Ilmansaasteiden ultrapienille hiukkasille altistuminen muuttaa geenien luentaa epigeneettisten mekanismien kautta, osoittaa tuore tutkimus. Ultrapienet hiukkaset vaikuttivat esimerkiksi solujen elinkykyyn.
Itä-Suomen yliopiston johtamassa tutkimuksessa selvitettiin ensimmäistä kertaa ultrapienten hiukkasten vaikutuksia geenien säätelymekanismeihin ihmisen soluissa sekä RNA- ja mikroRNA-sekvensoinnin että DNA-metylaatioanalyysin keinoin. Tulokset julkaistiin Environment International -lehdessä.
Ultrapienet hiukkaset ovat ilmansaasteista pienimpiä, ja niitä on lähinnä liikenteen päästöissä. Ne on alettu ymmärtää uhaksi myös aivoterveydelle ja yhdeksi mahdolliseksi tekijäksi hermoston rappeumasairauksissa, kuten Alzheimerin taudissa. Ilmansaasteiden tiedetään vaikuttavan geenien ilmentymiseen epigeneettisten säätelymekanismien, kuten mikroRNA:n ja DNA metylaatioiden kautta, mutta tätä on tutkittu hyvin vähän ultrapienten hiukkasten osalta.
Nenäontelon yläosassa sijaitseva hajuepiteeli on sekä suoraan alttiina ympäristölle että yhteydessä aivoihin. Huolestuttavaa on, että erityisesti ultrapienet hiukkaset kulkeutuvat ja kertyvät ylempiin hengitysteihin nenän alueelle. Hajuaistin häiriöillä on havaittu yhteys ympäristön saasteisiin, ja hajuaistin heikkeneminen on yksi Alzheimerin taudin varhaisimmista oireista. Professori Katja Kannisen tutkimusryhmä Itä-Suomen yliopistossa hyödyntää ihmisperäistä hajuepiteelin in vitro -mallia, johon on kerätty hajuepiteelisoluja vapaaehtoisilta luovuttajilta yhteistyössä Kuopion yliopistollisen sairaalan kanssa.
– Ilmansaasteiden tiedetään olevan yhteydessä Alzheimerin tautiin. Ei kuitenkaan täysin ymmärretä, millaisten molekyylitason mekanismien kautta ne vaikuttavat taudin kehittymiseen. Tässä tutkimuksessa syvennyttiin yhteen Alzheimerin tautiin liittyvään signaalireittiin. Se tarjoaa yhden näkökulman niihin monimutkaisiin vuorovaikutussuhteisiin, joiden kautta ympäristön stressitekijät muokkaavat elimistömme vasteita, sanoo tutkimusartikkelin ensimmäinen kirjoittaja, väitöskirjatutkija Laura Mussalo.
Tutkimuksessa selvitettiin liikenneperäisten ultrapienten hiukkasten molekyylitason vaikutuksia geenien säätelyyn ihmisen hajuepiteelin soluissa. Tutkijat tarkastelivat muutoksia erityisesti niin sanotulla PI3K/AKT-signaalireitillä, joka säätelee solujen kasvua ja selviytymistä lähes kaikissa elinjärjestelmissämme ja jonka toiminnan myös tiedetään muuttuvan Alzheimerin taudissa. Lisäksi ilmansaasteiden tiedetään haittaavan tämän signaalireitin toimintaa, mikä johtaa esimerkiksi mitokondrioiden toiminnan häiriöihin ja solukuolemiin. Tätä ennen ei kuitenkaan ole tutkittu ultrapienten hiukkasten, Alzheimerin taudin ja PI3K/AKT-signaloinnin välisiä yhteyksiä.
Tutkimuksessa havaittiin, että ultrapienille hiukkasille altistuminen johtaa häiriöihin PI3K/AKT-signaalireitin toiminnassa vaikuttaen solujen elinkykyyn. Ultrapienet hiukkaset vaikuttivat PI3K/AKT-signalointiin monimutkaisen säätelyjärjestelmän kautta ja myös epigeneettisten mekanismien, kuten DNA:n metylaatioiden ja mikroRNA:iden välityksellä. Vaikutukset kohdistuivat moniin solusykliä ja apoptoosia eli solukuolemaa sääteleviin geeneihin. Merkittävää solukuolemaa ei kuitenkaan havaittu, mikä viittaa mahdollisiin sopeutumismekanismeihin, joita hajusoluilla voi olla ympäristön altisteita vastaan. Lisäksi vaikutukset Alzheimerin tautia sairastavien soluissa poikkesivat terveiden verrokkien soluista. Tulokset viittaavatkin siihen, että Alzheimerin tautia sairastavien solut ovat alttiimpia ultrapienten hiukkasten haittavaikutuksille.
Tutkimus on osa TUBE-hanketta, joka on saanut rahoitusta Euroopan unionin Horisontti 2020 -ohjelmasta. Tutkimusta ovat rahoittaneet myös Kuopion Seudun Hengityssäätiö, Aivosäätiö, Yrjö Jahnssonin säätiö, Päivikki ja Sakari Sohlbergin säätiö, Suomen Kulttuurirahaston Pohjois-Savon rahasto ja Kuopion yliopistosäätiö.
Lisätietoja:
Väitöskirjatutkija Laura Mussalo, Doctoral Researcher Laura Mussalo, laura.mussalo(a)uef.fi, 0405546820, https://uefconnect.uef.fi/laura.mussalo/
