Ultraviolettisäteily ja ympäristöstressiä välittävät tekijät säätelevät hyaluronaanin tuotantoa ihon orvaskeden soluissa

Väitös solubiologian alalta

Väittelijä: FM Leena Rauhala

Aika ja paikka: 8.4.2017 klo 12, Snellmania SN200, Kuopion kampus

Filosofian maisteri Leena Rauhala osoitti väitöskirjatyössään ihon pintakerroksen pääsolutyypin eli keratinosyyttien hyaluronaanituotannon muuttuvan, kun solut altistuvat esimerkiksi ultraviolettisäteilylle tai biokemiallisille stressisignaaleille. Näiden molekyylitason muutosten ymmärtäminen voi auttaa kehittämään työkaluja, joilla solujen pahanlaatuiset muutokset voidaan pysäyttää jo alkuvaiheessa.

Iho ja erityisesti sen ylin kerros, orvaskesi eli epidermis, suojaa yksilöä erilaisilta kemiallisilta, fysikaalisilta ja biologisilta uhkatekijöiltä, kuten UV-säteilyltä. Nisäkkäiden elimistössä kolme hyaluronaanisyntaasia (HAS1-3) tuottaa runsaasti hyaluronaania keratinosyyttien väliseen tilaan. Hyaluronaani on hiilihydraattimolekyyli, joka vaikuttaa monin tavoin orvaskeden normaaliin toimintaan kuten kosteustasapainon ylläpitoon sekä solujen jakautumiseen ja liikkumiseen. Hyaluronaanin määrä lisääntyy myös muun muassa haavan paranemisen aikana. Lisäksi sen roolia kudosten häiriötiloissa on alettu ymmärtää, vaikka monet säätelymekanismit ovat edelleen selvittämättä.

UV-säteilyn osuutta HAS-entsyymien ilmentymisessä on tutkittu jo aiemmin, mutta yksityiskohtaista tietoa esimerkiksi solunsisäisestä viestinnästä tässä yhteydessä on silti niukasti. Solujen väliseen tilaan vapautuu UV-säteilyn vaikutuksesta muun muassa vaarasignaaleina toimivia nukleotideja, kuten adenosiinitrifosfaattia (ATP). Nukleotidien vaikutusta hyaluronaanin kertymiseen ei ole juuri aiemmin selvitetty.

Ihon kosteuttamiseksi ja suojaamiseksi etsitään jatkuvasti uusia keinoja, mutta myös perustutkimusta tarvitaan lisää jo olemassa olevien yhdisteiden molekyylitason vaikutusmekanismien ymmärtämiseksi. Kyseistä haastetta sivuttiin tässäkin tutkimuksessa. Betaiini on luonnossa esiintyvä, kosteutta sitova ja solujen nestetasapainon säätelyssä keskeinen aminohappojohdannainen, jota käytetään jo nyt monissa ihonhoitotuotteissa. Aiemmin ei kuitenkaan ole kattavasti tutkittu, miten se vaikuttaa geenien ilmentymiseen keratinosyyteissä yksin tai yhdessä solustressiä välittävien tekijöiden kanssa.

Väitöstutkimuksessa selvitettiin ihmisen ja rotan ihon keratinosyyttejä viljelemällä, miten hyaluronaanin aineenvaihdunta muuttuu stressitekijöille altistuneissa soluissa sekä kuinka betaiini mahdollisesti säätelee havaittuja vasteita. Tulokset osoittivat, että kiihtynyt hyaluronaanimetabolia on osa solujen stressivastetta, ja että sekä hyaluronaanin tuotanto että sen hajotus aktivoituvat UVB-säteilyn ja solunulkoisten nukleotidien vaikutuksesta. Aiemmissa tutkimuksissa on havaittu, että lisääntynyt hyaluronaani voi toisaalta suojata soluja, mutta hyaluronaanin hajoamistuotteet voivat myös aktivoida kudoksen tasapainoa järkyttäviä signalointireittejä. Nämä muutokset voivat edistää solujen jakautumista ja liikkumista ja pahanlaatuisten muutosten kehittymistä.

Kiinnostavaa on, että UVB ja nukleotidit aktivoivat osittain samoja signalointireittejä. Betaiini pystyy osittain muokkaamaan havaittuja vasteita muun muassa vähentäen HAS2-geenin ilmentymistä ATP:lle altistetuissa soluissa. Betaiini näyttää lisäksi osallistuvan keratinosyyttien erilaistumisen säätelyyn. Niin sanotussa 3D-epidermismallissa kerrostuville keratinosyyttiviljelmille annettu betaiini lisää huomattavasti erilaistuneimmissa soluissa esiintyvän keratiiniproteiini 2:n määrää. Tämä voi periaatteessa vaikuttaa esimerkiksi kudoksen kykyyn kestää mekaanista rasitusta.

Kokonaisuudessaan tutkimus auttaa ymmärtämään, kuinka muuttunut hyaluronaanin aineenvaihdunta voi toimia sopeutumis- ja suojamekanismina, mutta toisaalta myös terveen kudoksen tasapainoa järkyttävänä tekijänä ihon orvaskedessä. Tulokset antavat tärkeää lisätietoa erityisesti hyaluronaanin tuotantoa säätelevistä signalointireiteistä.

Filosofian maisteri Leena Rauhalan väitöskirja Effects of UVB-exposure, Extracellular Nucleotides and Betaine on Keratinocyte Biology and Hyaluronan Metabolism (UVB-säteilyn, solunulkoisten nukleotidien ja betaiinin vaikutus keratinosyyttien biologiaan ja hyaluronaanimetaboliaan) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii MD, PhD Edward Maytin, Cleveland Clinic Lerner Research Institute, ja kustoksena dosentti Sanna Pasonen-Seppänen Itä-Suomen yliopistosta.

Leena Rauhala on syntynyt vuonna 1979 Uuraisilla ja kirjoittanut ylioppilaaksi vuonna 1999 Petäjäveden lukiosta. Hän on suorittanut filosofian maisterin tutkinnon molekyylibiologian alalta vuonna 2006 Jyväskylän yliopistossa.

Väittelijän painolaatuinen kuva on osoitteessa https://kuvapankki.uef.fi/A/UEF+kuvahakemisto/11156?encoding=UTF-8

 

 

 

 

 



Takaisin tämän vuoden artikkeleihin