Hyppää pääsisältöön

Koronavirustilanne Itä-Suomen yliopistossa

Tutkijat tarkastelevat astrosyyttejä tietokoneen näytöllä

Aivojen astrosyyttisoluista löytyi aineenvaihdunnallisia muutoksia Parkinsonin taudissa

  • Terveys ja hyvinvointi
  • Teknologia ja innovaatiot

Parkinsonin tautiin liittyy tuoreen tutkimuksen mukaan aivojen astrosyyttisolujen toimintahäiriö. Astrosyyteillä voikin olla taudin kehittymisessä oletettua merkittävämpi rooli. Itä-Suomen yliopiston tutkimuksessa hyödynnettiin potilailta peräisin olevia indusoituja kantasoluja, ja kantasoluteknologia osoittautui lupaavaksi työkaluksi Parkinsonin taudin mallinnukseen ja lääkekehitykseen. Tulokset julkaistiin Scientific reports -lehdessä. 

Maailmassa arviolta 7–10 miljoona ihmistä sairastaa Parkinsonin tautia, joka on toiseksi yleisin hermorappeumatauti. Taudin syy on yhä epäselvä, mutta taustalta on tunnistettu useita molekyylitason mekanismeja. Näihin kuuluvat keskushermoston matala-asteinen tulehdustila, mitokondrion toimintahäiriöt, proteiinien puutteellinen hajotus ja alfasynukleiiniproteiinin viallinen toiminta. Taudin tyypillisiä tunnusmerkkejä ovat liukenemattomasta alfasynukleiinista aivoihin muodostuvat Lewyn kappaleet ja motoriset oireet, jotka johtuvat dopamiinin vähentymisestä dopaminergisten hermosolujen tuhoutuessa. Parantavaa hoitoa ei ole, mutta motorisia oireita voidaan lievittää lääkkeillä tai kirurgialla.

Parkinsonin taudin riski kasvaa iän myötä. Myös ympäristötekijät, kuten myrkyt ja torjunta-aineet, voivat lisätä riskiä. Suurin osa tapauksista ilmenee korkealla iällä ilman tunnistettavaa geneettistä syytä, mutta noin 3–5 prosentissa taustalla on geenimutaatio. Yleisimmin aiheuttajana ovat mutaatiot LRRK2-geenissä. Eniten sairastumisriskiä lisäävät GBA-geenin mutaatiot, joiden vaikutusmekanismit ovat vilkkaan tutkimuksen kohteena.

Potilasperäiset astrosyytit ilmentävät Parkinsonin taudin piirteitä

Astrosyyttien roolia Parkinsonin taudissa on tutkittu vasta vähän. Astrosyytit ovat hermotukisoluja ja yleisin solutyyppi ihmisen aivoissa. Pitkään niiden luultiin vain tukevan hermosolujen toimintaa, mutta nykyään tiedetään, että niillä on muitakin tehtäviä.

Kantasoluista erilaistettuja astrosyyttejä ei ole vielä juurikaan hyödynnetty Parkinsonin taudin tutkimuksessa. Nyt julkaistussa tutkimuksessa käytettiin indusoiduista kantasoluista erilaistettuja astrosyyttejä, jotka olivat peräisin kahdelta Parkinson-potilaalta. Molemmilla oli mutaatiot LRRK2-geenissä ja toisella lisäksi myös GBA-geenissä.

Tutkijat huomasivat, että Parkinson-potilailta peräisin olevat astrosyytit tuottivat merkittävästi enemmän alfasynukleiinia, jota taudissa kertyy aivoihin. Sen kertymiseen liittyy kalsiumtasapainon häiriintyminen.  Potilasperäiset astrosyytit vapauttivatkin myös enemmän kalsiumia. Koska hermoston tulehdustila on taudin yleinen piirre, astrosyyttien tulehdusherkkyyttä testattiin. Potilasperäiset astrosyytit reagoivat tulehdusärsykkeisiin huomattavasti herkemmin ja voimakkaammin kuin verrokkien astrosyytit. Lisäksi niissä havaittiin mitokondrion toiminnan ja aineenvaihduntaprofiilin muutoksia. Parkinson-potilaiden astrosyytit tuottivat enemmän polyamiineja ja polyamiinien esiasteita, kun taas lysofosfatidyylietanoliamiinin määrä oli vähentynyt. Näitä muutoksia on raportoitu aiemmin Parkinsonin taudissa, mutta ei astrosyyteissä.

– Tulokset osoittavat, että LRRK2- ja GBA-mutaatiot astrosyyteissä todennäköisesti vaikuttavat taudin kehitykseen. Tämä antaa uusia näkökulmia astrosyyttien rooliin Parkinsonin taudissa, toteaa nuorempi tutkija Tuuli-Maria Sonninen, joka toimi tutkimuksen päätutkijana.

Tutkimus tehtiin Itä-Suomen yliopiston A.I. Virtanen -instituutissa professori Jari Koistinahon ryhmässä. Ohjaajana toimi dosentti Šárka Lehtonen. Tutkimusta rahoittivat Suomen Parkinson-säätiö, Olav Thon -säätiö, Sigrid Juseliuksen säätiö sekä Euroopan unionin yhteisen ohjelmasuunnittelun ohjelmahanke hermoston rappeutumissairauksista, jota rahoitetaan EU:n tutkimuksen ja innovoinnin puiteohjelma Horisontti 2020 ERA-NET-yhteishankerahoituksen kautta.

Lisätietoja:

Tuuli-Maria Sonninen, Nuorempi tutkija, Itä-Suomen yliopisto, A.I. Virtanen Instituutti, tuuli-maria.sonninen@uef.fi

Šárka Lehtonen, Dosentti, Itä-Suomen yliopisto, A.I. Virtanen Instituutti sarka.lehtonen@uef.fi

Tutkimusartikkeli:           

Metabolic alterations in Parkinson´s disease astrocytes. Sonninen, TM., Hämäläinen, R., Koskuvi, M., Saarelainen, N., Oksanen, M., Shakirzyanova, A., Wojciechowski, S., Puttonen, KA., Naumenko, N., Goldsteins, G., Laham-Karam, N., Lehtonen, M., Tavi, P., Koistinaho, J., Lehtonen, Š.  Scientific Reports published online September 2, 2020. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71329-8

Yläkuvassa astrosyyttejä tietokoneen näytöllä.

Kuva alla: Parkinsonin tautia sairastavilta peräisin olevissa astrosyyteissä ilmentyivät useat tautiin liittyvät merkit, kuten (1) lisääntynyt alfasynukleiinin määrä, (2) lisääntynyt reaktiivisuus liittyen tulehdukseen, (3) lisääntynyt kalsiumin vapautuminen, (4) mitokondrion toiminnan muutokset ja (5) metaboliset muutokset. Kuva Tuuli-Maria Sonninen.

Parkinsonin tautia sairastavilta peräisin olevissa astrosyyteissä ilmentyivät useat tautiin liittyvät merkit, kuten (1) lisääntynyt alfasynukleiinin määrä, (2) lisääntynyt reaktiivisuus liittyen tulehdukseen, (3) lisääntynyt kalsiumin vapautuminen, (4) mitokondrion toiminnan muutokset ja (5) metaboliset muutokset.