AOX-entsyymi voi estää verenmyrkytyksen aiheuttaman tulehdusprosessin

Julkaistu 23.9.2016 - 10:12

Cell-tiedelehdessä juuri julkaistussa artikkelissa yliopistotutkija Marten Szibor ja professori Howy Jacobs Suomen Akatemian FinMIT-huippuyksiköstä osoittavat, että mitokondrioiden vaihtoehtoinen oksidaasi, AOX-entsyymi, pystyy lievittämään elimistön hallitsematonta tulehdustilaa, joka johtuu bakteerien aiheuttamasta verenmyrkytyksestä. Hoitamattomana bakteeriperäinen verenmyrkytys johtaa useiden elintoimintojen lakkaamiseen ja lopulta kuolemaan.

Irlannissa, Britanniassa, Yhdysvalloissa ja Saksassa sekä Suomessa toimivien tutkimusryhmien yhteistyönä syntynyt artikkeli käsittelee solujen mitokondrioiden roolia signalointiprosessissa, joka johtaa makrofagi-solujen aktivoitumiseen.

Makrofagit, syöjäsolut, ovat yksi immuunijärjestelmän tärkeimmistä osista. Kun yhdellä bakteerien ulkokalvon tavallisista kemiallisista rakennusosista, lipopolysakkarideilla (LPS), stimuloitiin makrofageja, havaittiin, että ne käyvät läpi aineenvaihdunnan uudelleenohjelmoinnin. Sen seurauksena solujen ATP-muotoisesta energiantuotannosta vastaavat mitokondriot muuttuvat happiradikaalien (ROS) tuottajiksi ja saavat aikaan tulehdussignaalien ryöpyn.

Haitallisten happiradikaalien tuotantoa voidaan rajoittaa erilaisin toimenpitein, joista yksi on vaihtoehtoisen oksidaasin (AOX) ilmentäminen soluissa. Professori Jacobsin ryhmä on tutkinut AOX:ia useita vuosia juuri siksi, että AOX pystyy suojaamaan mitokondrioita lukuisia stressitiloja vastaan.

AOX:ia ei esiinny luonnostaan nisäkkäillä, joten tutkimusryhmä on käyttänyt Ciona-meritupesta saatua entsyymiä. Tämän lajin AOX-geeni on yllättäen täysin toimiva ilmennettäessä ihmisen soluissa tai malliorganismeissa, kuten hedelmäkärpäsissä tai hiirissä. Se toimii eräänlaisena mitokondriaalisen energiajärjestelmän ohikulkutienä silloin, kun energiajärjestelmä ei toimi täydellisesti kemiallisen vaurion, myrkyllisten aineiden, geneettisten virheiden tai ylikuormituksen takia.  Normaalioloissa AOX:llä ei näytä olevan vaikutusta solun toimintaan, mutta se on kuitenkin eräänlaisena varaventtiilinä, kun mitokondriot ylikuormittuvat. AOX siis estää verenmyrkytyksen aiheuttaman vaarallisen tulehdusprosessin, koska se ehkäisee aineenvaihdunnan välituotteiden kerääntymisen, joka muutoin johtaa liialliseen happiradikaalien tuotantoon.

- Verenmyrkytykseen kuolee enemmän ihmisiä kuin syöpään. Kaikki tieto, joka lisää ymmärrystämme verenmyrkytyksen kehittymisestä ja ehkäisystä, edesauttaa potentiaalisesti ihmiselämien säästämisessä, sanoo professori Howy Jacobs.

- On vielä liian aikaista sanoa, voitaisiinko AOX:ia käyttää suoranaisena hoitokeinona verenmyrkytyksessä, ja jos näin olisi, mikä olisi paras tapa antaa hoitoa potilaille. Joka tapauksessa tämän tutkimuksen tuottaman tiedon avulla voidaan päätyä yksinkertaisempiin ”kemiallisiin” hoitokeinoihin, joilla voidaan saada aikaan samanlainen tulos kuin AOX:n avulla, ja siten pelastaa monia henkiä, Jacobs jatkaa.

FinMIT on huippututkimusyksikkö, johon kuuluu neljä tutkimusryhmää Tampereen ja Helsingin yliopistoista. Yksikön tavoitteena on tuottaa tietoa siitä, mikä solujen mitokondrioiden rooli on eri sairauksissa ja kuinka tätä tietoa voidaan tulevaisuudessa hyödyntää potilaiden hoitamisessa.

Artikkelin tiedot:
Evanna L. Mills, Beth Kelly, Angela Logan, Ana S.H. Costa, Mukund Varma, Clare E. Bryant,  Panagiotis Tourlomousis,  J. Henry M. Däbritz, Eyal Gottlieb, Isabel Latorre,  Sinéad C. Corr,  Gavin McManus,  Dylan Ryan,  Howard T. Jacobs, Marten Szibor, Ramnik J. Xavier, Thomas Braun, Christian Frezza, Michael P. Murphy, Luke A. O’Neill:  Succinate Dehydrogenase Supports Metabolic Repurposing of Mitochondria to Drive Inflammatory Macrophages. Cell.
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.08.064

Lisätietoja:
Akatemiaprofessori Howy Jacobs, +358 50 341 2894, howard.jacobs@helsinki.fi

TAMPEREEN YLIOPISTON TIEDOTE 23.9.2016