Psen1-geenin tuottaman Preseniliini-1-proteiinin tiedetään osallistuvan amyloidiproteiinin pilkkomiseen; Alzheimerin taudissa amyloidi ei pilkkoudu normaalisti, ja proteiinin kertyminen aivoihin vaurioittaa hermoratoja ja aivosoluja. Alzheimerin taudin perinnöllisessä muodossa esiintyykin yleisesti mutaatioita Psen1-geenissä.
Tähän mennessä ei kuitenkaan ole ollut tietoa siitä, liittyykö psen1-geeni Alzheimerin taudin syntyyn myös jonkin muun mekanismin kautta. Nyt professori Pertti Panulan johtama tutkimus on osoittanut psen1-geenin olevan keskeinen tekijä aivojen histamiinijärjestelmän kehittymisessä ja muovautumisessa.
– Tämä on uusi toiminta tälle Alzheimerin tautigeenille, Panula toteaa.
Histamiini, kuten muutkin hermosolujen välittäjäaineet, ovat olennaisen tärkeitä niiden kognitiivisten toimintojen kannalta, jotka rappeutuvat Alzheimerin taudissa. Aivojen histamiinijärjestelmä osallistuu muun muassa uni-valverytmin, vireystilan, ruokahalun ja riippuvuuden säätelyyn.
Aivojen histamiinijärjestelmässä tiedetään tapahtuvan muutoksia Alzheimerin taudin tautiprosessin aikana.
Seeprakalojen käytös muuttui
Psen1-geenin vaikutusten tutkimista varten tuotettiin seeprakaloja, joissa Preseniliini-1-proteiinin toiminta oli estetty. Kalat olivat Preseniliini-1-proteiinin puuttumisesta huolimatta elinkykyisiä ja kehittyivät normaalisti aikuisiksi.
Preseniliini-1-proteiinin puuttuminen näkyi kuitenkin kalojen käytöksessä: poikasvaiheessa kalat eivät reagoineet normaaliin tapaan valoisuuden vaihteluun ja aikuisina niiden motorinen käyttäytyminen oli epänormaalia: kalat uivat ympäri käytettävissä olevaa aluetta ja välttivät keskialuetta.
– Aiempien tutkimusten perusteella tiedämme, että nämä käyttäytymisen muutokset johtuvat histamiinijärjestelmän poikkeavasta toiminnasta, Panula kertoo.
Tutkijat havaitsivatkin, että Preseniliini-1-proteiinia vailla olevien kalojen aivoissa oli toukkavaiheessa vain noin puolet normaalista histamiinihermosolujen määrästä; aikuisvaiheessa histamiinihermosolujen määrä taas oli näillä kaloilla selvästi normaalia suurempi.
– Nämä tulokset paljastavat, että psen1-geeni on keskeinen histamiinihermosolujen kehityksen säätelijä ja sen mutaatio voi aiheuttaa aivojen histamiinijärjestelmään koko eliniän kestäviä muutoksia, Panula sanoo.
Mistä uudet solut tulevat?
Tutkijoita kiinnostaa myös se, mistä uudet histamiinisolut ilmaantuvat aikuisiässä olevien seeprakalojen aivoihin. Ovatko ne uusia, juuri erilaistuneita kantasoluja vai muuttuvatko toisentyyppiset solut histamiinisoluiksi?
– Vastausta ei vielä tiedetä, mutta tulosten perusteella on kuitenkin aiheellista selvittää Preseniliini-1-proteiinin merkitys myös nisäkkäiden aivojen kantasolujen erilaistumisessa.
Panula korostaa, ettei tämä tutkimus suoraan kerro Alzheimerin taudin mekanismista ihmisillä. Uusi tieto psen1-geenin merkityksestä aivojen histamiinijärjestelmän kehittymisessä on kuitenkin yksi askel taudin syntymekanismien ymmärtämisessä.
– Me teemme molekyylitason perustutkimusta, josta on pitkä matka ihmisten sairauksien hoitoon. Perustutkimus kuitenkin tuottaa ne havainnot, joille sairauksien hoito lopulta rakentuu, Panula sanoo.
Journal of Neuroscience -lehdessä julkaistu tutkimus tehtiin Helsingin yliopiston Neurotieteen tutkimuskeskuksessa ja biolääketieteen laitoksella. Panulan lisäksi keskeisessä roolissa tutkimuksessa oli väitöskirjaansa tekevä Maria Sundvik.