FM Emma Raitoharjun kliinisen kemian alaan kuuluva väitöskirja

MicroRNAs in the Etiology and Pathophysiology of Atherosclerosis
(Mikro-RNA:t valtimokovettumataudin etiologiassa ja patofysiologiassa)

tarkastetaan 13.6.2014 klo 12 Tampereen yliopiston Finn-Medi 5:n auditoriossa, Biokatu 12, Tampere.

Vastaväittäjänä on dosentti Anna-Liisa Levonen (Itä-Suomen yliopisto). Kustoksena toimii professori Terho Lehtimäki.

Mikro-RNA:t valtimokovettumataudissa

Filosofian maisteri Emma Raitoharjun väitöstutkimuksessa todettiin mikro-RNA:iden, eli miRNA:iden, liittyvät niin sydän- ja verisuonitautien riskitekijöihin kuin taudin patologiaan. Veren miRNA-profiilin muutosten näytettiin liittyvän riskitekijöistä erityisesti diabetesta edeltäviin sokeriaineenvaihdunnan muutoksiin. Sydän ja verisuonitauteihin liittyvän ateroskleroottisen vaurion muodostumisen todettiin myös muuttavan suonen seinämän mikro-RNA:iden ilmentymistä ja näiden muutosten vaikuttavan moniin ateroskleroosiin liitettyihin biologisiin tapahtumiin.

Mikro-RNA:t geeni-ilmentymisen säätelijöinä

Mikro-RNA:t ovat lyhyitä, proteiinia koodaamattomia RNA-molekyylejä, jotka osallistuvat geenien ilmentymisen eli proteiinituotannon säätelyyn solulimassa. 2000-luvun alussa miRNA:t löydettiin myös ihmiseltä ja tämän jälkeen niiden ilmentyminen on liitetty niin yksilön normaaliin kehitykseen, fysiologiaan ja moniin tautitiloihin. Tarkimmin tunnetaan mikro-RNA:iden tehtävät geeni-ilmentymisen hiljentäjinä transkription jälkeen. Tässä prosessissa miRNA:t sitoutuvat valikoituihin lähetti-RNA:ihin, estäen niiden translaation ja näin myös proteiinien tuottamisen. Yksittäiset miRNA:t voivat sitoutua useisiin eri lähetti-RNA:ihin ja yksittäiseen lähetti-RNA:n translaatioon voi vaikuttaa monta mikro-RNA:ta. Näin miRNA:t luovat kokonaisia säätelyverkkoja, jotka vaikuttavat solujen toimintaan laaja-alaisesti. Mikro-RNA:t voivat kulkeutua solulta toiselle ja myös kudoksien välillä esimerkiksi verenkierrossa.

Väitöskirjassa tarkasteltiin mikro-RNA:iden ilmentymisen muutoksia valtimokovettumataudin aiheuttamissa suonenseinämän vaurioissa (ateroskleroottisessa plakissa), sekä liittyen sydän- ja verisuonitautien riskitekijöihin. Sydän- ja verisuonitaudit, joiden taustalla on usein valtimokovettumatauti, ovat suomalaisten yleisin kuolinsyy. Taudin kehitykseen liittyy monia aineenvaihdunnan muutoksia, mutta myös valtimokovettumataudin vaikutukset suonen rakenteeseen ja toimintaan ovat monimutkaisia. Tämän vuoksi tutkimuksessa selvitettiin valtimokovettumatautiin ja sen riskitekijöihin liittyviä miRNA-ilmentymisen muutoksia, sekä niitä biologisia prosesseja, joita nämä miRNA:t säätelevät. Osana väitöskirjatutkimusta tehtiin myös ensimmäinen miRNA -profilointi (>700 miRNA:n ilmentymistason määritys), jossa verrattiin ihmisen ateroskleroottisen plakin ja terveen valtimon miRNA-ilmentymistä. Työssä arvioitiin myös miRNA- ja lähetti-RNA – tasojen määritykseen käytettyjen menetelmien tarkkuutta.

Mikro-RNA:t vaikuttavat sydän- ja verisuonitautien riskitekijöihin

Tutkimuksessa löydettiin 9 mikro-RNA:ta, joiden ilmentyminen tutkimushenkilöiden veressä liittyi sydän- ja verisuonitautien riskitekijöiden merkkiaineisiin, kuten verensokeriin, kolesteroliarvoihin, sekä vyötärölihavuuteen liitettyihin glyserolitasoihin. Esimerkiksi miR-1207-5p:n tasot korreloivat pitkäaikaista verensokeritasoa kuvaavan sokerihemoglobiinin kanssa ja jatkotutkimukset paljastivat tämän miRNA:n, sekä glyserolitasojen kanssa korreloivan miR-129-2-3p:n voivan osallistua sokeriaineenvaihdunnan säätelyyn. Mikro-RNA:t siis voivat välittää yksittäisten riskitekijöiden seurauksia kudoksissa, mutta mahdollisesti myös koota useiden riskitekijöiden vaikutuksia suonenseinämään. Näiden mikro-RNA:iden toiminnan tarkempia tunteminen voisi tuoda lisäselvyyttä riskitekijöiden osuudesta sydän- ja verisuonitautien etenemisessä.

Mikro-RNA – ilmentyminen muuttuu valtimokovettumataudin aiheuttaman vaurion kehittyessä

Valtimokovettumataudin edetessä suonen seinämään kertyy kolesterolia, sekä tulehdussoluja ja myös valtimon omien endoteeli- ja sileälihassolujen toiminta häiriintyy. Seinämään eritetään sidekudosmaista soluväliainetta ja seinämässä voi esiintyä myös luunmuodostusta muistuttavaa kalkkeutumista. Verrattaessa tällaisen ateroskleroottisen plakin miRNA-ilmentymistä ihmisen terveen valtimon miRNA ilmentymiseen, todettiin miRNA-säätelyn häiriintyvän vaurion edetessä. Mikro-RNA:iden miR-21-5p, -34a-5p, -146a-5p, -146b-5p ja -210-3p ilmentyminen erosi eniten terveen ja sairaan valtimon välillä. Kaikkien näiden miRNA:iden ilmentymistasot olivat koholla sairaissa verisuonissa. Jatkotutkimusten mukaan valtimon vauriossa nämä miRNA:t osallistuisivat esimerkiksi sileälihassolujen supistelun, tulehdusreaktion, sekä ohjelmoidun solukuoleman säätelyyn.

Väitöskirjassa sairaan ja terveen valtimon mikro-RNA -profiileja verrattiin laajasti aikaisempaan kirjallisuuteen. Eroja ilmentymisessä löytyi laajemmin niillä mikro-RNA:illa, joiden on havaittu vaikuttavan valtimon seinämän tulehdukseen ja sileälihassolujen ilmiasuun. Samansuuntaisia mikro-RNA:n ilmentymisen muutoksia on havaittu aikaisemmin solu- ja eläinkokeissa. Väitöskirjatyö varmentaa siis myös näiden mikro-RNA:iden osuutta ihmisen sydän- ja verisuonitaudeissa.
Valtimokovettumatautipotilailla myös veren miRNA -ilmentyminen on muuttunut. Nämä muutokset ovat suurelta osalta samansuuntaisia kuin nyt löydetyt suonenseinämän muutokset.  Suonenseinämän miRNA-ilmentymismuutokset näyttävät välittyvän myös vereen ja veren välittämät muutokset myös takaisin suonen seinämään. Veressä kiertävät miRNA:t näyttävät muodostavan eri kudosten välisen hormonien kaltaisen signalointisäätelyjärjestelmän, joka vaikuttaa osaltaan myös sydän- ja verisuoniterveyteen.

Väitöskirjatutkimuksen tulokset osoittavat, että miRNA:t liittyvät läheisesti niin sydän- ja verisuonitautien patologiaan kuin riskitekijöihinkin. Tutkimustiedon lisääntyessä yksittäisiä mikro-RNA:ita tai laajempia miRNA-profiileja voidaan mahdollisesti käyttää diagnostisina tai taudin kulkua ennustavina merkkiaineina tai ehkäistä sydän- ja verisuonitautien etenemistä muuttamalla mikro-RNA:iden ilmentymistä.

                                               ******

Emma Raitoharju on syntynyt Harjavallassa ja hän on suorittanut filosofian maisterin tutkinnon Tampereen yliopistossa. Nykyisin hän toimii tutkijana Tampereen yliopistossa.

Raitoharjun väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 1946, Tampere University Press, Tampere 2014. ISBN 978-951-44-9490-1, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1431, Tampere University Press 2014. ISBN 978-951-44-9491-8, ISSN 1456-954X.
http://tampub.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa Granum, http://granum.uta.fi, tai e-mail: kirjamyynti@juvenes.fi.

Lisätietoja: Emma Raitoharju, 040 743 6025, emma.raitoharju@uta.fi