Tautibakteerit viestivät keskenään, ja moni sairaus johtuu tästä. Nyt tutkijat keksivät keinoja, joilla tukkia bakteerien suut.


Nyt tutkijat keksivät keinoja, joilla tukkia bakteerien suut.



Hymyile. Katso peiliin. Näkyykö hammasrivistössäsi plakkia?

Kellertävä plakkisi ei ole vain tahmaista töhkää, kuten olet saattanut ajatella, vaan bakteerien muodostamaa kiisselimäistä puuroa, jota tutkijat kutsuvat biofilmiksi. Suomalaista nimeä sillä ei ole, mutta lähin suomennos lienee biokalvo. Hampaisiin muodostuneen biokalvon alla voi elää satoja erilaisia bakteereja.

Hampaat eivät ole ainoa paikka, johon kiisseliä muodostuu. Avaa keittiön pesualtaan viemäriputki ja kokeile sen sisäpintaa. Liukas tahmeus on bakteerien muodostamaa kiisseliä. Sitä kasvaa myös nivelproteesien, piilolinssien ja tahdistimien pinnoille, ja sieltä käsin se voi aiheuttaa vaikean infektion. Erityisen vakava tilanne kehittyy kystistä fibroosia sairastavien keuhkoissa, missä biokalvot turpoavat paksuksi hyytelöksi ja hankaloittavat keuhkojen toimintaa. Arviolta 80 prosenttia ihmisen bakteeri-infektioista syntyy biokalvon suojissa. Esimerkiksi MRSA-sairaalabakteeri toimii näin.

Biokalvot muodostavat bakteerien vastaisessa taistelussa kaksinkertaisen ongelman. Ensinnäkin useimmat bakteerit eivät kykene aiheuttamaan minkäänlaista infektiota, elleivät ne pääse järjestymään biokalvojen sisään.

Toiseksi biokalvot nujertavat antibiootteja kahdella tavalla. Joissakin tapauksissa antibiootit ilmeisesti hajoavat ja lakkaavat toimimasta kulkiessaan biologisesti aktiivisen kiisselin läpi. Toiseksi osa biokalvon alla elävistä bakteereista vaipuu lepotilaan, jolloin antibiootit eivät tehoa niihin. Biokalvon alla elävien bakteerien antibiootinsieto on noin tuhat kertaa parempi kuin vapaana elävien bakteerien.

Nyt pitkäaikaisten bakteeri-infektioiden kimppuun halutaan käydä uusin asein. Jos bakteerit eivät tee pahojaan ilman biokalvoa, estetään biokalvoja kasvamasta.


Bakteeri aistii joukkovoiman

Biokalvojen muodostusta on helpompi ymmärtää, jos kuvittelet hetken, että olet pieni bakteeri. Suuontelo on sinulle maailman kokoinen, ja ajelehdit avuttomana syljen muodostamassa valtameressä. Yhtäkkiä liike loppuu ja tälläydyt kiinni hammasväliin.

Ympärillä avautuu pelkkää pimeää joka suuntaan. Tiedät, että yksin mahdollisuutesi selvitä ovat käytännössä olemattomat. Siksi koetat ottaa yhteyttä muihin bakteereihin vapauttamalla ympäristöön kemikaalia, jonka lajikumppanisi tunnistavat. Jos kuulut bakteerien pääryhmään, jota nimitetään gram-negatiivisiksi, tuo kemikaali on asyylihomoseriinilaktonia. Toisen pääryhmän, gram-positiivisten, viestiaineena toimii tietty peptidiketju eli proteiinia pienempi aminohapporihma. Tietämättäsi millimetrin tuhannesosan päässä sinusta on toinen bakteeri, joka vapauttaa samaa kemikaalia. Kun kemikaalin pitoisuus lisääntyy, huomaat, että täällä on muitakin.

Tästä bakteerien välisestä keskustelusta käytetään nimitystä quorum sensing, päätösvaltaisuuden aistiminen. Sillä tarkoitetaan bakteerien kykyä tuntea, miten paljon "meikäläisiä" on paikalla. Ilmiö löydettiin aikoinaan tutkimalla meduusoissa ja mustekaloissa eläviä valaisevia bakteereita. Koska yksittäisen mikrobin tuottama valo ei näkyisi mihinkään, on turha hehkutella, ennen kuin joukkovoimaa kertyy riittävästi. Siksi pitää pystyä aistimaan, paljonko paikalla on muita.

Nykyään tiedetään, että tämä viestintä on välttämätöntä biokalvojen synnyssä. Jos bakteereja on vähän ja tunnistekemikaalin pitoisuudet ovat alhaiset, kalvo jää kehittymättä. Kun bakteerien tiheys kasvaa ja kemikaalin määrä nousee tietyn kynnysrajan yläpuolelle, kalvon muodostus alkaa. Bakteerit ryhmittyvät biokalvon alle ja järjestyvät yhteisöksi, joka melkein alkaa vastata monisoluista elämää.

Aikaisemmin ajateltiin, että tauteja aiheuttavat bakteerit toimivat kuin yksinäiset sudet ajaen kukin vain omia etujaan. Siksi käsitys bakteerien yhteisöllisyydestä on ollut suuri näkökulman muutos lääketieteellisessä mikrobiologiassa.


Suut ja korvat tukkoon

Koska biokalvojen muodostuminen riippuu bakteerien viestinnästä, tutkijat etsivät nyt kuumeisesti keinoja niiden "suiden tukkimiseen". Strategioita on useita.

Bakteerien keskustelu käydään kemiallisella kielellä, joten eräät tutkijat etsivät vasta-aineita, jotka sitoutuisivat keskustelulle tärkeisiin viestiaineiden sieppaajamolekyyleihin. Tämä siis tekisi keskustelusta lopun tukkimalla bakteereilta "suun" tai "korvat".

Toinen strategia on estää keskustelulle olennaisten molekyylien muodostuminen kokonaan, jolloin bakteereilta tavallaan vietäisiin sanat suusta.

Tutkimukset monilla eri keskustelunestäjillä (quorum-sensing inhibitors) ovat käynnissä, ja eläinkokeista on jo saatu lupaavia tuloksiakin. On kuitenkin epäselvää, miten hyvin mikään näistä strategioista puree jo muodostuneisiin biokalvoihin, vai ovatko ne käyttökelpoisia vain uusien biokalvojen synnyn estämisessä.

Lähimpänä kaupallista sovellusta ovat aineet, jotka estävät biokalvojen muodostumista piilolinssien ja muiden keinotekoisten materiaalien pinnalle. Ne saivat alkunsa, kun australialainen meriekologi Peter D. Steinberg ihmetteli, miksei merilevän päälle koskaan kehity kalvomaisia bakteerimattoja. Vastaus löytyi merilevien sisältämistä furanoneista, joiden nykyään tiedetään estävän bakteerien keskustelua.

Australialainen bioteknologiayhtiö Biosignal tutkii furanonien käyttökelpoisuutta myös veneenpohjien sekä viemäreiden ja muiden putkistojen suojauksessa. Eräät furanonijohdannaiset ovat löytäneet tiensä myös lääketieteelliseen tutkimukseen.


Kiisseli keveäksi sukuvihalla

Yksi mielenkiintoisimmista tavoista taistella jo muodostuneita biokalvoja vastaan tulee professori Kevin Fosterin laboratoriosta Harvardin yliopistosta Yhdysvalloista. Hänen tavoitteenaan on sotkea bakteereiden sosiaalinen elämä. Samalla tavalla kuin muurahaisyhteiskunnassa voi olla useita eri kuningattaria ja kukin työläinen suosii vain omaansa, tulehduspaikassa voi olla saman bakteerilajin eri muotoja, joista kukin suosii omanlaisiaan. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden muuntaa sukulaisasetelmia siten, että bakteerit alkavat vieroksua toisiaan.

Hyvä esimerkki tulee sairaalabakteeri Staphylococcus aureuksesta, joka viestii lajikumppaneilleen tuottamalla lyhyitä peptidiketjuja. Kaikki stafylokokin neljä yleisintä muotoa tuottavat hieman erilaisia peptidijaksoja, joista kukin estää tehokkaasti toisten muotojen keskustelua. Kun infektio on aivan alullaan, käynnissä on kova huutokilpailu.

Stafylokokin muoto, jonka peptidipitoisuudet kohoavat nopeimmin korkeimmalle, määrää, kuka saa puhua ja kuka ei.

Bakteereille on paljon hyötyä siitä, jos biokalvossa on vain niiden lähimpiä sukulaisia. Mitä läheisempää sukua ne ovat, sitä tiiviimpiä ja paksumpia kiisseleitä ne muodostavat ja sitä tehokkaammin ne kykenevät hyödyntämään ympäristön ravintolähteitä. Jos tutkijat onnistuvat sekoittamaan pakkaa istuttamalla kalvoihin kilpailevan muodon bakteereita, ne alkavat taistella toisiaan vastaan ja biokalvo voi heikentyä.

Tyypillinen esimerkki tällaisesta pakan sekoittamisesta on hampaiden harjaus. Se paitsi poistaa plakkia myös siirtää yhden muodon bakteereita keskelle toisenlaisten kasvustoa. Syntyy sota, bakteerien resurssit siirtyvät taisteluun, ja plakin muodostus vähenee.

Teoria pakan sekoittamisen vaikutuksesta kuulostaa hyvältä. Se on kuitenkin kokenut hiljattain takapakkia, sillä joissakin tapauksissa sekoittaminen on kiihdyttänyt biokalvon muodostusta. Tämä voi johtua siitä, että bakteerit taistelevat toisiaan vastaan nimenomaan biokalvoa rakentamalla. Kilpailutilanteessa vahvempi bakteeri kirnuaa kiisseliä entistä kovemmilla kierroksilla ja muuttuu entistä ärhäkämmäksi. Ehkä ihmisen aiheuttama viestisensuuri on bakteereita vastaan tehokkaampi keino kuin hajottamalla hallitseminen.


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

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5223
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti