Itä-Suomen yliopistossa on tehty pitkään sekä aivoterveyteen että ilmansaasteisiin liittyvää huippututkimusta. Viime vuosina näiden alojen tutkijoille on löytynyt yhteinen kiinnostuksen kohde: ilmansaasteiden yhteys aivoterveyteen.
Apulaisprofessori Pasi Jalava ympäristö- ja biotieteiden laitokselta ja akatemiatutkija, apulaisprofessori Katja Kanninen A.I. Virtanen -instituutista kertoivat uraauurtavasta tutkimusyhteistyöstä marraskuun Cafe Smart -tiedekahvilassa.
Jalava tutkii muun muassa liikenteen päästöjen solutason vaikutuksia inhalaatiotoksikologian tutkimusryhmässä. Kanninen puolestaan johtaa aivosairauksien neurobiologian tutkimusryhmää, jonka tutkimus painottuu erityisesti ympäristötekijöiden merkitykseen Alzheimerin taudissa.
– Jo pitkään on tiedetty ilmansaasteiden lisäävän sairastavuutta ja kuolleisuutta, mutta aikaisemmin huomio kiinnittyi lähinnä hengityselinten sekä sydän- ja verenkiertoelimistön sairauksiin ja akuutteihin vaikutuksiin. Näiden lisäksi alkaa olla havaintoja myös muista pitkäaikaisvaikutuksista, jotka liittyvät esimerkiksi aivosairauksien kehittymiseen, Jalava kertoi tiedekahvilassa.
– Monissa kansainvälisissä epidemiologisissa tutkimuksissa on osoitettu, että alueilla, joilla on paljon ilmansaasteita, on myös kohonnut riski sairastua Alzheimerin tautiin. Kanadassa esimerkiksi havaittiin, että 50 metrin päässä isosta moottoritiestä asuvilla oli noin kymmenen prosenttia suurempi Alzheimerin taudin riski kuin niillä, jotka asuivat kauempana tiestä. Miksi näin on, sitä mekin yritämme perustutkimuksella selvittää, Kanninen lisäsi.
Hajuepiteelistä on hajuradan kautta suora yhteys aivoihin.
Katja Kanninen
Akatemiatutkija, apulaisprofessori
Alzheimerin tauti on yleisin dementiaa aiheuttava sairaus. Toistaiseksi siihen ei ole löydetty tehokasta lääkehoitoa. – Syynä on todennäköisesti se, ettei vielä edes täysin ymmärretä, mistä tauti saa alkunsa.
Tutkijoita ovat Kannisen mukaan pitkään kiinnostaneet taudille tyypilliset aivojen proteiinikertymät. Vasta melko hiljattain on havaittu, että Alzheimerin tautiin liittyy vahvasti myös tulehdusreaktio. Ilmansaasteiden tiedetään osaltaan edistävän elimistön tulehdustilaa ja se saattaisi olla yksi tapa, jolla ne vaikuttavat aivoihinkin.
Kaikkein pienimmät hiukkaset voivat olla haitallisimpia
Nykyisillä päästötoimilla on pyritty rajoittamaan liikenneperäisten pienhiukkasten kokonaismassaa hengitysilmassa. – Terveyshaittoihin vaikuttaa kuitenkin hiukkasten massan lisäksi myös niiden kemiallinen koostumus. Raja-arvoihin myös mahtuu paljon ultrapieniä ja nanohiukkasia, jotka saattavat päätyä syvemmälle elimistöön ja reagoida solujen kanssa voimakkaammin kuin suuremmat hiukkaset, Jalava sanoi.
Tutkijoita kiinnostavatkin erityisesti näiden kaikkein pienimpien hiukkasten riskit aivoterveydelle. Tällä hetkellä niille ei ole erikseen asetettu raja-arvoja, mutta tutkimustulokset voivat aikanaan antaa perusteita sääntelyn muutoksiin.
Monitieteisessä yhteistyössä selvitetään muun muassa, millaiset hiukkaset voivat kulkeutua aivoihin asti ja mitä ilmansaasteille altistuminen saa aikaan erilaisissa solu- ja eläinmalleissa. Tavoitteena on myös löytää merkkiaineita, jotka kertoisivat altistumisen riskeistä ja vaikutusreiteistä. – Hiukkaset ovat yksi tutkimuskohde, mutta on tärkeää selvittää kokonaisuutta myös laajemmin. Esimerkiksi ilman PAH-yhdisteet voivat heikentää normaalia immuunivastetta ja vaurioittaa perimää.
Tutkimuksessa käytetään myös potilasperäisiä solumalleja. Potilaiden luovuttamista soluista voidaan nykyisellä kantasoluteknologialla tuottaa jopa aivo-organoideja, kolmiulotteisia monisolumalleja, jotka muistuttavat oikeita pieniä aivoja. – Niillä voidaan tutkia muun muassa altistuksen pitkäaikaisvaikutuksia paremmin kuin perinteisillä soluviljelmillä, Jalava kertoi.
Nenästä on suora yhteys aivoihin
Kannisen tutkimusryhmä on lisäksi kehittänyt KYSin kanssa maailman ensimmäisen, uudenlaisen ihmisen hajuepiteelin solumallin Alzheimerin tautia sairastavista potilaista. Nenäontelon yläosassa sijaitsevasta hajuepiteelistä on hajuradan kautta suora yhteys aivoihin. Tätä pidetäänkin yhtenä mahdollisena reittinä, jonka kautta ilman pienhiukkaset voisivat heikentää aivoterveyttä. Viime kesänä julkaistussa tutkimuksessa havaittiin, että terveiden henkilöiden hajuepiteelisolujen altistaminen kaupunki-ilman pienhiukkasille heikensi solujen energia-aineenvaihduntaa. – Tutkimus oli ensimmäinen, jossa osoitettiin tiettyjen solunsisäisten mekanismien muuttuvan ilmansaasteiden vaikutuksesta.
Kannisen mukaan hajuepiteeli on kiinnostava tutkimuskohde Alzheimerin taudin näkökulmasta myös, koska hajuaistin muutokset ovat yksi taudin varhaisista oireista. – Hajuaisti heikkenee tai hajujen tunnistaminen vaikeutuu. Yllättävän vähän on kuitenkin tutkittu, mistä se voisi johtua. Hajuepiteelimallilla voimme tutkia näitä muutoksia ja sitä, ovatko ne jollain tavalla korjattavissa.
Jalavan, Kannisen ja professori Tarja Malmin tutkimusryhmät selvittävät ilmansaasteiden yhteyttä aivoterveyteen muun muassa EU:n ja Suomen Akatemian Horisontti 2020- ja JPND-rahoitusten turvin. Hankkeissa on mukana myös kansainvälisiä yhteistyökumppaneita. Niiden kautta ulottuvilla ovat laajemmat tutkimusaineistot ja Suomea saastuneemmat ympäristöt – solualtistuksissa onkin käytetty myös Kiinasta tuotuja kaupunki-ilman hiukkasia. – Kun tutkitaan ilmansaasteiden haittoja, on hyvä ottaa vertailuun muitakin kuin Suomen puhdas ilma. Ilmanlaatu vaihtelee meillä varsin vähän, mutta toisaalta esimerkiksi Ruotsissa on osoitettu, että pienetkin ilmansaastepitoisuuksien nousut voivat vaikuttaa terveyteen, Jalava kertoi.
Cafe Smart -tiedekahvilan juonsi toimituspäällikkö Anne Heikkinen.
Katso tutkijoiden haastattelu oheisesta tiedekahvilan tallenteesta!
