Oman elimistön tuottamat sirtuiinit, jotka auttavat meidät stressaavien elämänvaiheiden ylitse, ovat ilmeisesti kauan kaivatut pitkän elämän molekyylit.

Vuonna 1914 tuleva nobelisti Francis Peyton Rous kasvatti laboratoriossaan yhdysvaltalaisessa Johns Hopkins Medical Schoolissa hiiriä ja ihmetteli erästä seikkaa. Jos hiirten ravinnonsaantia rajoitettiin, niissä olleiden syöpäkasvainten lisääntyminen hidastui ja eläinten yleiskunto parani.

Nuori tutkija arkaili retostella havainnollaan. Tiedeyhteisö oli nauranut maan rakoon hänen edellisen huomionsa, jonka mukaan virukset levittävät joitakin syöpiä - ja josta hän pokkasi Nobelin palkinnon 55 vuotta myöhemmin.

Kesti lähes kaksi vuosikymmentä, ennen kuin joku palasi tutkimaan kalorirajoitusta. 1930-luvulla saatiin vihdoin ensimmäinen vahva näyttö siitä, että niukasti syövät hiiret elävät kauimmin. Nykyisin kalorien vähentämistä 30-40 prosentilla pidetään ainoana tieteellisesti osoitettuna iänpidennystapana.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Tutkijat olivat pitkään ymmällään ilmiöstä. Yleisimmin arveltiin, että aineenvaihdunnan haitalliset sivutuotteet kuluttavat soluja ja siksi liiallinen syöminen vanhentaa. 1990-luvulla kuitenkin löytyi uusi molekyyliperhe, joka sopii selitykseksi. Nämä molekyylit, sirtuiinit, lisääntyvät kalorirajoituksen aikana ja suojelevat elimistöä.

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Nyt tutkijat etsivät keinoa, jolla sirtuiinit saisi valjastettua lääkkeeksi. Toiveena on ihmepilleri, joka pidentäisi ihmisten terveitä elinvuosia. Mutta miten realistinen tuo haave on?

Yhteys elinikään löytyi 1995

Ensimmäinen sirtuiini, sir2, löydettiin hiivalta jo 1970-luvulla, kauan ennen kuin kukaan osasi arvata sen vaikutusta ikään. Tuolloin siitä puhuttiin geenien hiljentäjänä, mistä juontuu sirtuiinien nimikin (silent information regulators). Sirtuiinit säätelevät geenien aktiivisuutta toimimalla eräänlaisena lukkona dna-nauhan tyvessä.

- Sirtuiinit joko pitävät nauhan tiukalla, jolloin geenit pysyvät hiljaisina, tai hölläävät otettaan, jolloin nauha vapautuu ja geenit voidaan lukea proteiineiksi, sanoo sirtuiineja tutkiva professori Lea Sistonen Åbo Akademista.

Yhteys pitkäikäisyyteen löytyi vuonna 1995 Massachusettsin teknisen yliopiston MIT:n professorin Lenny Guarenten laboratoriossa. Siellä tutkijat seuloivat hiivasolujen joukosta epätavallisen vanhoja yksilöitä ja selvittivät, miten ne eroavat muista. He löysivät mutaation sir2-geenistä. Myös jos tavalliseen hiivasoluun lisättiin yksi ylimääräinen sir2-kopio, solun elinikä lisääntyi huomattavasti.

Seuraavaksi havaittiin sirtuiinien ja syömisen yhteys. Tutkijat huomasivat, että kalorirajoituksen aikana sirtuiinien määrä nousee huimasti, vieläpä kaikissa kudoksissa puolustussoluista lihassoluihin. Tätä seurasivat vielä tärkeät tutkimukset koe-eläimillä, joiden sirtuiinigeeni oli sammutettu. Niillä kalorirajoitus ei pidentänyt ikää, joten ilman sirtuiineja nälästä ei ollut hyötyä.

Suojaavat soluja stressiltä

Vaikka sirtuiineista usein puhutaan pitkän elämän molekyyleinä, parempi määritelmä olisi stressimolekyyli. Sirtuiinit osallistuvat lukemattomiin solujen normaaleihin tapahtumiin mutta lisääntyvät, jos solut stressaantuvat. Sirtuiinien määrää voi kasvattaa laboratoriokokeissa altistamalla solut kuumalle tai vahingoittamalla niiden dna:ta.

Sirtuiinit suojelevat soluja estämällä ja korjaamalla stressinaikaisia dna-vaurioita. Sirtuiinien käynnistämät geenit suojaavat muutenkin solua stressiltä ja estävät uusien vikojen syntyä.

Tiedetään, että pahoja dna-vaurioita saanut solu pyrkii tuhoamaan itsensä käynnistämällä itsemurhaohjelman, apoptoosin. Tutkimusten perusteella sirtuiinit toimivat nostamalla apoptoosin kynnystä, eli niiden ansiosta solulle jää aikaa korjata vaurionsa ja se säästyy itsemurhalta.

Tätä on tarjottu selitykseksi sille, miksi niukasti ruokitut eläimet säästyvät hermostoa rappeuttavilta sairauksilta, joille solujen kuoleminen on tyypillistä. Monin tutkimuksin on vahvistettu, että sirtuiinit suojaavat hiirten hermosoluja Alzheimerin ja Huntingtonin taudissa sekä ALS:ssä.

Myös kalorirajoituksen terveysvaikutukset liittyvät läheisesti stressiin. Sistosen mukaan sirtuiinit aistivat solujen energiatasoa ja aktivoituvat, kun energian määrä laskee tietyn kynnyksen alapuolelle. - Tässä mielessä ravinnon puute on soluille samanlainen stressinaiheuttaja kuin kuumuus, hän sanoo. Jos nälkä jatkuu pitkään, myös sirtuiinipitoisuus pysyy suurena ja suojavaikutus säilyy. Eliniän pidentyminen on näin siis stressinhallinnan sivutuote.

Sirtuiinien yhteys vanhenemiseen on looginen. Yksilön vanhentuessa sirtuiinien määrä alkaa vääjäämättä laskea. Tällöin solut jäävät alttiimmiksi erilaisten stressinaiheuttajien hyökkäyksille, soluihin syntyy enemmän vaurioita ja järjestelmä rapistuu hiljalleen.

Ihmelääke vielä hakusessa

Riittävä kalorirajoitus merkitsisi ihmiselle jatkuvaa nälkää. Siksi tutkijat jahtaavat nyt yhdistettä, joka tuottaisi kaikki sirtuiinien edut mutta samalla antaisi syödä aivan normaalisti.

On helppo kuvitella, kuinka tuottoisa bisnes tällainen ihmelääke olisi. Ei siis ihme, että kaksi sirtuiinitutkimuksen suurinta nimeä, Guarente ja kollega David Sinclair, koettavat kilvan kaupallistaa keksintöjään. Sinclair onnistui viime vuonna myymään yrityksensä Sirtis Pharmaceuticalsin lääkejätti Glaxo Smith Klinelle 720 miljoonalla dollarilla. Myös Guarentella on oma lääkekehitysyritys nimeltä Geron. Ensimmäisiä ihmiskokeita eri yhdisteillä on käynnissä jo useita.

Lääkeyhtiöiden tavoitteena on löytää yhdisteitä, jotka aktivoivat solujen oman sirtuiinituotannon. Tunnetuin näistä on punaviinin resveratroli. Tällä maagisen maineen saaneella aineella on pyritty selittämään, miksi ranskalaiset voivat syödä melkein mitä vain mutta silti pysyä terveinä. Myös eräät pienimolekyyliset lääkeaineet tehostavat sirtuiinien tuotantoa.

Sirtuiinien menestystarinan tiellä on kuitenkin vielä monta estettä. Ensinnäkin asiantuntijat ovat edelleen erimielisiä siitä, pidentävätkö juuri sirtuiinit myös pitkäikäisten nisäkkäiden elämää. Hiivan, sukkulamadon ja banaanikärpäsen osalta epäselvyyksiä ei ole, mutta nisäkästutkimusten todisteluketjusta puuttuu viimeinen silaus.

Toinen ongelma koskee sitä, miten vähän vielä tiedämme sirtuiineista. Sistonen korostaa, että lähes aina, kun puhutaan sirtuiineista, puhutaan vain tutkituimmasta: Sirt1:stä. - Sirtuiineja tunnetaan seitsemän erilaista, emmekä tiedä vielä kovinkaan paljon siitä, mitä kuusi muuta perheenjäsentä tekevät ja miten ne pelaavat yhteen.
Siksi turvallisin tapa hankkia sirtuiininsa on toistaiseksi vain paastota.

Ihmisen sirtuiinit korjaavat ja säätävät

 

- Sirt1: tumassa, osallistuu aineenvaihduntaan ja tulehdusreaktion säätelyyn.

- Sirt2: solulimassa, osallistuu solun jakautumisen säätelyyn, suojaa syövältä.

- Sirt3: tumassa ja mitokondriossa, osallistuu aineenvaihduntaan.

- Sirt4: mitokondriossa, osallistuu insuliinin säätelyyn.

- Sirt5: mitokondriossa, estää aminohappojen hajoamistuotteita kertymästä haitallisesti.

- Sirt6: tumassa, osallistuu dna-vaurioiden korjaamiseen.

- Sirt7: tumassa, ohjaa ribosomin rna:n valmistusta.

Tiedot: Molecular Endocrinology 2007, 21:1745-1755, Cell 2009, 1:560-570

Ilman sirtuiineja toiminnot häiriintyvät

 

Sirtuiinien merkitystä voi päätellä haitoista, joita syntyy, kun niitä tuottavia geenejä poistetaan. Tätä on kokeiltu hiirissä:

- Poistettu Sirt1: kuolee sikiöasteella, kehityshäiriöitä verkkokalvossa, luustossa ja sydämessä.

- Poistettu Sirt3: kehittyy normaalisti, häiriöitä aineen vaihdunnassa.

- Poistettu Sirt4: kehittyy normaalisti, ongelmia mitokondrioiden toiminnassa.

- Poistettu Sirt5: ongelmia virtsan säätelyssä.

- Poistettu Sirt6: vanhenee ennenaikaisesti, kuolee neljässä viikossa.

- Poistettu Sirt7: elinikä lyhenee, ongelmia sydämessä.

Julkaistu Tiede -lehdessä 2/2010 

Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Sisältö jatkuu mainoksen alla