Olemmeko jo lähellä Parkinsonin ja Alzheimerin taudin ymmärtämistä?

Jos tuoreet havainnot pitävät paikkansa, Parkinson ja Alzheimer voivat saada alkunsa suolistosta ja levitä sitten kehon sisällä samalla tavalla kuin prionit.

Moni tämänkin blogin lukija muistaa varmasti Britanniaa koetelleen hullun lehmän taudin. Tauti aiheutti ihmisessä aivoja rappeuttavan sairauden, Creutzfeldt-Jacobin taudin, joka eteni nopeasti ja johti kuolemaan. Sairauden aiheuttaja tässä tapauksessa ei ollut virus, bakteeri tai mikään elollinen olento, vaan solujen itsensä tuottama proteiini, prioniproteiini.

Prioniproteiini on periaatteessa kuin mikä tahansa proteiini, jolla on oma tehtävänsä solujen toiminnassa. Hullun lehmän taudissa vain oli käynyt niin, että proteiini oli rakentunut väärin. Normaalisti väärin rakentuminen – eli väärin laskostuminen – tarkoittaa, että proteiini ei selviä biologisista tehtävistään, mikä on jo sinällään riittävän huono uutinen. Väärin laskostunut prioniproteiini teki kuitenkin vielä jotain enemmän. Kun se kosketti toisia prioniproteiineja, nekin laskostuivat väärin, ja kun nämä uudet väärin laskostuneet prionit koskettivat uusia prioniproteiineja, nekin laskostuivat väärin. Alkoi ketjureaktio, jota oli mahdotonta pysäyttää. Prioniproteiinit klimppiytyivät, hermosolut alkoivat kuolla ja aivot rappeutuivat.

Hullun lehmän taudissa oli kuitenkin toinenkin erityispiirre. Väärin laskostunut prioniproteiini oli peräisin saastuneista lehmistä, joten se saattoi hypätä eläimestä ihmiseen ravinnon kautta. Tämä tarkoitti, että prioni onnistui jollakin ilveellä kulkeutumaan suolistosta aivoihin, missä se aiheutti varsinaisen vahingon. Moni tuore havainto viittaa siihen, että jotakin samantapaista tapahtuu Parkinsonissa ja Alzheimerissa ja mahdollisesti muissakin neurodegeneratiivisissa sairauksissa.

Kuin prionit

Naturen Scientific Reports -sarjassa julkaistu tuore tutkimus perustuu monien neurodegeneratiivisten sairauksien ja prionitautien yhtäläisyyksille. Ensinnäkin, monien neurodegenerativisten sairauksien tunnusmerkki ovat samanlaiset klimppiytyneet proteiinit kuin prionitaudeissa. Parkinsonin taudissa klimppiytyvä proteiini on alfa-synukleiini ja Alzheimerin taudissa klimppejä tai kimppuja muodostaa kolme proteiinia; beta-amyloidi, alfa-synukleiini ja tau.

Jo vuosia sitten havaittiin, että nämä proteiinit käyttäytyvät prionien tavoin. Toisin sanoen, väärin laskostunut beta-amyloidi aiheuttaa toisissa beta-amyloideissa ketjureaktion, jossa kaikki beta-amyloidit alkavat laskostua väärin. Väärin laskostunut beta-amyloidi voi aiheuttaa samanlaisen ketjureaktion myös alfa-synukleiinissa ja tau:ssa, mutta esimerkiksi väärin laskostunut tau ei aiheuta vastaavaa ketjureaktiota beta-amyloidissa.

Jos beta-amyloidi ja alfa-synukleiini käyttäytyvät prionien tavoin, mikä on laukaiseva tekijä? Mikä aiheuttaa sen ensimmäisen väärin laskostuneen beta-amyloidin, joka aloittaa ketjureaktion? Mitään tarkkaa vastausta tähän ei ole. Perinnöllisessä Alzheimerin taudissa – joka on harvinainen ja jonka oireet tulevat esiin jo 30-40 vuoden iässä – beta-amyloidia koodaavissa geeneissä tiedetään olevan mutaatioita. Mutaatioiden aiheuttamien lukuvirheiden takia proteiini ei laskostu oikein, ja näin virheelliset proteiinit alkavat klimppiytyä.

Suurimmassa osassa Alzheimerin taudin tapauksia tällaisia mutaatioita ei kuitenkaan ole. Silloin yksi mahdollisuus on, että beta-amyloidin koodaamisessa vain tapahtuu sattumanvarainen virhe, minkä johdosta beta-amyloidista tulee vääränlainen. Toinen mahdollisuus on, että jotkin ympäristötekijät – kuten infektio – aiheuttaisivat proteiinissa rakennusvirheen, josta ketjureaktio saisi alkunsa.

On kuitenkin kolmaskin mahdollisuus, jota on selvitetty tuoreessa tutkimuksessa. Sen mukaan laukaiseva tekijä tulisi suolistobakteereista. Suolistobakteerien tiedetään tuottavan erilaisia amyloidi-proteiineja, jotka muistuttavat suuresti ihmisen vastaavia proteiineja, mutta ovat silti niin erilaisia, että ne ovat käytännössä ”väärin laskostuneita”. Jos tällainen proteiini pääsisi suolistosta aivoihin – ja miksi ei pääsisi, jos prionikin pääsee – se voisi riittää ketjureaktion syntyyn.

Suolesta aivoihin oikotietä

Professori Robert P. Friedlandin johtamassa tutkimuksessa asiaa selvitettiin niin sanotuilla Fischer 344 rotilla, joiden aivoissa tapahtuu ikääntyessä samankaltaisia muutoksia kuin ikääntyvillä ihmisillä. Koeryhmän rotille annettiin suun kautta kolibakteerin muotoa curli, joka muodostaa pinnalleen amyloidiproteiineja. Kontrolliryhmän rotat saivat kolibakteeria, jolla ei ole kykyä amyloidien muodostamiseen. Tulokset osoittivat, että bakteerien amyloideille altistuneille rotille muodostui aivoihin samankaltaisia alfa-synukleiinien kimppuja kuin mitä tavataan Parkinsonin taudissa.

Tutkimus on kiintoisa monessakin mielessä. Jos koeryhmän rottien aivojen alfa-synukleiinikimput todella ovat seurausta suolistobakteerien tuottamista amyloidi -proteiineista, se tarkoittaa, että näillä proteiineilla on jokin reitti suolistosta aivoihin. Tutkijoiden mukaan tämä reitti ei todennäköisesti kulje verenkiertoa pitkin aivo-veriesteen lävitse, vaan vagus-hermon kautta. Vagushermo on pitkä hermo, jonka kautta aivot ja suolisto ovat anatomisesti yhteydessä toisiinsa, ja ainakin virusten tiedetään ”matkustavan” sitä pitkin. Tätä on epäilty myös prionien reitiksi niissä Creutzfeldt-Jacobin taudin tapauksissa, jotka johtuivat hullun lehmän taudista.

Löytö on mielenkiintoinen myös sen valossa, mitä tiedämme Parkinsonin varhaisvaiheista. Parkinsonin ensioireita ovat suoliston toimintahäiriöt, jotka voivat ilmetä jo kaksikymmentä vuotta ennen tyypillisiä keskushermosto-oireita. Tämä viittaa siihen, että Parkinson alkaisi suolistosta. Toisessa tutkimuksessa puolestaan havaittiin, että jos hiirillä ei ole suolistossa lainkaan mikrobeja, tämä vähentää dramaattisesti beta-amyloidin muodostumista niiden aivoissa. Tämä puhuu vahvasti sen puolesta, että suolistobakteereilla voisi olla jotakin tekemistä myös Alzheimerin taudissa.

Ikääntymisen ongelma?

Jos Parkinsonin ja Alzheimerin alkulähteet löytyvät suolistobakteereista, mitä se tarkoittaa? Pitääkö meidän pelätä omia suolistobakteerejamme? Ei sentään. Suolistobakteerit ovat meille elintärkeitä. Ilman niitä meidän olisi vaikea esimerkiksi saada ravintoa irti ruoastamme, minkä lisäksi ne säätelevät terveyttämme monilla muillakin tärkeillä tavoilla. Suolistossamme on joka hetki lukuisia bakteereja, jotka tuottavat amyloidiproteiineja, mutta tiedämme näistä vielä hyvin vähän. Osa näistä proteiineista on todennäköisesti vaarattomia siinä mielessä, että ne eivät aiheuta minkäänlaisia ketjureaktioita omissa proteiineissamme. Osa taas voi olla ketjureaktion aiheuttajia, jos ne pääsevät suoliston ulkopuolelle, esimerkiksi aivoihin tai muihin sisäelimiin. Klimppiytyneet amyloidiproteiinit aiheuttavat ongelmia myös muissa elimissä kuin aivoissa: esimerkkisi tyypin 2 diabeteksessä amyloidiklimppejä kertyy haimaan.

Yksi todennäköinen selitys sille, miten suolistobakteerit voisivat lisätä riskiä neurodegeneratiivisiin sairauksiin, löytyy ikääntymisestä. Tiedetään, että ikääntyessä suolistobakteeristossa tapahtuu suuria mullistuksia, ja useimmiten nuo mullistukset tarkoittavat, että bakteerien määrä vähenee ja lajikirjo yksipuolistuu. Tämä voi johtaa tilanteeseen, jossa tietyille henkilöille rikastuu tavallista enemmän haitallisia amyloideja tuottavia bakteereja, ja näin riski haitallisten amyloidien kulkeutumiseen muualle elimistöön kasvaa. Jos suoliston lajikirjo on rikas, yksittäisten lajien ja varianttien voi olla vaikea nousta hallitsevaan asemaan.

Aivan kaikkea ei tämä tuore lähestymistapa tietenkään selitä. Tiedetään nimittäin, että monilla henkilöillä voi olla aivoissaan paljonkin beta-amyloidia, mutta se ei aiheuta heille mitään oireita. Tutkimuslinjoja on lukuisia, mutta toivo elää, että moniin kysymyksiin saadaan vastaus vielä lähivuosina.