Kun elimistöön kohdistuu bakteerihyökkäys, bakteerien ulkopinnalla olevat lipopolysakkaridit saavat energiatehtaina tunnetut mitokondriot tuottamaan happiradikaaleja. Happiradikaalit toimivat vuorostaan hälytysmerkkeinä, jotka aktivoivat immuunipuolustuksen etulinjassa olevat makrofagi-solut.
Jos immuunipuolustusreaktio karkaa käsistä, syntyy tulehdus, joka lopulta johtaa verenmyrkytykseen. Tulehdusta ruokkivien viestien ketju voidaan kuitenkin katkaista rajoittamalla happiradikaalien tuotantoa eri keinoin.
Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutin johtaja Howard "Howy" Jacobsin tutkimusryhmä on tutkinut useita vuosia mitokondriaaliseksi vaihtoehtoiseksi oksidaasiksi kutsua yhdistettä. Oksidaasi kykenee vaimentamaan monia mitokondrioiden stressitiloja, kuten esimerkiksi happiradikaalien liiallista tuotantoa.
Yhdessä kansainvälisten yhteistyökumppaneidensa kanssa Jacobsin ryhmä on nyt osoittanut, että vaihtoehtoinen oksidaasi pystyy estämään bakteerin aiheuttamaan verenmyrkytykseen johtavaa tulehdusprosessia. Vaikka oksidaasigeeni onkin peräisin Ciona intestinalis -merieläimestä, se toimii normaalisti esimerkiksi nisäkässoluissa ja banaanikärpäsissä.
Vaihtoehtoinen oksidaasi ohittaa mitokondrion energiajärjestelmän, jos järjestelmä ei ylikuormituksen, vaurioiden tai geneettisten virheiden vuoksi toimi kunnolla. Vaihtoehtoinen oksidaasi on tehokas verenmyrkytyksen estäjä, koska se pysäyttää liialliseen happiradikaalien tuotantoon johtavien aineenvaihdunnan välituotteiden kertymisen. Normaalitilanteessa sillä ei sitä vastoin näyttäisi olevan vaikutuksia solun toimintaan.
– Verenmyrkytykseen kuolee enemmän ihmisiä kuin syöpään. Kaikella verenmyrkytyksen kehittymiseen ja sen estämiseen liittyvällä tiedolla on suuri merkitys. Vielä on tietysti liian aikaista sanoa, voitaisiinko vaihtoehtoista oksidaasia käyttää varsinaiseen verenmyrkytyksen hoitoon ja jos voitaisiin, kuinka. Toisaalta tämän tutkimusprojektin tuottama tieto voi johtaa yksinkertaisempiin tapoihin tuottaa samanlaisia tuloksia ja sitä kautta monien henkien pelastamiseen, Howy Jacobs toteaa.
____________
Tutkimukseen osallistuivat suomalaisten tutkimusryhmien lisäksi yhteistyökumppanit Irlannista, Yhdistyneestä Kuningaskunnasta, Yhdysvalloista ja Saksasta. Howard Jacobsin ryhmä on osa mitokondrioiden toimintaa tutkivaa Suomen Akatemian FinMIT-huippututkimusyksikköä.
Evanna L. Mills, Beth Kelly, Angela Logan, Ana S.H. Costa, Mukund Varma, Clare E. Bryant, Panagiotis Tourlomousis, J. Henry M. Däbritz, Eyal Gottlieb, Isabel Latorre, Sinéad C. Corr, Gavin McManus, Dylan Ryan, Howard T. Jacobs, Marten Szibor, Ramnik J. Xavier, Thomas Braun, Christian Frezza, Michael P. Murphy, Luke A. O’Neill. Succinate Dehydrogenase Supports Metabolic Repurposing of Mitochondria to Drive Inflammatory Macrophages. Cell, 22.9.2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2016.08.064