områden har varit mycket användbar.

Forskningens inriktning var först molekyler och sedan celler. Den senaste tiden har Marcin Szczot flyttat sitt fokus till ännu högre nivåer av biologisk organisation. Han tittar på grupper av celler, hur de reagerar och aktiveras tillsammans och hur de skapar perceptionen av världen utanför mag-tarmkanalen. Det står klart att det finns många grupper av primärsensoriska neuroner med olika funktioner och molekylär karaktäristik, konstaterar han.

– Ta huden till exempel. Där finns bland annat en grupp neuroner som bara signalerar klåda. Vi har inte lika stor detaljkunskap om specifika funktioner hos neuroner i tarmarna. En del av mitt projekt som Wallenberg Academy Fellow går ut på att studera hur signaleringen från grupper av primärsensoriska neuroner påverkar processer i det centrala nervsystemet, som finns i hjärnan och ryggmärgen, och hur de skapar olika känsloupplevelser.

”Det ger mig vetenskaplig frihet, en fantastisk känsla. Jag kan vara kreativ och utforska olika problemställningar, och dessutom forma ett team av likasinnade forskare som kan hjälpa mig och aktivt bidra till processen.”

Kraftfulla verktyg

I labbet undersöker Marcin Szczots forskargrupp neuronernas aktivitet i möss. För att kunna se vad som sker behöver de först manipulera nervsystemet.

– En av våra metoder är klassisk fysiologi där vi använder en mängd sensoriska stimuli för att aktivera neuroner i och utanför tjocktarmen. Det andra, mer moderna verktyget, är musgenetik. Där kan vi välja ut en specifik cellgrupp, aktivera den på en specifik plats och tid med en specifik intensitet.

Med hjälp av proteiner som avger starkt ljus när cellerna aktiveras kan de med blotta ögat se i sina mikroskop vad som händer i nervsystemet efter manipulationen.

– Fördelen med denna metod är att vi kan observera många neuroner samtidigt och få mycket data. Genom att analysera all data hoppas vi kunna förstå de olika aktivitetsmönster som väcks via stimuleringen av tjocktarmen.

Marcin Szczot trivs i den dynamiska forskningsmiljön i Linköping.

– Som grundforskare tittar jag djupt in i molekylära och cellulära mekanismer för att förstå processer. Men hur fascinerande det än är så undrar jag alltid om det vi studerar i djurmodeller är relevant för människans biologi och medicin. Linköping har ett imponerande team av kliniska forskare och jag tror att nära samarbeten med kliniskt orienterade grupper kommer ge mig ett unikt perspektiv och en chans att få svar på de frågorna.

Text Susanne Rosén
Bild Johan NIlsson, Magnus Bergström, Marcus Marcetic, SciLifeLab