Month: September 2013

Posted on

Fibroblastikasvutekijä 21:n pitoisuus seerumissa kuvastaa maksan rasvoittumisen astetta lapsipotilaiden suolen vajaatoiminnassa

Fibroblastikasvutekijät (FGF:t) muodostavat laajan proteiiniperheen, ja niiden toiminta liittyy mm. solujen kasvuun ja erilaistumiseen, verisuonten muodostumiseen ja haavan paranemiseen. Ihmisen FGF-perheeseen kuuluu 22 jäsentä (FGF1–FGF23; numeroinnissa hiiren FGF15 = ihmisen FGF19). “Klassiset” FGF:t ovat hepariinin sitoutuvia eritettyjä proteiineja, jotka signaloivat solukalvon FGF-reseptorien kautta. FGF19, FGF21 ja FGF23 ovat FGF-geeniperheen rakenteeltaan samankaltaisia “endokriinisia” jäseniä, joilla on hormonien kaltaisia vaikutuksia. Koska näistä kolmesta FGF-muodosta puuttuu hepariiniin sitoutuva alue, ne eivät kiinnity soluvälitilan proteoglykaaneihin ja niiden pitoisuus veressä on siksi muita FGF-proteiineja suurempi. Hormonien kaltaiset vaikutukset liittyvät keskeisiin aineenvaihduntatapahtumiin: FGF19 säätelee enterohepaattista sappihappo/kolesteroli-systeemiä, FGF21 rasvahappojen ja glukoosin aineenvaihduntaa sekä FGF23 fosfaatin ja D-vitamiinin aineenvaihduntaa. Lihavuus, insuliiniresistenssi, tyypin 2 diabetes, hypertriglyseridemia ja rasvamaksa johtavat usein kohonneeseen seerumin FGF21-pitoisuuteen. Myös mitokondrioiden toimintahäiriöstä johtuvissa lihastaudeissa seerumin FGF-pitoisuus on kohonnut merkittävästi.

Tässä tutkimuksessa Annika Mutanen työtovereineen pyrki selvittämään, missä määrin seerumin FGF-pitoisuutta voidaan käyttää hyväksi arvioitaessa lapsipotilaiden suolen vajaatoiminnasta johtuvan maksan toimintahäiriön astetta. Pääasialliset suolen vajaatoiminnan syyt 35 tutkitulla lapsella olivat lyhytsuolisuus tai suolen motiliteetin häiriöt. Saadut tulokset osoittivat, että seerumin kohonnut FGF-pitoisuus kuvastaa rasvamaksan olemassaoloa ja sen vaikeusastetta suolen vajaatoiminnassa. Maksan rasvoittuminen liittyi selkeästi kohonneeseen FGF-pitoisuuteen, kun taas biokemialliset maksan toimintakokeet, seerumin rasvojen pitoisuudet, glukoosiaineenvaihdunnan tasapaino tai munuaisten toimintakokeet eivät korreloineet FGF-pitoisuuden kanssa. Täten seerumin FGF-pitoisuuden mittaaminen näyttäisi olevan hyödyllinen ei-invasiivinen laboratoriotutkimus arvioitaessa maksan rasvoittumisen astetta lapsipotilaiden suolen vajaatoiminnassa.

Seerumin FGF-pitoisuus korreloi myös lapsipotilaiden suonensisäisen ravitsemuksen kestoon, ja pitoisuus laski tällaisen ravitsemuksen lopettamisen jälkeen. Aiheuttaako suonensisäinen ravitsemus maksassa metabolisen stressin ja siksi lisääntyneen FGF21:n erittymiseen jäänee jatkotutkimusten selvitettäväksi.

Serum FGF21 increases with hepatic fat accumulation in pediatric onset intestinal failure. Mutanen A, Heikkilä P, Lohi J, Raivio T, Jalanko H, Pakarinen MP. J Hepatol (2013) Sept 7, 2013 doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.hep.2013.09.003. [Epub ahead of print]

Posted on

Kantasoluista hermosoluja ja uutta tietoa niiden taudeista – nyt MELAS-oireyhtymän mekanismeista

Menetelmä indusoitujen pluripotenttien (iP) kantasolujen tuottamiseen ihmisen ihon fibroblasteista kuvattiin vuonna 2007 (Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors Cell 2007;131:861) ja tämä keksintö toi Millenium-palkinnon tänä vuonna Shinya Yamanakalle. Menetelmä on mullistanut tautimallintamisen, kun potilaan ihosuikaleesta tehdystä fibroblasti-solulinjasta voidaan tuottaa ensin iP kantasoluja joita ohjelmoidaan muuttumaan halutuksi kohdesoluksi kuten esim. hermosoluksi tai maksasoluksi riippuen siitä, mitä tautia tutkitaan.

Näitä iP kantasoluja on opittu tekemään Meilahden kampuksella pian menetelmän julkaisemisen jälkeen Biomedicumin kantasolukeskuksessa. Anu Wartiovaaran ja Timo Otonkosken ryhmien yhteisyön hedelmänä MELAS-oireyhtymän molekulaarista taustaa on nyt onnistuttu valottamaan taudin kohdesoluissa eli hermosoluissa. MELAS tulee sanoista Mitochondrial Encephalomyopathy, Lactic Acidosis and Stroke-like episodes. Sanahirviössä kaikki muut sanat ovat totta, paitsi “Stroke”, sillä nämä äkilliset halvauskohtaukset eivät ole todellisuudessa verenkiertohäiriöitä (tukoksia tai vuotoja), vaan metabolisia, hermosolujen paikallisia energiantuoton häiriöitä.

MELAS-potilaiden ihon fibroblasteista tehtiin ensin iP kantasoluja, sitten nämä kantasolut ohjattiin soluviljelyolosuhteita muuntamalla erilaistumaan hermosoluiksi. MELAS-mutaatio on mitokondriaalisessa DNA:ssa (m.3243A>G) ja se esiintyy heteroplastisena eli yhdessä normaalin mitokondriaalisen DNA:n kanssa. Mutaatio ei kuitenkaan karsiutunut soluja kasvatettaessa, vaan kantasoluihin ja hermosoluihin mutaatio kulkeutui mukaan (toisinaanhan on vaara, että parhaat solut saavat kasvuedun ja mutanttisolut ja -mitokondriot karsiutuvat). Viljellyissä hermosoluissa nähtiin samanlainen mitokondrion hengitysketjun poikkeama, kuin MELAS-potilaillakin: complex I puutos oli keskeisin poikkeavuus. Uutena ilmiönä tuli esiin, että complex I kasautui autofagosomeihin, mikä viittaa siihen, että complex I puutos ainakin osittain johtuu aktiivisesta hajotuksesta solun sisällä. Kyseessä on merkttäivä havainto uudesta mekanismista, joka saattaa selittää complex I puutoksen MELAS potilailla.

Hämäläinen RH, Manninen T, Koivumäki H, Kislin M, Otonkoski T, Suomalainen A. Tissue- and cell-type-specific manifestations of heteroplasmic mtDNA 3243A>G mutation in human induced pluripotent stem cell-derived disease model. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Sep 3

Posted on

Hampaan puuttumisen syy löytyy usein kuudesta geenistä

Hampaiden puuttuminen (ageneesi) on sangen tavallista ja sitä esiintyy joko ilman muita epämuodostumia tai osana jotain syndroomaa kuten ektodermaalinen dysplasia. Puuttuvien hampaiden määrä vaihtelee yhdestä yli kymmeneen. Pekka Niemisen luotsaama ryhmä tutki hampaiden puuttumista aiheuttavia geenejä 127 suvusta, joissa hampaiden ageneesiin ei liittynyt muita epämuodostumia. Hampaita puuttui keskimäärin 11.7 eli runsaasti. Geenimutaatioita etsittiin sekvensoimalla seitsemän kandidaattigeenin eksonit ja mutaatioita löydettiin kuudesta. Nämä seitsemän geeniä valittiin tutkittavaksi, koska ne on liitetty aiemmin syndromaattisiin hampaiden puutoksiin tai vaikuttavat hampaiden kehitykseen sikiöaikana kuten EDA ja EDAR, Wnt-signalointiin vaikuttavat Wnt10a ja Axin2 ja transkriptiotekijät Msx1 ja Pax9. Mutaatioita löytyi 44 prosentilta potilaita. Muutamilla heistä mutaatioita löytyi peräti kahdesta tutkitusta geenistä. Onkin mahdollista että mutaatioiden rinnakkainen esiintyminen voisi esimerkiksi lisätä puuttuvien hampaiden määrää.

Hampaiden puutoksen geenitaustan selviäminen ihmisellä ja hampaan kehitysgeenien löytäminen kokeellisten eläinmallien avulla on johtamassa siihen että sikiöterapian avulla voitaisiin yrittää normalisoida ektodermaalista dysplasiaa sairastavan hampaisto. Hiirikokeissa tämä on jo onnistunut kymmenen vuotta sitten (Gaide ja Schneider. Permanent correction of an inherited ectodermal dysplasia with recombinant EDA. Nature Medicine 9, 614 – 618, 2003). Näiden kokeiden dramatiikka on siinä, että yksi ainoa ruiske EDA-proteiinia raskauden aikana riitti normalisoimaan ektodermaalista dysplasiaa sairastavan hiiren kaikki epämuodostumat – sekä hampaat, karvat että hikirauhaset. Toivottavasti kliinisten kokeiden tulos tulee olemaan yhtä hämmästyttävä.

Arte S, Parmanen S, Pirinen S, Alaluusua S, Nieminen P.
CANDIDATE GENE ANALYSIS OF TOOTH AGENESIS IDENTIFIES NOVEL MUTATIONS IN SIX GENES AND SUGGESTS SIGNIFICANT ROLE FOR WNT AND EDA SIGNALING AND ALLELE COMBINATIONS.
PLoS One. 2013 Aug 22;8(8):e73705. doi: 10.1371/journal.pone.0073705.