Ympäristön kemikaalit voivat edistää aivojen tulehdustilaa

Hiljattain julkaistun tutkimuksen mukaan ympäristön kemikaalit voivat edistää keskushermoston tulehdustilaa muuttamalla aivojen astrosyyttisolujen toimintaa. Astrosyyttien tulehdusaktiivisuutta lisääviä yhdisteitä ovat ainakin rikkaruohomyrkky linuroni sekä tekstiili-, polymeeri- ja lääketeollisuudessa käytettävä metyylikarbamaatti. Tutkimuksessa kehitetyllä menetelmällä arvioitiin satojen ympäristötekijöiden vaikutuksia neurologisten sairauksien kehittymiseen. Tulokset julkaistiin Cell-lehdessä.
Tutkimus. Kuva: Pixabay

Sekä geenien että ympäristötekijöiden tiedetään vaikuttavan neurologisten sairauksien kehittymiseen. Astrosyyteillä puolestaan on tärkeä rooli keskushermoston kehityksessä ja aivojen kemiallisen tasapainon ylläpitäjinä. Neurologisissa sairauksissa niiden poikkeava toiminta kuitenkin edistää tulehdusta. – Näiden eri tekijöiden vaikutusten kokonaisvaltainen ja systemaattinen tutkimus on ollut tähän asti haasteellista, sillä käytetyt menetelmät eivät ole olleet tarpeeksi kattavia, kertoo FT, ohjelmapäällikkö Merja Jaronen Itä-Suomen yliopistosta.

Jaronen osallistui tutkimuksen toteutukseen työskennellessään tutkijatohtorina Harvard Medical Schoolissa ja Brigham and Women´s Hospitalissa USA:ssa. Tutkimuksessa kehitettiin lähestymistapa, jolla voidaan arvioida järjestelmällisesti ja samanaikaisesti lukuisien ympäristötekijöiden vaikutuksia neurologisten sairauksien kehitykseen. Lähestymistavassa yhdistyvät genomitieto, tietokonemallintaminen, solu- ja eläinmallit sekä MS-potilaiden kudosnäytteet. Mallin avulla tutkijat selvittivät ympäristön kemikaalien vaikutusta keskushermoston tulehdukseen.

Tietokonemallinnuksen keinoin tutkittiin Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston (EPA) ToxCast-tietokannasta 976 kemikaalia, jotka ovat peräisin useista eri lähteistä teollisuus- ja kuluttajatuotteista elintarvikelisäaineisiin. Näistä kemikaaleista 75:n havaittiin vaikuttavan MS-tautiin liittyviin signalointireitteihin.

Kehittämänsä uuden MS-taudin seeprakalamallin avulla tutkijat selvittivät, kuinka nämä 75 ympäristöstä löytyvää kemikaalia vaikuttivat keskushermoston tulehdukseen. Yhdisteitä tutkittiin myös hiiren astrosyyteillä. Tulosten perusteella tutkijat tunnistivat kaksi yhdistettä, jotka lisäsivät astrosyyttien tulehdusaktiivisuutta molemmissa malleissa: rikkaruohomyrkky linuroni sekä metyylikarbamaatti, jota käytetään tekstiili-, polymeeri- ja lääketeollisuudessa. Linuroni on kielletty Euroopassa vuonna 2016, mutta muualla se on edelleen käytössä.

Tulehdukseen johtava molekyylireitti löytyi

Tutkimuksessa myös jäljitettiin molekyylireitti, jonka kautta linuroni voi johtaa tulehdusvasteisiin astrosyyteissä. Tulokset osoittivat, että linuroni vahvistaa astrosyyttien tulehdusta edistäviä vaikutuksia aktivoimalla Sigmar1-reseptorin, IRE1a-entsyymin ja XBP1-proteiinin kautta tapahtuvaa signalointia. Tämä puolestaan osoitettiin lisäävän tulehdusta MS-taudin eläinmallissa. Tulokset vahvistettiin myös ihmisen astrosyyteillä. Lisäksi tutkijat havaitsivat kyseisen molekyylireitin lisääntynyttä aktiivisuutta MS-potilaiden kudosnäytteissä.

Tulokset vahvistavat käsitystä Sigmar1-reseptorin merkityksestä hermoston rappeumasairauksissa, sillä aikaisemmin sen on osoitettu vaikuttavan ALS-taudin kehittymiseen.

– Tämä tutkimus on tärkeä askel ympäristön kemikaalien vaikutusten arvioimiseksi entistä kokonaisvaltaisemmin systeemitasolla ja eksposomin eli koko eliniän aikana kertyvien ympäristöaltisteiden merkityksen ymmärtämiseksi. Saamamme tulokset antavat osviittaa siitä, kuinka ympäristön kemikaalit voivat vaikuttaa keskushermoston tulehdukseen, ja luovat pohjan epidemiologisille tutkimuksille, joissa seurataan altistumisen vaikutuksia ihmisillä, Jaronen toteaa.

Tutkimus

Environmental Control of Astrocyte Pathogenic Activities in CNS Inflammation. Wheeler MA, Jaronen M, Covacu R, Zandee SEJ, Scalisi G, Rothhammer V, Tjon EC, Chao CC, Kenison JE, Blain M, Rao VTS, Hewson P, Barroso A, Gutiérrez-Vázquez C, Prat A, Antel JP, Hauser R, Quintana FJ. Cell. 2019 Jan 24;176(3):581-596.e18. doi: 10.1016/j.cell.2018.12.012. Epub 2019 Jan 17.

Lähde: Itä-Suomen yliopisto