Teksti: Irma Heiskanen-Haarala
Molekyylilääketiede avaa ikkunoita aineenvaihdunnan häiriöiden ymmärtämiseen. Tulevaisuudessa raskaita sairauksia on mahdollista ehkäistä ennakoivien ja yksilöllisten hoitojen avulla.
Kun aineenvaihdunta tulee puheeksi tuttujen kesken, saatetaan pohtia, mitä tulee pistetyksi suuhun ja mitä tulee ulos. Ja mitä jää kehoon: onkohan minulla hidas aineenvaihdunta, kun lihon niin herkästi?
Tutkijalääkärille aineenvaihdunta tarkoittaa yksittäisen solun kaikkia biokemiallisia tapahtumia, joissa jokin aine muuttuu toiseksi.
– Miten syntyvät kaikki yhdisteet, jotka meidät tekevät ja joista elimistömme muodostuu? Aineet eivät uiskentele epäjärjestyksessä, vaan ne ovat hyvin tarkkaan säädeltyjä, Anu Wartiovaara kuvailee.
Hän toimii Helsingin yliopiston kliinisen molekyylilääketieteen professorina, molekyylineurologian tutkimusryhmän johtajana sekä akatemiaprofessorina, tutkimusaiheenaan mitokondriosairaudet, energia-aineenvaihdunta ja solujen kasvun ja korjauksen mekanismit.
Mitokondriot ovat solujen energialaitoksia, jotka säätelevät aineenvaihduntaa ja päättävät, poltetaanko saatu ravinto energiaksi vai satsataanko raaka-aineet rakentamiseen.
Kun ravintoa on runsaasti, mitokondriot tuottavat kasvun raaka-aineita ja solujen energia tulee sokerista. Kun ravintoa on vähän, mitokondriot polttavat kaiken saatavilla olevan sokerin, rasvan ja proteiinin energiaksi.
Aineenvaihdunnan tasapaino molekyylitasolla on verrattain uusi tutkimusalue, joka tuottaa paljon tietoa siitä, miten kudokset toimivat juuri kyseisellä hetkellä.
– Tutkimustyökalujen kehitys on tällä alalla ollut huimaa viime vuosien aikana. Näemme tarkemmin ja voimme mitata aineenvaihduntaa paremmin, Wartiovaara kertoo.
Mitokondrioiden toimintaviat
Aineenvaihdunnan häiriöissä on usein kyse mitokondrioiden virhetoiminnasta.
– Minun kysymykseni on, miksi mitokondrioiden toimintaviat aiheuttavat niin monenlaisia sairauksia. Meillä on sata – ehkä jopa satoja – erilaisia mitokondriosairauksia. Niitä osuu kaikille lääketieteen aloille. Miksi? Vastaus tulee olemaan avain ymmärrykselle, miten niitä voidaan hoitaa, Wartiovaara sanoo.
Mitä enemmän tutkitaan harvinaisia tauteja ja ymmärretään niiden mekanismeja, sitä enemmän tiedetään yleisempien tautien taustoista.
– Harvinaisista taudeista tiedetään usein taustalla oleva geenivirhe. Jos sellaisen taudin yksi ilmiasu on diabetes, saadaan geenivirheen aiheuttamaa taudin kehittymistä tutkimalla kädensijaa yleisemminkin diabeteksen syntymekanismien ymmärtämiseen.
Wartiovaara tutkimusryhmineen tuottaa molekyylitietoa, jonka avulla voidaan keksiä lääkehoitoja tai löytää ravinnon ja aineenvaihdunnan säätelijöiden hyöty- ja hoitovaikutuksia.
Yhteistyö lääketeollisuuden kanssa on välttämätöntä, mutta aina hoitojen kehittämisen ei tarvitse olla kymmenen vuoden lääkekehityksen päässä.
– Kun aineenvaihduntaa ymmärretään tarkkaan, hoidot voivat olla suoraviivaisempia Wartiovaara huomauttaa.
Hän viittaa tutkimusryhmänsä oivallukseen B3-vitamiinista, joka muuttuu elimistössä nad-molekyyliksi. Tietyissä mitokondriaalisissa lihassairauksissa tauti itse aiheuttaa lihaksensisäisen nad-puutoksen. Kun B3-vitamiinia annetaan suuria lääkkeellisiä annoksia taudista kärsiville potilaille, heidän nad-tasonsa korjaantuvat ja toimintakykynsä paranee.
Wartiovaara kuvaa menetelmää aineenvaihdunnan korjaus- tai ohitusleikkaukseksi.
Tutkimusryhmä kehitti myös laboratoriotestin, jolla B3-vitamiinin pitoisuus pystytään kätevästi mittaamaan verinäytteestä. Testillä voidaan tutkia, mihin tauteihin liittyy nad-puutos, joka voisi olla korjattavissa.
Kuin kaleidoskooppi
Wartiovaaran tutkimusryhmä mallintaa erilaisia energia-aineenvaihdunnan sairauksia kasvattamalla ihmisen soluja tai muiden tautimallien avulla.
– Tehdään sairaus solulle tai mallille mahdollisimman tarkkaan hyvillä työkaluilla, zoomataan sinne sisälle ja katsotaan, mitä siellä aineenvaihdunnassa tapahtuu, Wartiovaara kuvailee.
– Näen tuloksen kuin kaleidoskoopin kuvana – tuhat tai kaksi tuhatta tai viisi tuhatta aineenvaihdunnan molekyyliä, jotka muodostavat mutkikkaan, mutta järjestäytyneen kuvion. Eri kudoksissa, kuten sydänsoluissa tai haiman soluissa, kuvio on omanlaisensa, kudoksen tarpeiden mukaan järjestäytynyt, tasapainossa.
Sairaudet muuttavat tuota tasapainoa eli aineenvaihduntatuotteiden suhdetta toisiinsa. Wartiovaara tutkijakollegoineen yrittää ymmärtää, mitkä säätelytekijät tasapainoa määrittävät ja miten niitä voidaan muokata.
Aineenvaihdunnan ”ohitusleikkaushoidolla” tutkijat etsivät uusia reittejä, joilla kierretään sairauden aiheuttama ongelma ja muutetaan kuviota terveeseen suuntaan.
B3-vitamiinihoito on ensimmäisiä oireita korjaavaa hoitoa energia-aineenvaihdunnan sairauksissa, joita ei nykykeinoin vielä osata parantaa.
Kohti ennakoivaa hoitoa
– Tulevaisuudessa suuri lupaus on geenien muokkaushoito, jolloin sairauden aiheuttava yksittäinen geenivirhe korjattaisiin geenisaksilla.
– Geenisaksilla ei voi kuitenkaan palauttaa kuolleita soluja, kuten haiman insuliinia tuottavia beetasoluja tyypin 1 diabeteksessa. Silloin solusiirrot olisivat yksi tulevaisuuden vaihtoehto, ja niiden kehitys on käynnissä suomalaisissa tutkimusryhmissä, Wartiovaara kertoo.
Sokeriaineenvaihdunnan muutokset vaikuttavat kudosten aineenvaihduntaan monella tavalla. Diabetekseen liittyy usein verkkokalvorappeuma. Wartiovaaraa askarruttaa, miksi lisäsairaus ilmenee juuri silmän verkkokalvossa.
– Ennakoiva, yksilöllinen lääketiede on tulevaisuutta ilman muuta, mutta joissakin taudeissa kaukaista tulevaisuutta, Wartiovaara visioi.
Hän muistuttaa, että sairaudet ovat yksilöitä, ja aina tulisi hoitaa yhden ihmisen yksilöllistä sairautta.
Aineenvaihduntatutkimus tuo työkaluja sairastumisvaarassa olevien ehkäisevään hoitoon. Se tosin edellyttää, että merkkejä tulevasta sairaudesta osataan etsiä jo ennen taudin puhkeamista esimerkiksi seulontatutkimusten avulla.
– Metodeissa olemme tosi pitkällä, mutta metodit eivät auta, jos ei ole tietoa ja osaajia, Wartiovaara korostaa.
Hänellä on suuri huoli siitä, että Suomi menettää kokemusta ja osaajia, kun valtio leikkaa tutkimusmäärärahoja.
Pätkäpaastolla tehokas vaikutus
Molekyylitason aineenvaihduntaa ihminen ei voi itse tuntea tai tietää, mutta aineenvaihdunnan toimintaan voi vaikuttaa terveillä elämäntavoilla.
Hyvän, monipuolisen ravinnon ja sopivan liikunnan merkitys ihmisen terveydelle ja hyvinvoinnille on tiedetty pitkään. Nykyisin ymmärretään yhä enemmän, miksi niistä on hyötyä. Liikunta muun muassa lisää mitokondrioiden määrää ja dynaamista energian polton ja solujen kasvun vaihtelua, mikä on hyödyllistä aineenvaihdunnan tasapainolle.
Anu Wartiovaara luonnehtii tyypin 2 diabetesta lihaksen sairaudeksi ja kannustaa harrastamaan itselle sopivaa, erityisesti lihasmassaa lisäävää urheilua, kuten kuntosaliharjoittelua.
Myös pätkäpaaston hyödyistä on yhä enemmän tutkimustietoa. Ihmisen elimistön toiminta on vuosituhansien aikana rakentunut sille periaatteelle, että ravintoa ei ole koko ajan saatavilla. Paaston aikana keho polttaa rasvaa ja kierrättää pois vaurioituneita aineita.
– Jo pelkästään yön yli kestävä 12–14 tunnin paasto on tosi hyödyllinen. Sillä on todella tehokas vaikutus sokeritasapainoon. Pätkäpaasto tarkoittaa sitä, että olet välillä syömättä. Jos syöt kahdeksalta illalla, syö seuraavan kerran kahdeksalta aamulla, Wartiovaara neuvoo.
Harvinaisia eteneviä sairauksia
Mitokondriotaudit ovat harvinaisia synnynnäisiä ja eteneviä sairauksia, jotka ovat osin periytyviä. Sairaudet juontavat vakavista energia-aineenvaihdunnan ongelmista, jotka voivat aiheuttaa esimerkiksi epilepsiaa, sokeutta, kuuroutta, verkkokalvon rappeumaa, aivoinfarkteja, ääreishermorappeumaa, sydäntautia tai lihasheikkoutta.
Mitokondrioiden toimintavika on myös harvinaisen, äidin kautta periytyvän diabeteksen taustalla. Arviolta tuhat suomalaista sairastaa tällaista diabetesta, jolle on tyypillistä kuulovian ja diabeteksen esiintyminen yhdessä. Sairaus alkaa tyypin 2 diabeteksen kaltaisena, mutta potilaat tarvitsevat verrattain nopeasti myös insuliinihoitoa.
Lisää tietoa löydät Neuroliiton alaisen Mitokondrioyhdistyksen sivuilta sekä Helsingin yliopistossa toimivan Anu Wartiovaaran tutkimusryhmän sivuilta.
