’Multiomiikkaa’ ja hiiren sydän – uutta tietoa sydänsairauksien hoidon kehittämiseksi

Helsingin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan ja Suomen molekyylilääketieteen instituutin (HiLIFE/FIMM) sekä Lääketieteellisen tutkimuslaitos Minervan tutkijat julkaisivat äskettäin tulokset analyysista, jossa he yhdistivät kolmea eri systeemitason tietoa niistä solumekanismeista, jotka liittyvät sydämen pian syntymän jälkeen heikentyvään paranemiskykyyn.

Tutkijat karakterisoivat RNA-sekvenoinnin, proteomiikan ja metabolomiikan menetelmiä yhdistämällä solumekanismeja, jotka käynnistyvät vastasyntyneen nisäkkään sydämessä ensimmäisen elinviikon aikana.

Vastasyntyneen nisäkkään sydän joutuu ensimmäisten elinpäivien aikana sopeutumaan täysin uudenlaisiin olosuhteisiin, kuten lisääntyneeseen kuormitukseen ja energiantarpeen kasvuun. Ensimmäisen elinviikon aikana sydämessä tapahtuukin suuri määrä perustavanlaatuisia fysiologisia muutoksia. Hiiritutkimuksissa on havaittu, että vastasyntyneen hiirenpoikasen sydän pystyy tehokkaasti uusiutumaan ja korjaamaan vaurionsa. Tämä sydänlihaksen kyky uusiutua kuitenkin häviää ensimmäisen elinviikon kuluessa.

Yksi sydänsairauksien hoidon suuri ongelma on se, että sydänlihaksen solut eivät uusiudu eivätkä esimerkiksi sydäninfarktin aiheuttamat vauriot korjaudu sen vuoksi. Uusia keinoja tämän muuttamiseen etsitään koko ajan.

– Käytimme hyväksemme eri systeemitason tekniikoiden yhdistelmää ja hyödynsimme transkriptomiikan, proteomiikan, metabolomiikan ja bioinformatiikan työkaluja. Yhteistyössä Meilahden kampuksen eri ryhmien huippuosaajien kanssa loimme kattavan kokonaiskuvan siitä, miten sydämen aineenvaihdunta ohjelmoituu uudelleen ensimmäisen viikon kuluessa syntymän jälkeen, kertoo dosentti Esko Kankuri.

’Multiomiikan’ avulla tutkijat määrittivät yksityiskohtaisesti useita soluviestintäreittejä ja -prosesseja, jotka vaikuttivat sydämen aineenvaihdunnan uudelleen ohjelmoitumiseen syntymän jälkeen. He tunnistivat myös sydämen regeneraatiokyvyn taustalla olevan keskeisen molekyylitason tapahtumasarjan.

– Kaiken kaikkiaan määritimme 1 937 proteiinia ja 612 aineenvaihduntatuotetta sekä tunnistimme 2 586 ilmentymistuotetta, jotka liittyvät näihin prosesseihin, Kankuri sanoo.

Sydänlihaksen uusiutumiskyvyn kannalta keskeiseksi osoittautui fruktoosin indusoima glykolyysi-aineenvaihduntareitti, jonka aktiivisuus liittyi sydänlihassolujen lisääntyneeseen jakautumiseen ensimmäisen päivän aikana syntymän jälkeen.

– Nämä tulokset auttavat ymmärtämään myös ihmisten sydänsairauksien taustamekanismeja ja sitä, mitkä molekyylitason tekijät vaikuttavat sydänlihaksen uusiutumiskykyyn. Näiden mekanismien ymmärtäminen voi avata mahdollisuuksia uudenlaisten hoitokeinojen kehittämiseen, sanoo dosentti Maciej Lalowski.

Suomen Akatemian rahoittama tutkimus on julkaistu Frontiers in Physiology -lehdessä.

Lisätietoja:

Dosentti Maciej Lalowski (in English)
Puh. 050 448 218
Sähköposti: maciej.lalowski@helsinki.fi

Dosentti Esko Kankuri
Puh. 040 703 7338
Sähköposti: esko.kankuri@helsinki.fi

Professori Eero Mervaala
Puh. 040 5533418
Sähköposti: eero.mervaala@helsinki.fi

Viite: Maciej M. Lalowski, Susann Björk, Piet Finckenberg, Rabah Soliymani, Miikka Tarkia, Giulio Calza, Daria Blokhina, Sari Tulokas, Matti Kankainen, Päivi Lakkisto, Marc Baumann, Esko Kankuri and Eero Mervaala. Characterizing the Key Metabolic Pathways of the Neonatal Mouse Heart Using a Quantitative Combinatorial Omics Approach. Frontiers in Physiology, 2018. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00365