Helsingin yliopiston Kemian osastolla tehdyn tutkimuksen tulokset julkaistiin Nature Scientific Reports -tiedelehdessä.
Haihtuvat biomarkkerit ovat yhdisteitä, jotka esiintyvät kaasumaisessa olomuodossa tai muuttavat helposti olomuotoaan nesteestä kaasumaiseksi. Ihmiskehossa nämä yhdisteet vaihtuvat veren ja keuhkojen välillä, ja siksi ne voidaan havaita uloshengityksessä. Esimerkkejä haihtuvista yhdisteistä ovat mm. pahanhajuiset rikkiyhdisteet aamuhengityksessä tai etanoli, jota on perinteisesti mitattu hengityksestä alkometrillä.
Tutkimuksessa etsittiin uusia haihtuvia biomerkkiaineita suun tautia-aiheuttaville bakteereille. Tutkijoita kiinnostivat erityisesti bakteerit, jotka aiheuttavat parodontiittia eli ikenien vetäytymistä ja muita suun vakavia infektioita, kuten paiseita
Suun bakteerien aiheuttamat tulehdukset ovat yleisiä sekä Suomessa että maailmalla. Ientulehduksesta eli gingiviitistä, kärsii noin 74 prosenttia suomalaisista aikuisista ja noin 21 prosentilla se on edennyt hampaiden kiinnityskudosta tuhoavaksi parodontiitiksi.
Suun infektiot voivat aiheuttaa myös verenmyrkytyksen, jos tautia-aiheuttavia bakteereja pääsee verenkiertoon suuressa määrin esimerkiksi paiseen kautta. Suun tulehduksellisiin sairauksiin on yhdistetty kohonnut riski sairastua sydän- ja verisuonisairauksiin ja diabetekseen. Aikainen diagnoosi ja hoidon aloittaminen vähentävät huomattavasti suun vakavien tulehdusten määrää. Infektionaiheuttajan tunnistaminen haihtuvien yhdisteiden perusteella, joko ihmisen uloshengityksestä tai viljelmästä, olisi nopea ja kustannustehokas menetelmä hoidon arvioinnin tueksi.
Tässä tutkimuksessa keskityttiin suun bakteerien tuottamien haihtuvien yhdisteiden mittaamiseen kasvatusalustalla.
– Haihtuvien yhdisteiden analysointi tehdään kahden massaspektrometrisen menetelmän avulla, joista toinen soveltuu pitoisuuksien tarkkaan ja reaaliaikaiseen monitorointiin ja toinen yhdisteiden varmaan tunnistamiseen. Mittausten perusteella suun infektiota aiheuttavat bakteerit tuottavat laajan kirjon erilaisia haihtuvia yhdisteitä. Osa yhdisteistä on yhteisiä kaikille tutkituille bakteereille, mutta osaa tuottaa vain tietty bakteerilaji, sanoo tohtorikoulutettava Kajsa Roslund Helsingin yliopistosta.
Tulokset osoittavat, että tutkittuja bakteereja voidaan erottaa toisistaan niiden tuottamien yhdisteiden avulla. Reaaliaikaiset mittaukset viittaavat siihen, että bakteerit tuottavat eri yhdisteitä elinkaarensa eri vaiheissa. Tietyt yhdisteet liittyvät selvästi bakteerisolujen aktiiviseen kasvuun ja lisääntymiseen, ja toiset taas solukuolemaan. Tästä havainnosta voisi olla hyötyä esimerkiksi antibioottihoidon tehokuutta arvioidessa, jos bakteerien solukuolemaan liittyvien haihtuvien yhdisteiden määrä kasvaa potilaan uloshengityksessä.
– Seuraavaksi bakteereista tehdyt löydökset on tarkoitus yhdistää ihmisen uloshengityksestä tehtäviin mittauksiin ja lopullinen päämäärä on kehittää hengitystesti suun infektoiden tunnistamiseen ja seurantaan, sanoo Roslund.
Haihtuvien yhdisteiden analyysi voi olla tulevaisuudessa täydentävä menetelmä perinteisten mikrobiologisten testien ohella, sillä haihtuvien yhdisteiden analyysi on huomattavasti nopeampaa kuin perinteiset, esimerkiksi viljelyyn perustuvat menetelmät. Tämän lisäksi, mittaamalla haihtuvia yhdisteitä ihmisen uloshengityksestä voidaan tulehduksen aiheuttaja tunnistaa nopeasti ja kivuttomasti. Haihtuviin yhdisteisiin perustuvia menetelmiä voidaan tulevaisuudessa kehittää myös muiden infektionaiheuttajien, kuten virusten ja sienten, tunnistamiseen.
Tutkimus on tehty yhteistyössä Helsingin yliopiston Suu- ja leukasairauksien osaston sekä FinnDiane-tutkimusryhmän kanssa.
Tutkimusryhmän muut jäsenet: Yliopistolehtori Markus Metsälä (Kemian osasto, HY), Yliopistotutkija Pirkko Pussinen (Suu- ja leukasairauksien osasto, HY & HUS), Yliopistotutkija Markku Lehto (Folkhälsan Institute of Genetics ja Sisätautien osasto, HY & HUS), Yliopistolehtori Kari Hartonen (Kemian osasto, HY), Professori Lauri Halonen (Kemian osasto, HY) ja Professori Per-Henrik Groop (Folkhälsan Institute of Genetics ja Sisätautien osasto, HY & HUS).
Alkuperäinen artikkeli:
Roslund, K., Lehto, M., Pussinen, P. et al. Identifying volatile in vitro biomarkers for oral bacteria with proton-transfer-reaction mass spectrometry and gas chromatography–mass spectrometry. Scientific Reports 11, 16897 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-96287-7
Lisätietoja: Kajsa Roslund, kajsa.roslund@helsinki.fi, puhelin +358 40 358 9835