Ympäristöterveyden alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa. Tilaisuutta voi seurata Kuopion kampuksella ja verkossa.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Ilmastonmuutos on yksi aikamme merkittävimmistä haasteista, sekä 2000-luvun suurimmista uhista kansanterveydelle. Sen vaikutukset ulottuvat lämpötilojen noususta ja hiilidioksidipitoisuuksien kasvusta aina sademäärien muutoksiin, ekosysteemien tasapainoon ja ihmisten terveyteen. Ilmastonmuutos vaikuttaa kasvien elinolosuhteisiin ja pakottaa ne sopeutumaan uusiin ympäristöolosuhteisiin vaikuttaen esimerkiksi niiden kasvuun, kukkimiseen ja siitepölyn tuotantoon. Nämä muutokset voivat heijastua pölytyskausien ajoitukseen, kestoon ja voimakkuuteen sekä siitepölyn ominaisuuksiin, kuten allergeenien määrään.
Siitepölyn ominaisuuksien muuttuessa myös hengityselimistön reagointi voi muuttua. Lisäksi ilmastonmuutoksen seurauksena altistuminen siitepölylle yhdessä nykyisten ja mahdollisten uusien taudinaiheuttajien kanssa voi muuttua ja haastaa immuunipuolustustamme tulevaisuudessa entistä enemmän.
Väitöstutkimukseni käsittelee ilmastonmuutoksen vaikutusta allergisesti merkittävien heinälajien kasvuun, kukintaan ja siitepölyn tuotantoon. Lisäksi tutkin, miten ilmastonmuutoksen vaikutukset siitepölyn ominaisuuksiin voivat muuttaa altistumisesta aiheutuvia immunologisia ja geenitason vasteita.
Tutkimukseni tarkastelee myös, miten yleisesti allergisoivat siitepölyt yhdessä taudinaiheuttajien kaltaisten yhdisteiden kanssa vaikuttavat hengitysterveyteen. Tutkimusaihe on kansanterveydellisesti merkittävä, sillä pidempien ja voimakkaampien siitepölykausien uskotaan pahentavan allergisten sairauksien oireita. Lisäksi erilaisten ympäristötekijöiden, kuten siitepölyn ja taudinaiheuttajien, yhteisvaikutukset hengitysteihin ovat vielä huonosti tunnettuja. Näiden muutosten sekä niistä aiheutuvien uusien riskien ymmärtäminen auttaa kehittämään parempia keinoja allergioiden ja infektioiden hallintaan tulevaisuuden muuttuvissa ilmasto-olosuhteissa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöstutkimukseni ensimmäisessä osatyössä havaittiin, että kohonnut lämpötila aikaisti heinien (timotei ja nurmipuntarpää) siitepölykauden alkua ja päivittäistä siitepölyn vapautumista. Lämpö kuitenkin vähensi kukintojen ja siitepölyn määrää, mikä voi tulevaisuudessa heikentää näiden kasvien lisääntymistä. Kasvien fotosynteesi eli kyky sitoa hiilidioksidia voimistui korkeassa hiilidioksidipitoisuudessa, mutta tämä ei johtanut korsien kasvun lisääntymiseen. Osatyön tulokset viittaavat siihen, että ilmastonmuutoksen vaikutukset voivat heikentää näiden heinien menestystä ja sopeutumista tulevaisuuden ympäristöolosuhteisiin.
Toisessa osatyössä havaittiin, että nykyolosuhteissa kasvatettujen nurmipuntarpään ja timotein siitepöly heikensi solujen välisiä tiiviitä liitoksia ja muutti immuunivasteeseen vaikuttavien geenien toimintaa sekä niiden tuottamien viestimolekyylien, kuten sytokiinien ja kemokiinien, määrää. Kohotetussa lämpötilassa kasvatetun nurmipuntarpään siitepöly vähensi solujen toiminnan kannalta keskeisiin mekanismeihin, kuten aineiden kuljetukseen ja proteiinien valmistukseen, liittyvien geenien ilmentymistä. Timotein siitepöly puolestaan alensi nenän värekarvojen muodostumiseen ja järjestäytymiseen liittyvien geenien ilmentymistä. Tulokset viittaavat siihen, että tulevaisuuden ilmasto-olosuhteissa näiden heinien siitepöly voi häiritä nenän limakalvon puhdistusmekanismeja ja immuunivasteita entistä enemmän, mikä voi pahentaa heinänuhan oireita ja lisätä siitepölyyn liittyvien allergisten sairauksien riskiä.
Kolmannessa osatyössä havaittiin, että solujen altistus yleisille, allergisoivimmille siitepölyille voi heikentää immuunipuolustusta bakteerien tai virusten kaltaisia altisteita vastaan, mikä voi lisätä ihmisten alttiutta infektioille siitepölykauden aikana. Toisaalta virusinfektioiden aikana immuunijärjestelmä voi reagoida myös liian voimakkaasti siitepölyyn pahentaen mahdollisesti hengitystieoireita.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Tutkimukseni yhdistää eri näkökulmia tarkastellen sekä ilmastonmuutoksen vaikutuksia kasveihin ja siitepölyyn, että siitepölyn ja taudinaiheuttajien yhteisvaikutuksia hengitysterveyteen. Tulokset tuovat uutta ymmärrystä siitä, miten muuttuva ympäristömme vaikuttaa ihmisten hengitysterveyteen ja immuunijärjestelmän toimintaan.
Väitöstutkimukseni tuloksia voidaan hyödyntää siitepölykausien ennusteiden kehittämisessä. Tulosten avulla voidaan lisäksi arvioida tulevaisuuden allergiariskejä ja tukea allergioiden ja hengitystieinfektioiden hallintaan liittyviä strategioita.
Tulokset korostavat tarvetta sopeutua muuttuvan ilmaston tuomiin haasteisiin. Ympäristöpoliittisesti tuloksia voidaan hyödyntää esimerkiksi ilmastonmuutoksen terveysvaikutusten arvioinnissa ja tarvittavien sopeutumistoimien suunnittelussa. Esimerkiksi viheralueiden suunnittelussa voidaan ottaa huomioon kasvilajit, joiden siitepölyn allergeenisuus on vähäisempi, ja lisätä ilmanlaadun seurantaa erityisesti siitepölykausien aikana.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Väitöstutkimukseni on osa Suomen Akatemian rahoittamaa ALL-IMPRESS-tutkimushanketta (Aeroallergens and immunological preparedness for future climate scenarios: implications for public health promotion), joka on yhteistyöprojekti Itä-Suomen yliopiston, Turun yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen kanssa. Väitöstutkimuksessani käytettiin kokeellisia kasvatus- ja solututkimusmenetelmiä. Kasvien kasvua, fysiologiaa, siitepölykautta ja siitepölytuotantoa tutkittiin kammio-olosuhteissa, jotka simuloivat Suomen ennustettua ilmastoa vuodelle 2100. Kokeet tehtiin timoteilla (Phleum pratense) ja nurmipuntarpäillä (Alopecurus pratensis) kahden kasvukauden ajan. Lisäksi ihmisen nenäepiteelin reaktioita ilmastonmuutosolosuhteissa kasvatettujen heinien siitepölyyn tutkittiin kaupallisissa soluviljelmissä, arvioiden toksikologisia, immunologisia ja geenitasolla tapahtuvia muutoksia. Lopuksi selvitettiin yleisesti, miten eri kasvilajien (leppä, koivu, timotei ja marunatuoksukki) siitepölyt ja taudinaiheuttajien kaltaiset tekijät yhdessä vaikuttavat solutason vasteisiin in vitro.
FM Tarleena Tossavaisen ympäristöterveyden alaan kuuluva väitöskirja Interplay of climate change, pollen, and pathogens: An experimental investigation into the effects of a changing environment (Ilmastonmuutoksen, siitepölyn ja taudinaiheuttajien vuorovaikutus: Kokeellinen tutkimus muuttuvan ympäristön vaikutuksista) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella ja verkossa. Vastaväittäjänä toimii yliopistonlehtori, dosentti Timo Hugg, Oulun yliopisto, ja kustoksena professori Marjut Roponen, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on suomi.
Lisätietoja:
Tarleena Tossavainen, tarleena.tossavainen@uef.fi, p. 050 349 5975
