Perinnölliset toimintahäiriöt mitokondriaalisen DNA:n kahdentumisessa aiheuttavat aineenvaihduntasairauksia, jotka usein johtavat lihasten tai hermoston rappeutumiseen. Näistä oireyhtymistä käytetään nimitystä mitokondriosairaudet, ja niiden oireet saattavat ilmetä joko varhaisessa lapsuudessa tai vasta aikuisena.
Toistaiseksi tuntemattomasta syystä mitokondriosairauksissa toimintahäiriöitä esiintyy vain tietyissä kudoksissa, vaikka kaikki kudokset ovat riippuvaisia mitokondrioiden toiminnasta. Väitöstyössään DI Joni Nikkanen tutki mitokondrioiden toimintahäiriöstä aiheutuvia metabolisia muutoksia lihaskudoksessa. Hän käytti tutkimuksessa sekä hiirimallia että potilasnäytteitä.
Tutkimus paljasti, että mitokondrioiden toimintahäiriö muutti radikaalisti lihaksen aineenvaihduntaa: sairaassa lihaskudoksessa glukoosi ohjautui energiatuotannon sijasta seriini-aminohapon tuottamiseen. Seriiniä tarvitaan muun muassa proteiinien ja metabolian välituotteiden valmistuksessa sekä folaattiaineenvaihdunnan (vitamiini B9) ylläpidossa.
Hiirillä tehty tutkimus osoitti, että mitokondrioiden toimintahäiriön aiheuttamat muutokset lihasten metaboliassa kiihdyttivät sairauden etenemistä. Lihasten metabolisten muutosten estäminen vähensi sairaiden lihassyiden sekä haitallisten mitokondriaalisen DNA:n muutosten määrää.
– Nämä tulokset osoittavat, että metaboliareittejä muokkaamalla voidaan löytää uusia hoitokeinoja mitokondrioiden toimintahäiriöistä johtuviin aineenvaihduntasairauksiin, Nikkanen toteaa.
Väitöstyössä tutkittiin myös mitokondriotauteja aiheuttavien tautigeenien säätelyalueita. Tietokone-ennusteita hyväksi käyttäen Nikkanen tunnisti mitokondriaalisen DNA:n kahdentumisessa tärkeän POLG-geenin läheltä säätelyalueen ja tarkasteli tämän alueen toimintaa.
– Tämä säätelyalue osoittautui aktiiviseksi silmänliikuttajalihaksia hermottavissa neuroneissa sekä niissä selkäytimen hermosoluissa, jotka ovat tärkeitä tuntoaistimuksen etenemisessä iholta aivoihin. Potilasmateriaalia tutkiessamme havaitsimme, että nämä hermosolut kuolevat potilailla, joilla on mitokondriaalinen hermostorappeumatauti. Tunnistimme siis ne hermosoluryhmät, joiden tuhoutuminen on todennäköisesti potilaiden oireiden taustalla.
DI Joni Nikkanen väittelee 7.10.2017 kello 12 Helsingin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Tissue-Specific Implications of Mitochondrial DNA Maintenance in Health and Disease". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Biomedicum Helsinki, luentosali 2, Haartmaninkatu 8. Vastaväittäjänä on professori Aleksandra Trifunovic, Kölnin yliopisto, ja kustoksena on professori Anu Wartiovaara. Väitöskirjan tiivistelmä on luettavissa E-thesis -palvelussa https://helda.helsinki.fi/handle/10138/223794
Väittelijän yhteystiedot:
joni.nikkanen@helsinki.fi