Sydäninfarkti on yksi yleisimmistä kuolinsyistä länsimaissa. Useimmiten infarktin syynä on sepelvaltimoa ahtauttava kovettuma, jonka revetessä paikalle syntyy verihyytymä: kun sydämen hapensaanti näin estyy, sydänlihaksen solut alkavat kuolla.
Jos potilas pääsee hoitoon ajoissa ja sydämen hapensaanti saadaan palautettua, tuhoutuneen kudoksen tilalle kasvaa arpikudosta. Arpikudos ei kuitenkaan kykene pumppaamaan verta terveen sydänlihaksen tavoin. Mitä pahempi infarkti, sitä suurempi on arpikudoksen määrä ja sitä vakavampi sydämen vajaatoiminta.
Voisiko sydämen saada kasvattamaan toimivaa lihasta arpikudoksen sijaan? Tähän pyrkii professori Heikki Ruskoahon tutkimusryhmä Helsingin yliopiston farmasian tiedekunnasta.
Regeneraatio eli solujen uusiutuminen on jatkuvaa joissakin kudoksissa, kuten ihossa, mutta olematonta toisissa, kuten sydämessä. Aiemmissa tutkimuksissa on huomattu, että vastasyntyneen hiiren sydän pystyy uusiutumaan infarktin jälkeen ja tilalle kasvaa normaalia tervettä sydänlihasta. Syntymän jälkeen tämä sydänlihaksen uusiutumiskyky kuitenkin häviää viikossa.
– Halusimme selvittää, mitkä biokemialliset prosessit ja viestintäreitit vastaavat regeneraatiokyvyn säilymisestä tai häviämisestä. Perimmäisenä tavoitteena on kehittää lääke, joka saisi sydämen muodostamaan tervettä kudosta arpeutumisen sijaan, Ruskoaho kertoo.
Tutkijat mittasivat eri-ikäisten hiirten sydämistä lähetti-RNA:n, proteiinien ja metaboliittien eli pienimolekyylisten aineenvaihduntatuotteiden tasoja, ja havaitsivat sekä ennestään tunnettuja että tieteelle uusia muutoksia.
– Vaikka menetelmillä mitataan samoja näytteitä, ne tuottavat erilaista, toisiaan täydentävää tietoa. Geeneihin koodatun tiedon perusteella solut tuottavat lähetti-RNA:ta, jonka pohjalta muodostetaan aminohappoketju proteiinisynteesissä. Proteiinit toimivat entsyymeinä ja säätelijöinä solujen aineenvaihdunnassa, ja metaboliitit ovat puolestaan näiden aineenvaihduntareaktioiden väli- ja lopputuotteita, Ruskoaho selittää.
Tutkimuksen tuloksena syntyi monitasoinen molekyylitason kartasto muutoksista hiiren sydämessä syntymänjälkeisten viikkojen aikana. Esimerkiksi mevalonaatti- ja ketogeneesi-aineenvaihduntareittien muutoksia ei ole aiemmin kuvattu kehittyvässä sydämessä.
– Kaikki data on tallennettu julkisiin tietokantoihin avoimesti käytettäväksi. Uskomme, että tuottamaamme tietoa tullaan käyttämään ja jatkojalostamaan laajasti sekä akateemisessa että lääketutkimuksessa, Ruskoaho toteaa.
Tutkimus toteutettiin osana 3iRegeneration-projektia ja julkaistiin Journal of The American Heart Association -tiedelehdessä. Ruskoahon ryhmän lisäksi tutkimukseen osallistuivat professori Risto Kostiaisen (Drug Research Program, farmasian tiedekunta) ja dosentti Markku Varjosalon (HiLIFE, biotekniikan instituutti) ryhmät Helsingin yliopistosta sekä tutkijoita Turun yliopistosta ja Steno Diabetes Centerista Kööpenhaminasta. Ryhmien työtä ovat rahoittaneet Helsingin yliopiston lisäksi Business Finland, Sigrid Juseliuksen säätiö ja Sydäntutkimussäätiö.
Virpi Talman, Jaakko Teppo, Päivi Pöhö, Parisa Movahedi, Anu Vaikkinen, Tuuli Karhu, Kajetan Trošt, Tommi Suvitaival, Jukka Heikkonen, Tapio Pahikkala, Tapio Kotiaho, Risto Kostiainen, Markku Varjosalo, Heikki Ruskoaho: Molecular atlas of postnatal mouse heart development. Journal of The American Heart Association DOI: 10.1161/JAHA.118.010378