Dosentti Eija Pirinen selvittää miten laiskoihin mitokondrioihin saadaan lisää potkua
Ylipainon syy voi piillä soluissa
Jos painonhallinta tuntuu hankalalta ja vaa’an viisarit osoittavat sitkeästi ylöspäin, voi yksi syy kilojen kertymiseen löytyä solujen energiataloudesta. Ylipainon karttumista edesauttavat nimittäin myös laiskat mitokondriot eli solujen aineenvaihdunnasta vastaavat soluelimet. Dosentti Eija Pirinen tutkimusryhmineen etsii ratkaisuja siihen, kuinka mitokondrioiden toimintaa voitaisiin tehostaa ja löytää näin uusia keinoja ylipainon ehkäisyyn.
Helsingin yliopistossa työskentelevä Pirinen kuvaa mitokondrioita solujen pattereiksi. Ne ovat energialaitoksia, jotka jalostavat rasvoista, sokereista ja valkuaisaineista polttoainetta soluille.
Liikunnan tiedetään lisäävän mitokondriomassaa ja vauhdittavan mitokondrioiden toimintaa. Myös esimerkiksi Välimeren ruokavalion mukainen eli suosituksia seuraava syöminen on niiden toiminnalle eduksi.
Rasva- ja lihaskudoksen mitokondrioiden toimintahäiriö on yhteydessä insuliiniresistenssiin.
– Vielä ei tosin ole täyttä varmuutta siitä, kumpi oli ensin, toimintahäiriö vai insuliiniresistenssi. Mutta aiemmissa tutkimuksissa on osoitettu, että kun mitokondrioiden toiminta huononee, kertyy solujen sisälle rasvaa, mikä johtaa insuliinin toiminnan heikkenemiseen, Pirinen huomauttaa.
Pirisen tähtäimessä on löytää mitokondrioiden toimintaa tehostava valmiste, joka suojaisi lihavuudelta ja parantaisi insuliiniherkkyyttä ja ennaltaehkäisisi näin ollen tyypin 2 diabetesta.
Identtiset kaksoset avainroolissa
Suomalaisilla identtisillä kaksosilla on tärkeä rooli Pirisen tutkimusryhmän työssä. 17 identtistä kaksosparia on antanut tutkijoiden käyttöön muun muassa veri- ja kudosnäytteitä. Tutkituissa kaksospareissa toinen kaksonen on normaalipainoinen, ja toisen kaksosen painoindeksi on korkeampi.
– Olemme tutkineet heidän avullaan B3-vitamiinin nikotiiniamidiribosidin vaikutusta eli sitä, tehostaako B3-ravintolisä rasva- ja lihaskudosten mitokondrioiden määrää ja toimintaa, ja ovatko sen vaikutukset yhtenevät painosta riippumatta.
Tutkimus oli laatuaan ensimmäinen pitkäkestoinen tutkimus maailmassa. Tulosten analyysivaihe oli vielä käynnissä tätä juttua tehtäessä vuodenvaihteessa 2020-2021, mutta alustavat löydökset olivat lupaavia.
– Olemme voineet osoittaa hyödyllisiä muutoksia tutkimuspotilaidemme lihasten mitokondrioissa sekä havainneet, että hyödyt koskevat kaiken painoisia, Pirinen iloitsee.
Hänen mukaansa tarvitaan kuitenkin useita vuosia lisää tutkimusta ennen kuin tutkijat voivat ottaa kantaa siihen, millainen voisi olla optimaalinen B3-ravintolisän annostus ja hoitojakson pituus.
Tulevaisuudessa Pirinen toivoo voivansa laajentaa tutkimustaan liikuntainterventiolla eli tutkia, miten B3-vitamiini yhdistettynä liikunnan lisäämiseen vaikuttaa mitokondrioiden toimintaan.
– Äärettömän mielenkiintoista olisi tutkia myös sitä, kuinka runsaasti B3-vitamiinia sisältävä ruokavalio vaikuttaisi, Pirinen visioi.
Rasvasolumalli tukee lääkehoitojen kehittämistä
Pirinen odottaa paljon myös 3D-rasvasolumallilta, jota hänen ryhmänsä kehittää yhden Suomen tunnetuimman lihavuustutkijan, professori Kirsi Pietiläisen tutkimusryhmän avustuksella.
Tutkijat ovat saaneet mallin rakentamisessa korvaamattoman tärkeää apua todellisilta potilailta eli esimerkiksi lihavuusleikatuilta, joilta saatuja rasvasoluja käytetään yhtenä mallin perustana.
Myös lääkärien panos on merkittävä, sillä ilman toimivaa yhteistyötä lääkärien kanssa Pirisen ryhmän tutkimustyö ei etenisi niin hyvin kuin nyt.
– Kun Suomessa tarvitaan tutkimuspotilaita ja näytteitä eläviltä ihmisiltä, ovat potilastyötä tekevät lääkärit suureksi avuksi. Esimerkiksi Keski-Euroopassa ihmistutkimuksen tekeminen on huomattavasti vaikeampaa kuin täällä, Pirinen kiittää suomalaisten tutkimusmyönteisyyttä.
Rasvasolujen 3D-mallia on tarkoitus käyttää ylipainoon vaikuttavien lääkehoitojen kehittämisessä. Mallin avulla voidaan tutkia myös sitä, miten ja miksi lihavuusleikkaus tukee mitokondriohäiriöiden korjautumista.
Tutkimuksesta apua myös mitokondriotauteihin
Pirinen tekee yhteistyötä myös akatemiaprofessori Anu Suomalainen Wartiovaaran kanssa. Hänen myötävaikutuksellaan Pirinen pääsi tutustumaan mitokondriotauteihin sekä aloittamaan B3-vitamiinin niasiinin tutkimisen Helsingin yliopiston FINMIT-huippuyksikössä.
– Sain syventää tutkimusosaamistani ja jalostaa tutkimusideoitani Anun ryhmässä ennen kuin saatoin Suomen Akatemian vuonna 2015 myöntämän rahoituksen myötä perustaa oman tutkimusryhmän, Pirinen kertaa askeliaan eteenpäin pyrkivän tutkijan portailla.
Mitokondriotauteihin kuuluu jopa satoja erilaisia periytyviä sairauksia, yhteistä niille ovat energia-aineenvaihdunnan ongelmat. Osassa näistä sairauksista esiintyy myös diabetesta. Näiden harvinaisten sairauksien puhkeamista ei voida estää, ja niitä voidaan toistaiseksi hoitaa vain oireita lieventäen.
Suomalainen Wartiovaaran ja Pirisen johtama kansainvälinen tutkijaryhmä teki vuonna 2020 merkittävän havainnon B3-vitamiinin niasiinin hyödyistä mitokondriaalista myopatiaa sairastaville aikuisille
Helsingin yliopiston verkkosivuilla toukokuussa 2020 julkaistu uutinen kertoi, että tutkijat olivat havainneet niasiinin hidastavan lihaksen energia-aineenvaihduntasairauksien etenemistä aikuispotilailla.
– Mitokondriaalisiin lihastauteihin ei ole ollut aiemmin parantavaa hoitoa. Tutkimushavaintomme osoittivat, että niasiini helpottaa taudin tyypillisiä oireita, kuten etenevää lihasheikkoutta, huonoa rasituksen sietokykyä ja lihaskramppeja.
Niasiini on lupaava täsmähoito mitokondriaalista myopatiaa sairastaville aikuisille. B3-vitamiinit toimivat mitokondrioille tärkeän molekyylin NAD+:n esiasteina. Mitokondriaalista lihastautia sairastavilla aikuispotilailla oli tutkimushavaintojen mukaan merkittävä NAD+-puutos veressä ja lihaksessa.
– Niasiini palautti tutkimuspotilaiden lihaksen NAD+-pitoisuudet terveiden tasolle. Lisää tutkimusta tarvitaan vielä, ja hoidollisia niasiinimääriä voidaan toistaiseksi käyttää vain tarkasti harkiten potilailla, joilla on todettu NAD+:n puutos, Pirinen huomauttaa.
Tutkijan uralle Markku Laakson ryhmässä
Pirinen opiskeli bioteknologiaa Itä-Suomen yliopistossa Kuopiossa. Hänellä oli opiskeluaikanaan 1990-luvun lopulla onni päästä kesätöihin professori Markku Laakson tutkimusryhmään. Laakso on yksi Suomen arvostetuimmista tyypin 2 diabeteksen tutkijoista.
– Saan olla Markulle paljosta kiitollinen. Työskentelin hänen ryhmässään kaikkiaan 12 vuotta, aina gradusta väitöskirjani valmistumiseen asti.
Kuopiosta Pirinen suuntasi Sveitsin Lausanneen, missä hän työskenteli niin sanottuna post doc -tutkijana vuosina 2010 – 2013 professori Johan Auwerxin laboratoriossa. Siellä hän teki muun muassa mitokondriotutkimusta ja sai B3-vitamiiniin liittyvän tutkimusidean, jonka parissa saattoi jatkaa Suomessa.
– Sveitsin vuodet olivat minulle äärettömän arvokkaita. Ryhmämme tutkimusartikkeleita julkaistiin huippujulkaisuissa, etevät kollegat haastoivat ajatteluani ja minä palasin kotimaahan pää täynnä uusia ideoita, Pirinen muistelee.
Maaseudun kasvatti kokkaa ja lenkkeilee
Nykyisin Helsingissä asuva Pirinen varttui maatilalla Savossa.
– Kiinnostukseni luontoa kohtaan kumpuaa sieltä. Maaseutu kasvatti ihmisen, joka on utelias tietämään, mitä solujen sisällä tapahtuu.
– Tyypin 2 diabeteksen mekanismit alkoivat kiehtoa minua jo lukioikäisenä, kun isäni ja muita lähisukulaisiani sairastui diabetekseen.
Pirisen tiedonjano kohdistuu myös ravitsemustieteeseen, jonka tuoreimpia uutisia hän voi makustella yhdessä ravitsemusterapeutiksi opiskelleen sisarensa kanssa.
– Minua lihavuustutkijana riepovat ihmedieetit ja se, että tutkittuun tietoon näkemyksensä perustavia tieteentekijöitä pidetään tietyissä yhteyksissä valehtelijoina.
– Elämäntavat, ruoka ja syöminen kiehtovat minua muussakin mielessä, sillä pidän kovasti ruuanlaitosta. Tutkimustyöstä irrottaudun myös lenkkipoluilla ja suksilla, pitkää päivää tutkimuskysymystensä parissa paahtava Pirinen kertoo.
Uuden tutkijasukupolven kasvattaminen on haastavaa
Pirinen sai mitokondriotutkimukseensa Diabetestutkimussäätiön 23 000 euron apurahan vuonna 2019. Hän kertoo apurahan tulleen suureen tarpeeseen.
– Kaksosparien antamien näytteiden tutkiminen laboratoriossa on äärimmäisen kallista, ja säätiöltä saamani apuraha oli tuiki tärkeä tutkimusten mahdollistaja.
Huoli rahoituksen riittävyydestä vaikeuttaa Pirisen mielestä uuden tutkijasukupolven kasvattamista.
– Tutkimusryhmän johtajalle on iso riski palkata väitöskirjatyöntekijä, ja samalla tutkimukseen suuntautuminen on nuorelle epävarmuuden valitsemista. Rahoitusta on yleensä tiedossa vain lyhyiksi pätkiksi, kun väitöskirjan tekemiseen tarvittaisiin hyvinkin neljä vuotta, Pirinen harmittelee.
Lue lisää:
Helsingin yliopiston tiedote 5/2020: Tutkijat löysivät mitokondriaaliseen lihastautiin hoidon: B3-vitamiini elvyttää sairasta lihasta(avautuu uuteen ikkunaan, siirryt toiseen palveluun)
Yliopisto-lehti 8/2020: Ihmisen ylipaino näkyy solujen sisällä: solujen energiatehtaat eli mitokondriot laiskottelevat(avautuu uuteen ikkunaan, siirryt toiseen palveluun)
Duodecim-lehti, 2021: Lapsuuden mitokondriotaudit – yhden soluelimen toimintaviasta kymmeniä erilaisia sairauksia(avautuu uuteen ikkunaan, siirryt toiseen palveluun)
Helsingin yliopiston tiedote 1/2021: Akatemiaprofessoriksi valittu Anu Wartiovaara on mitokondriosairauksien tutkimuksen edelläkävijä(avautuu uuteen ikkunaan, siirryt toiseen palveluun)
Eija Pirinen sai Diabetestutkimussäätiön 23 000 euron apurahan vuonna 2019.