Month: July 2013

Posted on

Mitokondriaalisen DNA-helikaasin yli-ilmentäminen suojaa hiirtä sydämen vajaatoiminnalta estämällä sydänlihaksen fibroosin muodostumista

Kohonnut verenpaine on tunnettu sydämen vajaatoiminnan riskitekijä. Pitkäkestoinen paineylikuormitus saa aikaan sydänlihaksen soluissa muutoksia, mitkä johtavat sydämen toiminnan muutoksiin ja sitä kautta sen vajaatoimintaan. Sydänlihaksen solujen mitokondioiden toiminta on häiriintynyt ja etenkinkin mitokondiaalisen DNA:n (mtDNA:n) kopiomäärä laskenut vaajaatoimintaisessa sydänlihaksessa. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli selvittää, voidaanko sydänlihaksen mtDNA:n kopiomäärää lisäämällä estää paineylikuormituksen aiheuttamia haitallisia vaikutuksia sydänlihakseen.

Henna Tyynismaa ja Anu Suomalainen-Wartiovaara ovat aikasemmissa töissään luoneet muuntogeenisen hiirikannan, joka yli-ilmentää Twinkle-proteiinia. Mainittu proteiini on mitokondriaalinen DNA-helikaasi, ja sen biologinen funktio – kuten muidenkin helikaasientsyymien – on erottaa kaksiketjuisen DNA:n (tai RNA:n) ketjut toisistaan erilleen käyttäen ATP:n hydrolyysistä vapautuvaa energiaa. Helikaasiaktiivisuus on keskeisen tärkeätä mm. DNA:n replikaatiolle, transkriptiolle ja ribosomien biogeneesille. Tässä suomalais-japanilaisessa tutkimuksessa todettiin, että Twinkle-proteiinin yli-ilmentäminen vähensi sydänlihaksen fibroosia ja pienensi sydämen toiminnan vajausta hiirillä, joilla oli aiheutettu paineylikuormitus ahtauttamalla aorttaa. Vaikka mtDNA:n kopiomäärä kasvoikin muuntogeenisillä Twinkle-hiirillä, niin helikaasin yli-ilmentämisen suotuisat vaikutukset olivat luultavimmin riippumattomia mitokondriaalisen elektronisiirtoketjun entsyymien aktiivisuuksista. Fibroottisten muutosten estyminen oli sopusoinnussa ns. profibrinogeenisiä entsyymejä koodittavien geenien alentuneen ilmentymisen kanssa Twinkle-hiirien sydänlihaksessa. Tutkimuksessa ei kuitenkaan pystytty selvittämään mekanismeja, joilla em. geeniaktiivisuuksien muutokset liittyvät helikaasientsyymin yli-ilmentämiseen.

Tutkimuksen tulokset tuovat mielenkiintoisen uuden näkökohdan kohonnen verenpaineen aiheuttaman sydämen vajaatoiminnan estämiseksi. Tulevan tutkimuksen haasteeksi jäänee ainakin kaksi avointa kysymystä. Onko mtDNA:n kopiomäärällä sama vaikutus ihmisen sydänlihakseen ja jos on, niin kuinka tähän määrään pystytään vaikuttamaan esim. fyysisellä rasituksella, kalorimäärän rajoituksella ja/tai lääkeaineilla?

Tanaka A, Ide T, Fujino T, Onitsuka K, Ikeda M, Takehara T, Hata Y, Ylikallio E, Tyynismaa H, Suomalainen A, Sunagawa K: The overexpression of twinkle helicase ameliorates the progression of cardiac fibrosis and heart failure in pressure overload model in mice. Plos One 8:e67642, 2013.

Posted on

Rasvamaksan ennustaminen veren rasvojen avulla

Neljäsosalla aikuisista on rasvamaksa, joka ei johdu alkoholin käytöstä. Rasvamaksan esiintyvyys kasvaa ylipainon myötä ja sen tiedetään ennakoivan steatohepatiittia, tyypin 2 diabetesta ja kardiovaskulaarisairastavuutta ylipainosta riippumatta.

Matej Orešič, Hannele Yki-Järvinen ja kumppanit tutkivat veren lipidien käyttökelpoisuutta alkoholista riippumattoman rasvamaksan laboratoriodiagnostiikassa lähes 700 potilaan aineistosta. Puolella potilaista maksan lipidipitoisuus määritettiin magneettiresonanssispektroskopialla ja lopuilla maksabiopsialla. 45%:lla tutkituista todettiin alkoholista riippumaton rasvamaksa. Plasman tai seerumin lipidiprofiili määritettiin käyttämällä suuren suorituskyvyn UPLC-nestekromatografiaa ja massaspektrometriaa. 

Veren rasvaprofiilissa todettiin eroja rasvamaksan omaavien potilaiden ja verrokkien välillä. Rasvamaksapotilaiden veressä oli enemmän vähähiilisiä ja vähän kaksoissidoksia sisältäviä triasyyliglyseroleja ja vähemmän lysofosfatidyylikoliineja ja eetterifosfolipidejä kuin kontrolleilla. Veren rasvapitoisuuksista tutkijat kehittivät uuden algoritmin avulla diagnostisen mallin, lipiditripletin, joka ennakoi rasvamaksaa. Tripletin sensitiivisyys oli 69%, eli sen avulla diagnosoitiin oikein kaksi kolmesta rasvamaksan omaavasta potilaasta. Kokeen spesifisyys, eli oikeiden negatiivisten tulosten osuus oli 74%.

Tutkimus tukee aikaisempia otaksumia rasvamaksan patogeneesista. Maksa vapauttanee verenkiertoon sellaisia triasyyliglyseroleja, joita siellä on erityisen paljon, rasvamaksassa saturoituneita triasyyliglyseroleja. Rasvamaksaan liittyvä matala veren HDL-pitoisuus taasen selittänee tutkimuksessa todetut tiettyjen lipidien matalat pitoisuudet. Vaikkei pelkän lipidipiprofiilin avulla vielä voida diagnosoida rasvamaksaa, osoittaa tutkimus omiikka-tekniikoiden, tässä tapauksessa lipidomiikan, tehon kliinisessä tutkimuksessa ja aikaisempaa tarkempien ja potilaan kannalta helpompien diagnostisten testien kehittelyssä.

Orešič M, Hyötyläinen T, Kotronen A, Gopalacharyulu P, Nygren H, Arola J, Castillo S, Mattila I, Hakkarainen A, Borra RJ, Honka MJ, Verrijken A, Francque S, Iozzo P, Leivonen M, Jaser N, Juuti A, Sørensen TI, Nuutila P, Van Gaal L, Yki-Järvinen H. Prediction of non-alcoholic fatty-liver disease and liver fat content by serum molecular lipids. Diabetologia. 2013 Jul 4. [Epub ahead of
print]

Posted on

Kellogeenit ja krooninen tulehdus

Kellogeenit säätelevät biologisia rytmejä, uni-valverytmiä, hormonirytmejä ja monia muita vuorokausirytmiä noudattavia homeostaattisia muutoksia. Joillakin ihmisillä hypothalamuksen suprakiasmaattinen tumake jätättää ja on virittinyt hieman yli 24h vuorokausirytmiin ja heillä esiintyy viivästynyt unirytmi, johon liittyy vaikeuksia ylläpitää yhteiskunnassa normiksi asetettua unirytmiä. Heillä esiintyy nukahtamisvaikeuksia, unirytmin epäsäännöllisyyttä ja näiden seurauksena univajetta sekä päiväväsymystä. Tämä on kenties tavanomaisin ja tunnetuin kellogeenien toimintahäiriön aiheuttama ongelma. Kellogeenien virityksestä riippuen jotkut ovat kronotyypiltään aamuihmisiä ja jotkut iltaihmisiä. Aamuihmiset rulettavat, sillä yhteiskunnan toiminta ja aikataulut noudattavat heidän rytmiään, tosin 24h huoltosasemat ovat suoneet helpotusta poikkeavan kronotyypin omaavien elämään.

Kellogeenit koodaavat transkriptiotekijöitä ja muita geeniekspressiota sääteleviä proteiineja. Näiden geenien ekspressio vaihtelee 24h sykleissä. Kapellimestarina ja tahdinlyöjänä toimii valolle herkkä suprakiasmaattinen tumake, josta rytmi välittyy perifeerisiin kudoksiin hormonien ja hermoyhteyksien kautta. Kaikki jet-lagistä kärsineet tietävät minkälaista on kun rytmit alkavat falskata, tulee väsymystä, keskittymiskyvyttömyyttä, ruokahalun muutoksia yms. ongelmia. Moniin immuunivälitteisiin kroonisiin sairauksiin liittyy näitä ilmiöitä myös. Reumapotilaista 80%:lla on hieman jet-lagin kaltaista kroonista väsymystä ja heillä on havaittu heikentynyt kortisolin, melatoniinin ja interleukiini-6:n erityksen vuorokausivaihtelu. Voisiko taustalla olla siis kellogeenien laiskistunut toiminta?

Jami Mandelinin johtaman työryhmän tutkimuksessa analysoitiinin kellogeenien ekspressiota reumapotilaiden nivelpinnalla. Verokkeina oli nivelrikkopotilaita, joilla ei esiintynyt reumankaltaista tulehdusreaktiota nivelissä. Nivelrustonäytteitä oli kerätty leikkausten yhteydessä. Kellogeenien mRNA ekspressiota tutkitiin kvantitatiivisella PCR:llä ja proteiinitasolla immunohistokemiallisesti. Erityistä vaivaa jouduttin näkemään, kun näytteitä standardoitiin näytteenoton vuorokauden ajan suhteen. Useiden kellogeenien ekspressio oli muuntunut reumapotilailla, lisäksi yhden keskeisen kellokomponentin, BMAL-proteiinin lokalisaatio oli muuttunut siten, että reumapotilailla se oli eksynyt solulimaan, kun taas nivelrikkopotilailla se oli tumassa (jossa sen normaalisti kuuluu ollakin).

Nivelpinnasta kasvatetuissa fibroblastivilejelmissä havaittiin myös eroja. Reumapotilaiden fibroblasteissa kellogeenien ekspression vuorokausirytmi oli erilainen kuin nivelrikkopotilaiden fibroblasteissa, vaikka soluviljelyolosuhteet oliva samat. Myös sytokiinien (IL1b ja IL6) erityksen vuorokauden vaihtelu oli reumapotilaiden fibroblasteissa vähäisempää kuin nivelrikkopotilaiden fibroblasteissa. Nivelreuman kudosvaurioon liittyvistä sytokiineistä TNFa:n havaittiin säätelevän kellogeenien ekspressiota fibroblasteissa.

Kirjoittajat pohtivat, että nivelreumassa pitkään vallitseva tulehdusympäristö johtaa siihen että nivelpinnan solujen kellogeenit menevät epävireeseen, tai oikeammin epärytmiin. Tämä dysrytmiä jää sitten vähitellen päälle, eikä häiriötä saatu soluviljelyososuhteissakaan enää korjattua. Tässä tutkimuksessa nivelpinnan fibroblastit toimivat mallina siitä, miten pitkäaikainen tulehdusympäristö voi vaikuttaa kellogeeneihin. Todennäköisesti nämä tulokset heijastavat tulehduksen vaikutusta kaikkien elimistön solujen kellogeeneihin.

Circadian timekeeping is disturbed in rheumatoid arthritis at molecular level.  Kouri VP, Olkkonen J, Kaivosoja E, Ainola M, Juhila J, Hovatta I, Konttinen YT, Mandelin J. PLoS One. 2013;8(1):e54049.

Abstrakti: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23335987