Entsyymien perustutkimuksen avulla saatu aikaan jo useita hoitomuotoja

— Viimeisten parin vuosikymmenen aikana tällä tutkimusalueella on ollut merkittävää lukuisten uusien entsyymimuotojen löytyminen, kertoo artikkelin pääkirjoittaja, professori Seppo Parkkila Tampereen yliopistosta.

— Ihmisellä esiintyy vain yhtä hiilihappoanhydraasien entsyymiperhettä, niin sanottuja alfa-muotoja, kun taas seitsemän muuta entsyymiperhettä löytyy vaihtelevasti muilta lajeilta muun muassa hyönteisistä, bakteereista, sienistä ja piilevistä.

Parkkilan tutkimusryhmineen tuottama katsausartikkeli Carbonic anhydrases in metazoan model organisms: molecules, mechanisms, and physiology käsittelee hiilihappoanhydraasien eri isoentsyymejä ja niiden fysiologista merkitystä.

Artikkeli on julkaistu arvostetussa Physiological Reviews -lehdessä. Physiological Reviews julkaisee artikkeleita pelkästään kutsumenettelyllä ja sitä pidetään fysiologian alan kansainvälisesti arvostetuimpana lehtenä.

Hiilihappoanhydraasit osallistuvat elimistössä moniin tärkeisiin fysiologisiin rooleihin. Niiden perustehtävä on katalysoida kemiallista reaktiota, jossa hiilidioksidista ja vedestä tuotetaan hiilihappoa, josta puolestaan muodostuu bikarbonaatti- ja vetyioneja. Näin hiilihappoanhydraaseilla on keskeinen rooli solujen ja kudosten happo-emästasapainon säätelyssä.

Hiilihappoanhydraasit osallistuvat useiden erilaisten biologisten nesteiden, kuten aivo-selkäydin-, maha- ja haimanesteiden muodostumiseen ja pH:n säätelyyn. Niillä on myös merkitystä syöpäsolujen leviämisessä kudostasolla.

Physiological Reviews -lehdessä julkaistussa katsauksessa käsitellään laajasti oireita, joita ihmisille kehittyy hiilihappoanhydraasigeenien mutaatioiden seurauksena. Näitä tuloksia verrattiin koe-eläimillä — hiiri, seeprakala, banaanikärpänen ja sukkulamato — saatuihin tuloksiin.

Geneettinen hiilihappoanhydraasien puutos voi johtaa ihmisillä muun muassa kehityshäiriöihin, verisuonten kalkkeutumiseen, luun kovettumistautiin eli osteopetroosiin sekä elimistön happo-emäs-tasapainon häiriintymiseen.

Artikkelissa käsitellään myös kemiallisia yhdisteitä, joita on viime vuosien aikana kehitetty estämään hiilihappoanhydraasien toimintaa.

— Useita tällaisia inhibiittoreita on kliinisessä käytössä muun muassa epilepsian, vuoristotaudin, kohonneen kallonsisäisen paineen ja silmänpainetaudin hoidossa. Tällä hetkellä kliinisissä kokeissa on inhibiittoreita, joita on kehitetty syövän hoitoon, Parkkila kertoo.

Hiilihappoanhydraaseihin liittyvällä tutkimuksella on vuosikymmenien mittainen historia Suomessa. Alan suomalaisen tutkimuksen pioneerina voidaan pitää Turun ja Oulun yliopistoissa vaikuttanutta anatomian professori L. Kalevi Korhosta, joka jo vuonna 1966 julkaisi ensimmäiset histokemialliset osoitukset hiilihappoanhydraasiaktiivisuudesta kohdussa. Professori Parkkila jatkoi tätä tutkimuslinjaa 1980- ja 1990-luvuilla Oulun yliopistossa, 1990-luvulla USA:ssa sekä vuodesta 2002 lähtien Tampereen yliopistossa.

— Se, että Physiological Reviews -lehti pyysi meiltä katsausartikkelia, on pitkäjänteisen perustutkimuksen tulosta. Vuosikymmeniä jatkunut hiilihappoanhydraasien tieteellinen tutkimus tuottaa kliinisiä sovelluksia, joista on hyötyä myös potilashoidossa, Parkkila toteaa.

Physiological Reviews -lehden sitaatioindeksi eli ns. impact factor on 37.3 ja lehteen hyväksytään vuosittain vain noin 40 artikkelia.

Ashok Aspatwar, Martti E.E. Tolvanen, Harlan Barker, Leo Syrjänen, Susanna Valanne, Sami Purmonen, Abdul Waheed, William S. Sly, and Seppo Parkkila: Carbonic Anhydrases in Metazoan Model Organisms: Molecules, Mechanisms, and Physiology
https://doi.org/10.1152/physrev.00018.2021