Kuopion yliopisto Kuopion yliopisto Terveys, ympäristö, hyvinvointi
Tutustu yliopistoon Opiskelu Tutkimus Ajankohtaista In English
 
Tapahtumat
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
 
Tiedotteet
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
 
Apurahat
 
Työpaikat

Tapahtumat 2004

LL Reijo Sirosen väitöstilaisuus

Aika: 13.11.2004 klo 12:00
Paikka: Snellmanian luentosali L21

Lääketieteen lisensiaatti Reijo Sirosen solubiologian alaan kuuluva väitöskirja Gene expression profiles of chondrocytic cells exposed to hydrostatic pressure (Geenien ilmentymiskirjo hydrostaattiselle paineelle altistetuissa rustotyyppisissä soluissa) tarkastetaan Kuopion yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa lauantaina 13.11.2004 klo 12 alkaen Snellmanian luentosalissa, os. Savilahdentie 9. Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii Dr. Donald Salter, University of Edinburg Medical School, UK ja väitöstilaisuuden valvojana dosentti Mikko Lammi Kuopion yliopistosta. (Väitös nro 1083)

Uutta tietoa rustosolujen geenitoiminnasta muuttuneessa kuormitustilanteessa

Nivelrusto muodostaa toisiinsa niveltyvien luiden väliin nivelpinnan, jonka tehtävänä on välittää ja vaimentaa voimia luusta toiseen ja vähentää luiden välistä kitkaa. Nivelrustoon kohdistuvat voimat ovat merkittäviä painoa kantavissa nivelissä, kuten polvi- ja lonkkanivelessä erityisesti raskaassa fyysisessä työssä ja lihavuuden seurauksena. Nivelruston rappeuma eli nivelrikko on kansansairaus, jonka synnyssä nivelruston kuormitus on merkittävässä osassa; nivelrusto vaurioituu ja vaikeimmissa muodoissa häviää kokonaan, mikä rajoittaa toimintakykyä. Tässä väitöstyössä selvitettiin soluviljelmämallin avulla yhden tärkeän nivelrustoa kuormittavan tekijän eli hydrostaattisen paineen vaikutuksia rustotyyppisten solujen geenien toimintaan.

Nivelrustokudos on rustosolujen tuottama ja koostuu pääosin soluväliaineesta. Tämä kudos sisältää proteoglykaaneja, jotka sitovat runsaasti vettä. Lisäksi kudoksessa on kollageenisäikeitä, jotka sitovat solut ja soluväliaineen paikalleen. Proteoglykaanien sitoma vesi toimii pääosin voiman välittäjänä esimerkiksi lonkkanivelessä. Ruston pinnalle muodostuu tällöin ohut nestevaippa, joka poistaa tehokkaasti kitkaa nivelpintojen väliltä. Lisäksi kudoksen vesi paineistuu välittömästi kuormituksen alkaessa, ja voimat välittyvät nestekerroksen kautta luusta toiseen.

Tämän väitöskirjatyön kokeellisessa osuudessa käytettiin ihmisestä eristettyä, pitkälle erilaistunutta kondrosarkoomasolulinjaa rustosolumallina. Soluja paineistettiin tutkimusta varten suunnitellussa painekammiossa, jonka tehtävänä oli mallintaa nivelessä tapahtuvaa hydrostaattisen paineen nousua. Tavanomaista kävelyä tai paikallaan seisomista vastasi 5 MPa:n syklinen tai jatkuva paine. Soluja kuormitettiin myös voimakkaalla 30 MPa:n jatkuvalla paineella, joka vastaa nivelruston voimakasta kuormitusta. Osa soluista altistettiin lisäksi mekaaniselle venytykselle, joka toimi vertailtavana soluja kuormittavana tekijänä. Geenien aktiivisuuksien muutoksia analysoitiin polymeraasiketjureaktioon perustuvalla seulontamenetelmällä sekä ns. cDNA matriisitekniikalla, jotka mahdollistavat useiden satojen geenien aktiivisuuden tutkimisen samanaikaisesti. Havaitut muutokset varmennettiin muilla molekyylibiologisilla menetelmillä.

Solujen osoitettiin ilmentävän useita sellaisia geenejä, joita ei aiemmin ole osoitettu ilmentyvän rustotyyppisissä soluissa (esim. reticulon-geeni, HHR23, rad6). Voimakas 30 MPa:n paine aktivoi lämpöshokkiproteiineja ilmentäviä geenejä (Hsp70, Hsp40, Hsp 27) sekä solunjakautumista sääteleviä geenejä (GADD-geenit ja p21waf1) osoittaen solunsisäisen stressireaktion aktivoitumisen. Lisäksi erilaiset transkriptiofaktorigeenit, kasvutekijägeenit ja solujen kiinnittymiseen liittyvät geenit muuttivat aktiivisuuttaan.

Analysoitaessa tavanomaista kävelyä vastaavalla tavalla kuormitettuja soluja (5 MPa) havaittiin huomattavasti pienemmän määrän geenejä muuttaneen aktiviteettiaan. Tiettyjen geenien toiminta riippui kuormitustavasta; esimerkiksi gamma–kateniinigeeni aktivoitui syklisen ja jatkuvan paineen vaikutuksesta, mutta vaimeni mekaanisen venytyksen yhteydessä, insuliinin kaltainen kasvutekijäreseptorigeeni puolestaan aktivoitui jatkuvassa paineessa, mutta vähensi aktiivisuuttaan syklisen paineistamisen jälkeen. Paine vaikutti myös lähetti-RNA-molekyylien stabiliteettiin.

Tulokset osoittavat rustotyyppisten solujen reagoivan hydrostaattisen paineen muutoksiin; geenien ilmentyminen muuttui spesifisesti riippuen kuormituksen voimakkuudesta ja laadusta. Ilmentymistään muuttaneiden geenien säätelyalueet saattavat sisältää mekanosensitiivisiä elementtejä, joiden toiminta on sidoksissa kuormituksen laatuun. Voimakas jatkuva paine osoittautui solujen toimintaa häiritseväksi tekijäksi, jonka yhteydessä todennäköisesti normaali soluväliaineen tuotanto heikkenee. Kävelyä vastaava kuormitus muutti kasvuhormoneja ja soluadheesiota säätelevien geenien toimintaa. Huomionarvoista oli, että GADD45- ja p21waf1-geenien aktiivisuuden vähenemisen sekä fibronektiinigeenin aktivoitumisen on aiemmin todettu liittyvän nivelrikkoon. Painekuormitus vaikutti kuitenkin päinvastaisella tavalla näiden geenien toimintaan. Tulokset antavat uutta tietoa rustosolujen geenitoiminnasta muuttuneessa kuormitustilanteessa.

Kuopion yliopiston julkaisuja D. Lääketiede. ISBN 951-781-485-2

Lisätietoja:
Reijo Sironen
Kuopion yliopisto, anatomian laitos
puh. (017) 1630 13, 050 512 1677
sähköposti: sironen@messi.uku.fi

Url:www.uku.fi/vaitokset/2004
 
Kuopion yliopisto, PL 1627, 70211 Kuopio, vaihde: (017) 162 211, s-posti:etunimi.sukunimi@uku.fi