Jos elinikää yrittää pidentää, milloin on viimeistään aloitettava?

Nykyisin tiedetään monia keinoja eliniän pidentämiseksi. On esimerkiksi liuta lääkkeitä, joilla vaikkapa sydän- ja verisuonitautien riskitekijöitä saadaan normalisoitua. Ei kuitenkaan ole sama, minkä ikäisenä elinikään mahdollisesti vaikuttava toiminta kannattaa aloittaa. On viitteitä niin sanotusta ikäkynnyksestä – aloitusikä voi siis vaikuttaa lopputulokseen.

Kun pyrkii elämään mahdollisimman pitkään, on osattava valita oikea ovi oikeaan aikaan. Kuva: Pixabay.

Yhä useampi on kiinnostunut eliniän pidentämisestä. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että pyritään elämään siten, että päästään mahdollisimman lähelle oman perimän asettamaa maksimielinikää. Geeniperimän itsessään arvellaan vaikuttavan elinikään noin 25-30%, muilta osin elinikä selittyy elinympäristön ja elintapojen kautta, ja onpa sattumallakin vielä näppinsä pelissä.

Perimä kuitenkin vaikuttaa elinikään myös välillisesti esimerkiksi sairastumisriskien ja liikunnallisten taipumusten kautta. Missä iässä katseet sitten tulisi keskittää elinikää mahdollisesti pidentäviin toimiin? Tutkimusten perusteella eri keinoilla on omat tehokkaimmat ikäsidonnaiset rajapyykkinsä, ja näissäkin on todennäköisesti yksilöllistä vaihtelua.

Kalorirajoitteinen ruokavalio ei sovi kasvuikäiselle

Kalorirajoitteisen ruokavalion on todistettu pidentävän elinikää useilla eliöllä, ihminen mukaan lukien. Kalorirajoitteisella ruokavaliolla tarkoitetaan ravinnon kalorimäärän vähentämistä ilman, että kyseessä on aliravitsemus tai ravintoaineiden puutos. Tässä elinikää pidentävässä elintavassa erityisen olennaista on ikä, jolloin ruokavalio aloitetaan.

Kalorirajoitus ei sovi kasvuikäiselle. Kasvuikäisillä lapsilla kalorirajoituksen määrä on hankala arvioida, se voi muuttaa lapsen syömiskäyttäytymistä ja pahimmillaan johtaa ravintoaineiden puutokseen ja syömishäiriöön.  Myös aikuisena aloitetulla kalorirajoituksella on varjopuolensa, ja etenkin pitkällä aikavälillä se voi johtaa alentuneeseen suorituskykyyn, luuston tiheyden laskuun ja ongelmiin lisääntymisessä.

Lääkitys oikeaan asiaan ja oikeaan aikaan

Sydän- ja verisuonitauteja tarkastellessa ennaltaehkäisevä hoito vaikuttaisi olevan eliniän kannalta tehokkainta. Suurin vaikutus saadaan aikaan siten, että väestöstä seulotaan ne, kenellä on korkea riski sairastua sydän- ja verisuonitauteihin tulevaisuudessa, ja aloitetaan ennaltaehkäisevä hoito jo ennen taudin puhkeamista. Elinikää tarkasteltaessa vaste lääkkeille on kuitenkin hyvin yksilöllinen.

Ihmisiä tutkittaessa on aina huomioitava, että emme tiedä, kuinka pitkään henkilö olisi elänyt ilmanlääkitystä. Voimme vain vertailla toisiinsa ryhmää ihmisiä, jotka hoitoa käyttävät ja heitä, jotka eivät. On siis mahdollista, että henkilö olisi elänyt täsmälleen saman ikäiseksi myös ilman hoitoa, mutta hyvin todennäköisesti terveydeltään huonommassa kunnossa.

Liikuntaa lapsesta asti?

Liikuntaa on pitkään pidetty pitkän eliniän kivijalkana. Tiedetään, että liikunnalliset ihmiset elävät sohvaperunoita pidempään, mutta vielä ei ole pystytty osoittamaan, että liikunta itsessään pidentäisi elinikää. Toisin sanoen, ihmisillä, jotka harrastavat liikuntaa mielellään, on myös pitkää elinikää suosivat geeniperimä.

Elinikä ei vaikuta pidentyvän ainakaan, jos liikuntaa tarkastellaan aikuisiästä alkaen. Sen sijaan tällä hetkellä ei tiedetä, voiko esimerkiksi jo lapsuudessa aloitettu aktiivinen liikunta pidentää elinikää.

Eläinkokeilla on saatu viitteitä siitä, että liikunnan aloittamisikä vaikuttaa siihen, pidentääkö se elinikää vai ei. Esimerkiksi rotilla tämä maaginen rajapyykki vaikuttaisi olevan noin vuoden iässä – ennen tätä rajapyykkiä aloitettu liikunta pidensi elinikää, mutta sen jälkeen aloitettu ei. Vertailun vuoksi, laboratoriorotta elää keskimäärin 3-4 vuotta. Nämä tutkimukset on kuitenkin tehty vuosikymmeniä sitten, eikä niiden perusteella ollut sen hetkisillä menetelmillä mahdollisuutta selvittää, mistä ero johtui.

Omaa maksimielinikää tavoitellessa on parasta turvautua terveisiin elämäntapoihin, joihin kuuluu terveellinen ruokavalio, riittävä liikunta ja hyvät sosiaaliset suhteet.  Näitä kaikkia voi harjoittaa jo lapsesta asti. Tarvittaessa oikeanlainen ja oikeaan aikaan otettu lääkitys voi tuoda lisää terveitä elinvuosia.

Lähteet:

  • Balasubramanian P, Howell PR, Anderson RM: Aging and Caloric Restriction Research: A Biological Perspective With Translational Potential. EBioMedicine 2017, 21:37-44.
  • Anderson RM, Weindruch R: The caloric restriction paradigm: implications for healthy human aging. Am J Hum Biol 2012, 24(2):101-106.
  • Finegold JA, Shun-Shin MJ, Cole GD, et al. Distribution of lifespan gain from primary prevention intervention. Open Heart. 2016;3(1):e000343-000343.
  • Hansen MR, Hrobjartsson A, Pottegard A, et al. Postponement of death by statin use: A systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials. J Gen Intern Med. 2019;34(8):1607-1614.
  • Edington DW, Cosmas AC, McCafferty WB. Exercise and longevity: Evidence for a threshold age. Jornal of Gerontology. 1972;27:341.
  • Karvinen S, Waller K, Silvennoinen M, et al. Physical activity in adulthood: Genes and mortality. Sci Rep. 2015;5:18259.

Fyysinen työ, vapaa-ajan liikunta ja arkiaktiivisuus – miksi nämä näkyvät terveydessä ja eliniässä eri tavoin?

Teksti on kirjoitettu yhteystyössä Arto Pesolan (LitT, arkiaktiivisuuden asiantuntija) kanssa.

Liikunnalliset ihmiset elävät keskimäärin sohvaperunoita pidempään. Ei ole kuitenkaan sama asia, milloin liikunta tapahtuu. Jos liikunta on pakollista eli liittyy fyysiseen työhön, ei liikunta välttämättä edistä terveyttä. Sen sijaan vapaa-ajan liikunta on se, joka vaikuttaa parantavan terveyttä ja pidentävän elinikää. Miksi asia on näin?

Ei ole terveyden kannalta sama, liikutko työksesi vai huviksesi. Kuva: Pixabay.

Liikuntaa voidaan luokitella monin tavoin, esimerkiksi lajin tai kuormittavuuden mukaan. Yksi tapa on myös jakaa se töissä tapahtuvaan ja vapaa-ajan liikuntaan. Yhdessä nämä kaksi muodostavat henkilön kokonaisaktiivisuuden. Fyysiseen aktiivisuuteen keskittyvissä tutkimuksissa liikuntaa tarkastellaan tyypillisesti juuri näissä kolmessa eri kategoriassa. Tarkasteltaessa terveysmuuttujia ja ihmisen kokonaisaktiivisuutta, työssä tapahtuvaa tai vapaa-ajan aktiivisuutta erikseen, voidaan saada hyvinkin eri tulokset. Terveyden kannalta olennaisin liikunta sijoittuu vapaa-ajalle.

Fyysinen työ – bussikuskeja ja lipuntarkastajia

Liikunnan terveysvaikutusten klassinen tutkimus sijoittuu 1940-luvun Lontooseen. Tuolloin havaittiin, että busseissa aktiivisesti kiertävät lipuntarkastajat kuolivat harvemmin sydän- ja verisuonitauteihin kuin työaikansa istuvat bussikuskit. Sama toistui verrattaessa aktiivisia postinjakajia puhelinvaihteessa istuviin työntekijöihin. Nämä tulokset antoivat osviittaa siitä, että aktiivinen elämäntapa voisi auttaa yhä yleistyvien sydän- ja verisuonisairauksien ennaltaehkäisyssä.

Mainittakoon tässä välissä, että tutkimuksessa siis verrattiin vain eri työtehtävissä olevia työntekijöitä (kaikki miehiä) toisiinsa – tutkimus ei huomioi esimerkiksi vapaa-ajan liikuntatottumuksia, jotka nekin voivat olla ryhmien välillä hyvin erilaiset. On myös huomioitava, että historiallisesti fyysisesti raskas työ on yhdistetty matalaan sosioekonomiseen asemaan ja mahdollisesti epäterveisiin elintapoihin kuten tupakointiin. Myöhemmissä tutkimuksissa on havaittu työhön liittyvän aktiivisuuden jopa lisäävän ennenaikaisen kuolemanriskiä.

Intensiivinen vapaa-ajan liikunta terveyden ylläpitäjänä

Tultaessa 1960-luvulle, kun työelämä muuttui yhä vähemmän aktiiviseksi, siirryttiin tarkastelemaan työn aikaisen aktiivisuuden lisäksi vapaa-ajan aktiivisuutta. Ajateltiin, että vapaa-ajalle tapahtuvan aktiivisuuden kokonaismäärä olisi se, joka vaikuttaa sydän- ja verisuonitautien riskiin.

Yllätykseksi kuitenkin havaittiin, että se ei ollutkaan kokonaismäärä vaan liikunnan intensiteetti, joka sydän- ja verisuonitauteja ehkäisi. Matalan intensiteetin puuhastelut, kuten puutarhan hoito tai golf eivät siis riittäneet vähentämään tautiriskiä, vaan liikunnan tuli olla reipasta hölkkää, pyöräilyä, uintia tai vastaavaa suuria lihaksia kuormittavaa toimintaa. Ei siis se määrä, vaan intensiteetti – monen tunnin kävelylenkkiä paremmin terveyshyötyjä saa puolen tunnin juoksulenkillä.

On kuitenkin hyvä huomioida, että nämä tutkimukset rajoittuivat ainoastaan kysymään, eivät mittaamaan ihmisten liikkumista. Intensiivinen ja tarkoituksellinen liikunta on helppo muistaa, kun taas monesti tiedostamatta tapahtuva arkinen liikuskelu ei jää kyselytutkimusten haaviin. Lisäksi yksi haaste liikunnan määrää lisäävissä treenitutkimuksissa oli, että kevyttä ja kovatehoista liikuntaa harrastavat ryhmät saattoivat liikkua yhtä pitkän ajan. Tällöin kovatehoisesti liikkuneelle ryhmälle kertyi siis aktiivisuutta huomattavasti enemmän kuin kevyesti liikkuneelle ryhmälle. Tällaiset tutkimukset eivät suoraan pysty erottelemaan pelkän intensiteetin lisäämisestä saatuja hyötyjä terveydelle.

Arkiaktiivisuus – tulevaisuuden toivo?

Viime vuosikymmeninä, jo ennen koronapandemian puhkeamista, liikuntatutkimuksessa nousi uusi suuntaus – arkiaktiivisuus. Arkiaktiivisuus on päivittäisissä toimissamme kertyvää aktiivisuutta – kävelyä, portaiden nousua ja muuta arjen puuhastelua. Arkiaktiivisuutta korostetaan jo nykyisissä liikuntasuosituksissakin, joissa kehotetaan tauottamaan istumista aina kun se on mahdollista.

2000-luvulla on havaittu, että jos suurimman osan päivästä viettää istuen, on se terveydelle haitallista, vaikka liikuntasuositukset sinänsä täyttyisivätkin. Tätä kehitystä on omiaan tukemaan nykyinen istumista suosiva arki, jossa töitä tehdään istuen, paikasta toiseen siirrytään autolla istuen ja liikunnaksi mielletään vain sen harrastamista varten tehdyssä paikassa, salilla tai muissa urheilutiloissa tehty liikkuminen.

Fyysisen aktiivisuuden ja istumisen määrä korreloivat huonosti keskenään. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että ihminen voi käydä vaikkapa kolme kertaa viikossa tunnin juoksulenkillä, mutta viettää kuitenkin suurimman osan päivistään istuen. Tällöin nämä muutamat reippaan lenkit eivät riitä korjaamaan kaikkia liiallisen istumisen tuomia haittoja, kuten insuliiniherkkyyden heikkenemistä.

Elinikää tarkasteltaessa erityisesti vähäinen fyysinen aktiivisuus yhdessä liiallisen istumisen kanssa on yhteydessä suurentuneeseen ennenaikaisen kuoleman riskiin. Joissain tutkimuksissa liiallisen istumisen on kuitenkin havaittu liittyvän lyhempään elinikään jopa vapaa-ajan liikunnan määrästä huolimatta.

Liikunta vai sittenkin perimä eliniän taustalla?

Liikunnan terveysvaikutuksia tutkittaessa on siis huomioitava ainakin liikunnan useus, intensiteetti ja aika, jolloin se tapahtuu. Oman haasteensa johtopäätösten tekemiseen tuo se, että olemme (identtisiä kaksosia lukuun ottamatta) geeneiltämme uniikkeja ja sitä kautta reagoimme myös liikuntaan eri tavoin.

1900-luvun alkupuolen tutkimuksissa ei ollut vielä menetelmällisesti mahdollista huomioida geeniperimän eroja. On kuitenkin mahdollista, ellei jopa todennäköistä, että esimerkiksi postinkantajiksi hakeutui ihmisiä, jotka olivat jo perimänsä puolesta fyysisesti aktiivisia. Toisaalta bussikuskeiksi haluavat ehkä nauttivat jo luontaisesti enemmän istuskelusta. Reipas vapaa-ajan liikuntaharrastus vaatii sekin todennäköisesti perimän, joka mahdollistaa kovan sykkeen toiminnan, lajissa kehittymisen ja liikunnasta saatavan mielihyvän. Etenkin yksinomaan elinikää tarkasteltaessa on geeniperimä todennäköisesti liikuntaa merkittävämpi tekijä.

Nykyisillä menetelmillä ollaan pääsemässä yhä lähemmäs sitä, missä määrin liikunnasta saatavat terveyshyödyt tai elinikä itse asiassa riippuvat perimästä. Selvää kuitenkin on, että pitkäaikainen istuminen tai muu paikallaanolo ei edistä kenenkään terveyttä, tapahtui se sitten töissä tai vapaa-ajalla. Mikäli huomaa elämänsä koostuvan pääosin istumisesta, kannattaa lähteä liikkeelle pienin askelin. Jo perus arkiaktiivisuus, vaikkapa seisominen välillä istumisen sijaan, aktivoi lihaksia ja edesauttaa terveyttä tehostamalla insuliiniherkkyyttä.

Lähteet:

  • Pesola AJ, Pekkonen M, Finni T. Why is excessive sitting a health risk? Duodecim. 2016;132(21):1964-71.
  • Paffenbarger RS, Blair SN, Lee IM. A history of physical activity, cardiovascular health and longevity: the scientific contributions of Jeremy N Morris, DSc, DPH, FRCP. Int J Epidemiol. 2001 October 01;30(5):1184-92.
  • Richard A, Martin B, Wanner M, Eichholzer M, Rohrmann S. Effects of leisure-time and occupational physical activity on total mortality risk in NHANES III according to sex, ethnicity, central obesity, and age. J Phys Act Health. 2015 February 01;12(2):184-92.
  • Holtermann A, Marott JL, Gyntelberg F, Sogaard K, Suadicani P, Mortensen OS, et al. Occupational and leisure time physical activity: risk of all-cause mortality and myocardial infarction in the Copenhagen City Heart Study. A prospective cohort study. BMJ Open. 2012 February 13;2(1):e000556-2011.
  • Blair, SN, Lamonte, MJ and Nichaman, MZ. 2004. The evolution of physical activity recommendations: how much is enough? The American Journal of Clinical Nutrition, 79(5), pp. 913S-920S.
  • Morris JN, Crawford MD. Coronary heart disease and physical activity of work; evidence of a national necropsy survey. Br Med J. 1958 December 20;2(5111):1485-96.
  • Stamatakis E, Gale J, Bauman A, Ekelund U, Hamer M, Ding D. Sitting Time, Physical Activity, and Risk of Mortality in Adults. J Am Coll Cardiol. 2019 April 30;73(16):2062-72.
  • Katzmarzyk PT, Church TS, Craig CL, Bouchard C. Sitting time and mortality from all causes, cardiovascular disease, and cancer. Med Sci Sports Exerc. 2009 May 01;41(5):998-1005.
  • Karvinen S, Waller K, Silvennoinen M, Koch LG, Britton SL, Kaprio J, et al. Physical activity in adulthood: genes and mortality. Sci Rep. 2015 December 15;5:18259
  • Lakka TA, Bouchard C. Genetics, physical activity, fitness and health: what does the future hold? J R Soc Promot Health. 2004 January 01;124(1):14-5.

Mutaatioille alttiit mitokondriot vanhenemisen taustalla

Solun voimalaitosten, eli mitokondrioiden toiminnan heikkeneminen on yksi tunnetuimmista vanhenemiseen liittyvistä ilmiöistä. Koska mitokondriot peritään äidiltä, vaikuttaa äidin elinikä isän elinikää enemmän lapsen pitkäikäisyyteen. Viime vuosina mitokondriot ovat kuitenkin yllättäneet tutkijoita ominaisuuksillaan ja niiden kokonaisvaltainen merkitys vanhenemiseen ja elinikään on vasta selviämässä.

Mitokondriot ovat solujen voimalaitoksia. DNA:n on vaarallista hengailla niiden läheisyydessä. Kuva: Pixabay

Mitokondriot kuvataan usein solujen voimalaitoksia, sillä ne tuottavat suurimman osan solun käyttämästä energiasta. Ne eroavat muista solun sisäisistä asukkaista erityisesti siinä, että niillä on omaa DNA:ta. Tämän erikoislaatuisen ”lisäperimän” eli mtDNA:n roolia vanhenemisessa on perusteltu monin tavoin. Ensimmäiset havainnot liittyivät juuri mitokondrioiden periytymistapaan – äidin eliniän huomattiin vaikuttavan lapsen elinikään isää enemmän. Seuraavaksi havaittiin, että mitokondriaalisen DNA:n tietyt ryhmät ovat yleisiä pitkäikäisillä ihmisillä. Miksi mitokondrioilla sitten on oma perimä ja miten se mahdollisesti vaikuttaa elinikään?

Mitokondrioiden DNA on altis mutaatioille

Mitä vanhemmaksi elämme, sitä enemmän soluissamme, mukaan lukien mitokondrioissa, tapahtuu sattumanvaraisia mutaatioita. Korkealla iällä mutaatioita on kertynyt niin paljon, että osa niistä voi aiheuttaa elimistön toiminnalle ongelmia.

Mitokondrioiden syntytarina selittää sen, miksi niiden DNA:n on havaittu olevan alttiimpaa mutaatioille kuin tuman DNA:n. Koska mitokondrioiden ajatellaan kehittyneen bakteereita, niiden DNA:n korjauskoneisto on huomattavasti alkeellisempi kuin solun tumassa oleva koneisto. Voit verrata tätä tietokoneen ohjelmistoihin – Photoshop nyt vain taipuu aavistuksen parempaan kuvankäsittelyyn kuin Paint. Heikon korjauskoneiston lisäksi mitokondrioiden DNA on varsin suojaton verrattuna tuman sisään huolellisesti pakattuihin kromosomeihin. Lisäksi se altistuu jatkuvasti oksidatiiviselle stressille, jota syntyy mitokondrioissa tapahtuvan energiantuotannon yhteydessä. DNA:n on siten vaarallista hengailla mitokondrioissa. Mitokondrioihin kertyvät mutaatiot voivat edesauttaa esimerkiksi syövän kehittymistä.

Luultavimmin juuri näiden ongelmien vuoksi mitokondriaalinen DNA on aikojen saatossa siirtynyt pikkuhiljaa tuman suojiin. Tumassa osana muuta DNA:ta mitokondriaalinen DNA on sekä paremmassa suojassa, että tuman tehokkaamman DNA:n korjauskoneiston alla. On viitteitä siitä, että DNA:ta siirtyy yhä soluelimistä tumaan, joten on mahdollista, että jonain päivänä mitokondrioiden DNA:kin on saatu säilöttyä kokonaisuudessaan parempaan turvaan.

Mitokondriot yllättävät yhä tutkijoita ominaisuuksillaan

Mitokondrioihin kiistatta kertyy mutaatioita vanhenemisen myötä. Vielä ole kuitenkaan pystytty osoittamaan, että nämä mutaatiot vaikuttaisivat suoraan elinikään. Tästä huolimatta mitokondrioiden toiminta on olennaista terveydelle. On myös havaittu, että verestä mitatun mitokondriaalisen DNA:n määrän väheneminen kertoo kehon hauraudesta ja kohonneesta kuolemanriskistä.

Vaikka mitokondriaalinen ikääntymisteoria on ollut vallalla jo vuosikymmeniä, ei tutkimus näiden voimalaitosten osalta ole suinkaan olet tullut valmiiksi. Viime vuonna tutkimusmaailmaa kohahdutti uutinen, jossa verenkierrosta oli löydetty solujen ulkopuolisia, mutta toimivia mitokondrioita. Näiden soluista karanneiden mitokondrioiden arvellaan toimivan esimerkiksi viestin viejinä kudosten välillä. Niiden merkitystä kehon toiminnalle tutkitaan parhaillaan.

Mitokondrioiden toiminnan heikkeneminen luustolihaksissa voi johtua sekä ikääntymisprosessista että liikunnan vähenemisestä. Monesti vanhenemisen ja liikkumattomuuden vaikutusta onkin hankala erottaa toisistaan. Liikunnan tiedetään kuitenkin parantavan mitokondrioiden toimintaa, vaikkei se kokonaan poistakaan vanhenemisen tuomia vaikutuksia. Liikunta paitsi tehostaa mitokondrioiden toimintaa myös tekee näistä voimalaitoksista turvallisempia, suojaten mitokondrioiden DNA:ta vaurioilta.

Lähteet:

  • Parise G, Brose AN, Tarnopolsky MA. Resistance exercise training decreases oxidative damage to DNA and increases cytochrome oxidase activity in older adults. Exp Gerontol. 2005 March 01;40(3):173-80.
  • Al Amir Dache Z, Otandault A, Tanos R, Pastor B, Meddeb R, Sanchez C, et al. Blood contains circulating cell-free respiratory competent mitochondria. FASEB J. 2020 March 01;34(3):3616-30.
  • Smith AL, Whitehall JC, Bradshaw C, Gay D, Robertson F, Blain AP, et al. Age-associated mitochondrial DNA mutations cause metabolic remodelling that contributes to accelerated intestinal tumorigenesis. Nat Cancer. 2020 October 01;1(10):976-89.
  • Henze K, Martin W. How do mitochondrial genes get into the nucleus? Trends Genet. 2001 July 01;17(7):383-7.
  • Wolf AM. MtDNA mutations and aging-not a closed case after all? Signal Transduct Target Ther. 2021 February 10;6(1):56.
  • Harper C, Gopalan V, Goh J. Exercise rescues mitochondrial coupling in aged skeletal muscle: a comparison of different modalities in preventing sarcopenia. J Transl Med. 2021 February 16;19(1):71-021.
  • Ashar FN, Moes A, Moore AZ, Grove ML, Chaves PHM, Coresh J, et al. Association of mitochondrial DNA levels with frailty and all-cause mortality. J Mol Med (Berl). 2015 February 01;93(2):177-86.
  • Samuels DC. Mitochondrial DNA repeats constrain the life span of mammals. Trends Genet. 2004 May 01;20(5):226-9.
  • Vermulst M, Bielas JH, Kujoth GC, Ladiges WC, Rabinovitch PS, Prolla TA, et al. Mitochondrial point mutations do not limit the natural lifespan of mice. Nat Genet. 2007 April 01;39(4):540-3.
  • Santoro A, Salvioli S, Raule N, Capri M, Sevini F, Valensin S, et al. Mitochondrial DNA involvement in human longevity. Biochim Biophys Acta. 2006 October 01;1757(9-10):1388-99.

Voiko vanhan kehon nuorentaa?

Vanhenemisesta puhuttaessa keskitytään yleensä ennaltaehkäisyyn tai hidastamiseen. Onko mitään enää tehtävissä sen jälkeen, kun keho on jo vanha ja toiminnaltaan sen mukainen? Ehkä vanheneminen ei olekaan yksisuuntainen tie, vaan on mahdollista kulkea toista kaistaa vastakkaiseen suuntaan.

Kun ikä alkaa painaa, olisiko mahdollista hypätä toiseen suuntaan kulkevaan bussiin? Kuva: Pixabay.

Ja vanhakin nyt nuortuu kuin lapsi leikkimään, ja koukkuselkä suortuu, niin kaikk’ on mielissään kertoo kansanlaulun sanoitus. Monelle vanhuuden vaivat ovat osa arkipäivää ja niistä eroon pääsy todella toivottavaa. Mitäpä jos pystyisimme tosiaan palauttamaan vanhan kehon nuoreksi? Kehon tai kudosten nuorentamista voidaan lähestyä monella eli tavalla, joista osa on jo osoittautunut lupaaviksi. Viimeaikaiset tutkimukset ovat nimittäin antaneet toiveita siitä, että ikääntyneiden kudosten toimintaa voitaisiin palauttaa. Tässä tekstissä nuoruutta etsitään proteiinien ristisidosten purkamisen, entsyymiterapian ja epigeneettisen uudelleenohjelmoinnin kautta.

Proteiinien ristisidosten purkaminen tekee jäykästä taas joustavan

Ikääntyessä proteiinien välisten ristisidosten määrä kasvaa. Nämä sidokset on nimetty osuvasti AGE-termillä (Advanced Glycation End products), josta käy ilmi, että ristisidokset vaativat sokeriosan (glycation) muodostuakseen. Ristisidosten kertyminen on myös diabetekseen liittyvien oireiden, ateroskleroosin ja Alzheimerin taudin taustalla. Terveellä ihmisillä ristisidoksia kertyy hitaasti iän myötä. Ristisidoksia voi näin ollen muodostua vain hyvin pitkäikäisiin rakenneproteiineihin, kuten kollageeniin.

Ristisidosten kertyminen tekee joustavasta rakenteesta, esimerkiksi vesisuonen seinämästä, jäykän. Diabeetikoilla ristisidoksia muodostuu kiihtyneellä tahdilla, koska solut altistuvat suuremmille sokerimäärille. Vanhenemiselle ja diabetekselle yhteinen piirre on ristisidosten aiheuttama sydämen ja verisuonten jäykistyminen. Jo nyt markkinoilla on useita ristisidoksia purkavia lääkevalmisteita, mutta niiden tarkka toimintamekanismi ja hyödyt eri ihmisryhmille ovat vielä selvityksen alla.

Entsyymiterapia tehostaa solujen jätehuoltoa

Lysosomit ovat solujen sisällä olevia pieniä rakkuloita, jotka sisältävät hajottavia entsyymejä. Ne ovat elintärkeä osa solujen jätehuoltojärjestelmää ja niiden toimimattomuus on useiden eri sairauksien taustalla. Iän myötä lysosomien määrä joko vähenee ja/tai niiden toiminta heikkenee, jonka seurauksena soluun kertyy toimimattomia soluelimiä ja niiden osia. Lysosomaalisiin sairauksiin käytettävä entsyymiterapia voisikin olla yksi mahdollisuus muuttaa lysosomien toiminta nuoren kaltaiseksi, mikä voisi osaltaan vähentää ikääntymisen merkkejä.

Entsyymitarapiassa kehoon viedään suonensisäisesti tiettyä entsyymiä, joka siirtyy solun sisälle lysosomeihin tehostaen niiden toimintaa. Entsyymiterapia ei siis korjaa esimerkiksi virheellistä geeniä, vaan tuo soluun lisää haluttua entsyymiä. Entsyymiterapialla voi kuitenkin olla sivuvaikutuksia ja se onnistuu usein epätäydellisesti siten, että entsyymi siirtyy tehokkaasti vain tiettyihin kudoksiin. Erityisen haastavaa on ollut saada entsyymiterapia toimimaan aivoissa, joissa lysosomien toiminnan heikkeneminen näkyy esimerkiksi Alzheimerin tautina.  Entsyymiterapian hintalappukin on vielä varsin korkea tehtäväksi säännöllisesti loppuelämän ajan.

Epigeneettinen uudelleenohjelmointi palauttaa solun toimintoja

Vanheneminen muuttaa DNA:n pinnalla olevia epigeneettisiä merkkiaineita, joista tutkituimpia ovat metyyliryhmät. Näihin merkkeihin perustuvat myös tunnetuimmat biologisen iän mittarit eli epigeneettiset kellot. Nämä epigeneettiset merkit paitsi kertovat biologisesta ikääntymisprosessista, myös vaikuttavat geenien toimintaan. Viime vuonna julkaistiin ensimmäiset todisteet siitä, että epigeneettisten merkkien muuttaminen voi palauttaa solun tai kudoksen toiminnan.

Hiirillä tehdyssä kokeessa silmän hermosolujen epigeneettisiä merkkejä muuttamalla onnistuttiin palauttamaan iän tai sairauden heikentämä näkökyky. Samalla tutkimus antoi uskoa siitä, että solujen DNA voidaan palauttaa epigeneettisiltä merkeiltään nuoren kaltaiseksi, jolloin myös kudoksen toiminta palautuu.

Vanheneminen saattaa tulevaisuudessa olla kaksisuuntainen tie

Tutkimukset viittaavat siihen, että vanheneminen ei ehkä olekaan vain yksisuuntainen tie, vaan on mahdollista kulkea myös vastakkaiseen suuntaan – ainakin hetken matkaa. Edellä kuvattujen keinojen lisäksi blogissa aiemmin käsitellyistä aiheista esimerkiksi geeninsiirto, solujen ympäristön nuorentaminen ja senesenssien solujen poisto voivat olla tulevaisuuden ”nuorennushoitoja”.

Haasteita suunnan muutokselle kuitenkin asettavat muun muassa ikääntymisprosessin monimutkaisuus ja yksilölliset erot. Jotta normaalia kudosten vanhenemista voidaan korjata, tulisi hoidon todennäköisesti kohdistua moniin ikääntymisen mekanismeihin ja kudoksiin samanaikaisesti. Lisäksi jos hoidoilla saavutettuja muutoksia halutaan ylläpitää, tulisi hoidon jatkua loppuelämän ajan. Vielä ei myöskään ole näyttöä siitä, että tietyn toiminnon nuorentaminen lopulta pidentäisi elinikää tai toisi lisää terveitä elinvuosia perusterveille ihmiselle. Nuorennushoitojen kehittymistä odotellessa terveellinen ruokavalio ja riittävä liikunta tarjoavat turvallisen keinon terveiden elinvuosien lisäämiseen.

Lähteet:

  • Engelen, L., Stehouwer, C. D., & Schalkwijk, C. G. (2013). Current therapeutic interventions in the glycation pathway: Evidence from clinical studies. Diabetes, Obesity & Metabolism, 15(8), 677-689.
  • Lu, Y., Brommer, B., Tian, X., Krishnan, A., Meer, M., Wang, C., et al. (2020). Reprogramming to recover youthful epigenetic information and restore vision. Nature, 588(7836), 124-129.
  • Parenti, G., Pignata, C., Vajro, P., & Salerno, M. (2013). New strategies for the treatment of lysosomal storage diseases (review). International Journal of Molecular Medicine, 31(1), 11-20.
  • Solomon, M., & Muro, S. (2017). Lysosomal enzyme replacement therapies: Historical development, clinical outcomes, and future perspectives. Advanced Drug Delivery Reviews, 118, 109-134.
  • Vasan, S., Foiles, P., & Founds, H. (2003). Therapeutic potential of breakers of advanced glycation end product-protein crosslinks. Archives of Biochemistry and Biophysics, 419(1), 89-96.

Miksi kehon rasittaminen parantaa terveyttä? Elinikä ja hormeesi

Teksti on kirjoitettu yhdessä Sanna Lensun (FT, toksikologia) kanssa.

Liikunnan tiedetään edistävän terveyttä monen tavoin. Tiedetään myös, että liikunta rasittaa kehoa lisäten solutason stressiä.  Hormeesi on termi ilmiölle, joka kuvaa elimistön vasteita erilaisille annoksille ulkoisia tekijöitä, kuten liikuntaa. Vaikka tiedämme, että liikunta aiheuttaa stressiä, elimistön kohtuullinen altistuminen sille voikin saada kehon varautumaan paremmin tuleviin koitoksiin. Mutta kuinka ihmeessä liikunta voi olla sekä stressitekijä että terveyden edistäjä? Syvennytäänpä siis termiin hormeesi.

Kehon rasittaminen saa sen varautumaan paremmin tuleviin koitoksiin. Kuva: Unsplash.

Hormeesi juontaa juurensa kreikan kielen sanasta hórmesis eli “nopea liike” tai ”innokkuus”. Se kuvaa yleisesti erilaisille tekijöille altistumisen biologisia vaikutuksia kehossa. Tällaisia tekijöitä voivat olla esimerkiksi vitamiinit, hivenaineet, säteily, lääkeaine tai liikunta. Jotkin näistä ovat elimistölle ja terveydelle kriittisen tärkeitä – osaa taas emme vain voi välttää. Hormeesiteorian nojalla elimistön rasittaminen esimerkiksi pienellä annoksella haitallista ainetta voi saada kehon varautumaan paremmin vaurioihin tai muihin ympäristöstä tuleviin kuormituksiin.

Sopiva kuormitus saa solut voimaan paremmin

Hormeesi on alun perin toksikologian alan termi, jolla kuvataan esimerkiksi säteilyn, ympäristökemikaalin tai lääkeaineen annosvastetta. Hormeesiin perustuvan teorian mukaan tällaisen tekijän vaikutus elimistössä ei ole suorassa suhteessa sen annokseen. Toisin sanoen, pieni annos ei saakaan aikaan pientä vaikutusta ja suuri suurta, vaan pienellä annoksella vaikutus onkin erisuuntainen kuin isolla annoksella. Voi olla jopa niin, että sekä liian pieni että liian suuri annos ovat haitaksi, mutta kohtuullinen annos on terveydelle hyödyksi.

Hormeesiteorian on osoitettu toimivan hyvin esimerkiksi lääkeaineilla – pieni annos lääkettä auttaa pitämään sairauden kurissa, mutta yliannos aiheuttaa yleensä vakavia sivuvaikutuksia. Hyvä esimerkki liian pienen ja suuren annoksen haitoista on myös mediassa pinnalla ollut D-vitamiini, joka on kehon immuunipuolustukselle ja luustolle välttämätön, mutta voi aiheuttaa yliannostuksena maksavaurion.

Hormeesi-ilmiö tunnetaan myös haitallisina pidetyille, elimistöä kuormittaville, stressaaville aineille. Tästä esimerkkinä säteily, joka pieninä annoksina aktivoi solujen puolustautumistapoja taistella erilaisia ympäristöstä tulevia altistuksia vastaan. Kun säteilyn annos kasvaa, elimistön stressikuorma kuitenkin ylittyy ja seurauksena on usein syövän kehittyminen.

Liikunta kuormittaa soluja monella tavalla

Vaikka hormeesi on terminä ollut olemassa jo 1940-luvulla, on se siirtynyt liikuntatieteilijöiden sanavarastoon vasta 2000-luvun alussa. Jo pitkään on kuitenkin tunnustettu, että liikuntaa pakottaa solut tuottamaan energiaa tehokkaammin, mikä puolestaan lisää muun muassa oksidatiivista stressiä. Kasvanut oksidatiivinen stressi voi puolestaan vaurioittaa solun osia ja DNA:ta haitaten solun toimintaa. Miksi tämä olisi keholle eduksi?

Liikunta saa kehossa aikaan oksidatiivisen stressin ohella monenlaisia muita stressitekijöitä. Se tuottaa esimerkiksi lämpöstressiä sekä aineenvaihdunnallista ja mekaanista stressiä. Nämä yhdessä aktivoivat useita eri signaalireittejä lihasten aineenvaihdunnasta luuston kuormitukseen, aina suoliston ja aivojen toimintaan asti, mahdollistaen liikuntaan liittyvät vasteet elimistössä.

Salaisuus piileekin siinä, että rasitus aktivoi myös elimistön puolustusmekanismeja. Esimerkiksi oksidatiivista stressiä vastaan taisteleva antioksidanttikoneisto käynnistyy ja varautuu siihen, että lähdet pian uudelle juoksulenkille. Samalla elimistö tulee varautuneeksi myös muihin, samantyyppisiä vaurioita aiheuttavien stressitekijöiden kuormitukseen. Lopputuloksena elimistö on paremmin suojautunut esimerkiksi syövän kehittymiseltä. Liikunnan useita eri syöpiä estävä vaikutus voikin tulla osin hormeesin kautta.

Hormeesiteoria selittää myös sen, miksi antioksidanttien nauttiminen ei aina ole eduksi – ne voivat häiritä liikuntavasteen syntymistä ehkäisemällä happiradikaalien muodostumista. Kehon omien, luontaisten puolustusmekanismien aktivoituminen voikin olla olennaista sekä liikuntavasteen että liikunnan terveyshyötyjen kannalta.

Riittävä liikunta edistää terveyttä hormeesin avulla

Kuten D-vitamiini, liikunta edistää terveyttä oikeanlaisina annoksina nautittuna. Liian vähäisellä liikunnalla ei saavuteta liikunnan kaikkia terveyshyötyjä ja toisaalta liian raskas liikunta voi tuottaa terveydelle haitallisia vaikutuksia, kuten rasitusvammoja ja rytmihäiriöitä. Hormeesi on yhdistetty myös elinikään. Elimistön sopiva kuormitus vaikuttaisi tuovan lisää elinvuosia todennäköisesti juuri parantuneen kuormitukseen varautumisen vuoksi. Kuten edellä mainittu, liikunta voi myös ennaltaehkäistä tiettyjen syöpien ja monien muiden sairauksien ilmenemistä tuoden näin lisää terveitä elinvuosia.

Se, mikä annos liikuntaa on kullekin sopiva, riippuu todennäköisesti ihmisen omasta sen hetkisestä kuntotasosta ja perimästä. Mikäli on korona-aikana viettänyt päivät pääosin istuen, kannattaa kehoa lähteä totuttamaan liikuntaan vähitellen. Sitä mukaa kun keho sopeutuu liikuntaan, rasitusta voi ja kannattaakin lisätä, ja kehittää näin kuntoa. Sen lisäksi, että fyysinen ja psyykkinen hyvinvointi paranevat, kasvaa myös elimistön vastustuskyky muita stressitekijöitä kohtaan.

Lähteet:

  •  Andersen, K., Farahmand, B., Ahlbom, A., Held, C., Ljunghall, S., Michaelsson, K., et al. (2013). Risk of arrhythmias in 52 755 long-distance cross-country skiers: A cohort study. European Heart Journal, 34(47), 3624-3631.
  • Lee, I. M., Hsieh, C. C., & Paffenbarger, R. S. (1995). Exercise intensity and longevity in men. the harvard alumni health study. Jama, 273(15), 1179-1184.
  • Mattson, M. P. (2008). Hormesis defined. Ageing Research Reviews, 7(1), 1-7.
  • Peake, J. M., Markworth, J. F., Nosaka, K., Raastad, T., Wadley, G. D., & Coffey, V. G. (2015). Modulating exercise-induced hormesis: Does less equal more? Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md.: 1985), 119(3), 172-189.
  • Radak, Z., Chung, H. Y., Koltai, E., Taylor, A. W., & Goto, S. (2008). Exercise, oxidative stress and hormesis. Ageing Research Reviews, 7(1), 34-42.
  • Ristow, M., Zarse, K., Oberbach, A., Kloting, N., Birringer, M., Kiehntopf, M., et al. (2009). Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106(21), 8665-8670.
  • Calabrese, E. J., Dhawan, G., Kapoor, R., Iavicoli, I., & Calabrese, V. (2015). What is hormesis and its relevance to healthy aging and longevity? Biogerontology, 16(6), 693-707.
  • Ji, L. L., Dickman, J. R., Kang, C., & Koenig, R. (2010). Exercise-induced hormesis may help healthy aging. Dose-Response : A Publication of International Hormesis Society, 8(1), 73-79.

Biologinen ikä – millä mittarilla lähimmäs totuutta?

Ihmisen biologista ikää voidaan mitata monenlaisilla mittareilla. Mitä useampaa mittaustapaa hyödynnetään, sitä lähemmäs totuutta todennäköisesti päästään. Viimeaikaiset tutkimukset ovat onnistuneet yhdistämään myös psyykkisen terveyden biologisiin vanhenemisprosesseihin.

Biologista ikää voidaan mitata monin keinoin. Mutta mikä on ylitse muiden? Kuva: Unsplash.

Biologisen iän mittarit pyrkivät mittaamaan kehon todellista ikää, joka voi poiketa suurestikin omasta kalenteri-iästä. Tunnetuimmat biologisen iän mittarit perustuvat DNA:n tiettyjen kohtien merkkiaineiden, eli metylaation mittaamiseen. Muitakin vaihtoehtoja biologisen iän mittaamiseen on, ja uusia menetelmiä hiotaan jatkuvasti. Yksittäiset tutkimukset keskittyvät yleensä kuitenkin mittaamaan biologista ikää vain yhdellä tavalla, mikä voi antaa virheellisen kuvan kehon todellisesta iästä.

Eri mittari, eri arvio iästä

Nykyiset biologisen iän mittaustavat voidaan jakaa viiteen eri kategoriaan: telomeerien pituuden, epigeneettisten muutosten, geenien tai proteiinien ilmenemisen ja aineenvaihdunnan tuotteiden mittaamiseen. Alla käyn lyhyesti läpi jokaisen menetelmän mittausperiaatteen.

Telomeerien pituuden mittaaminen tehdään tyypillisimmin veren valkosoluista. Tällöin mitataan DNA-juosteiden päässä olevien toistojaksojen pituutta. Mitä lyhempi telomeeri, sitä useammin solu on jakautunut, ja sitä vanhempi se on.

Epigeneettisten muutosten mittaamiseen on kehitetty useita eri algoritmeja, joita kutsutaan epigeneettisiksi kelloiksi. Menetelmässä mitataan tiettyihin DNA:n kohtiin kiinnittyneitä metyyliryhmiä. On havaittu, että DNA:n tiettyjen kohtien metylointi liittyy ikääntymiseen. Metyyliryhmän kiinnittyminen tiettyyn geeniin tyypillisesti hiljentää sen toiminnan.

Geenien ilmenemisen kokonaisuuden tutkiminen (traskriptomiikka) kertoo mitkä geenit näytteenottohetkellä ovat olleet aktiivisia. Tämä perustuu siihen, että tarkastellaan lähetti-RNA-molekyylejä, jotka välittävät geenien tiedon tuman DNA:sta toiminnalliseksi tuotteeksi. Lähetti-RNA:n lopputuote on tyypillisesti proteiini.

Proteiinien kokonaisuuden (proteomiikka) mittaaminen on idealtaan sama kuin geenien ilmenemisen, mutta nyt ollaankin kiinnostuneita lopputuotteesta, eli proteiinista. Nämä kaksi mittaustapaa voivat kuitenkin antaa hyvin eri tuloksen, sillä pelkkä lähetti-RNA:n määrä ei kerro vastaavan proteiinin määrää, sillä yksittäisestä lähetti-RNA:sta voidaan tuottaa koko joukko samaa proteiinia. Tällaisessa tilanteessa lähetti-RNA:n määrä on pieni, mutta vastaavan proteiinin suuri.

Aineenvaihduntatuotteiden kokonaisuutta (metabolomiikka) mitataan sitäkin tyypillisimmin verestä. Aineenvaihdunnan tuote eli metaboliitti on mikä tahansa yhdiste, joka osallistuu aineenvaihduntaan tai on sen tuote. Yksi metaboliittien mittaamisen hyödyistä on siinä, että metaboliitit ovat itsessään fysiologisesti merkittäviä viestin välittäjiä, toisin kuin edellä mainitut epäsuorasti elimistön tilasta kertovat mittarit, kuten lähetti-RNA:n määrä. Metaboliittien pitoisuudet kuitenkin vaihtelevat esimerkiksi iän ja elintapojen mukaan, mikä on huomioitava tulosten tulkinnassa.

Vaikka kaikki menetelmät tähtäävät biologisen iän selvittämiseen, tutkimuksissa nämä eri menetelmät eivät ole antaneet kovinkaan yhteneväisiä tuloksia. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että jos verestäsi mitattaisiin oma biologinen ikäsi viidellä eri tavalla, saisit viisi eri vastausta. Jokainen mittari siis mittaa hieman eri asiaa elimistön vanhenemisesta. Tämän vuoksi viimeaikaisissa tutkimuksissa on pyritty yhdistämään useampaa eri mittaria toisiinsa, jotta ihmisen kehon tilasta saataisiin kokonaisvaltaisempi kuva.

Biologiset kellot mittaavat ikääntymisen eri puolia

Useat tutkimukset ovat osoittaneet, ettei telomeerien pituudella ja epigeneettisillä muutoksilla ole vahvaa yhteyttä. Ne siis kuvaavat ikääntymistä eri tavoin. Sen sijaan epigeneettisten kellojen ja geenien ilmenemisen on havaittu olevan yhteydessä toisiinsa, mikä on loogista, sillä metylaatio vaikuttaa geenien toimintaan. Osa ikääntymisen mittareista voi siis antaa samansuuntaisen tuloksen, vaikka keskittyvätkin eri solutason ilmiöihin.

Vastikään julkaistussa tutkimuksessa hyödynnettiin kaikkia viittä biologisen iän määritysmenetelmää. Tulokseksi saatiin, että biologista ikää eniten lisäsivät miessukupuoli, tupakointi, korkea kehonpainoindeksi (BMI) ja metabolinen syndrooma ja masennus. Kaikki edellä mainitut ovat tunnetusti elinikää lyhentäviä tekijöitä. Tässä yhteydessä COVID-19-rokotusten yhteydessä Twitterissä leviävä lause ”COVID-19-rokotus ei muuta DNA:tasi – tupakointi muuttaa” on enemmän kuin ajankohtainen. Kiinnostavaa kyllä, myös masennus pystyttiin yhdistämään useisiin solutason ikääntymisprosesseihin.

Ei ole siis suinkaa yhdentekevää, millä mittarilla biologista ikää mitataan. Lisäksi on huomioitava, että suurin osa tutkimuksista tehdään verestä (seerumi, veren valkosolut), jolloin ei myöskään päästä kiinni siihen, millä nopeudella eri kudokset (esimerkiksi aivot, lihakset, maksa) vanhenevat.

Vaikuttaa kuitenkin siltä, että useaa eri mittaustapaa yhdistämällä saadaan kokonaisvaltaisempi kuva kehon vanhenemisprosesseista, jolloin myös biologisessa iässä päästään lähemmäs totuutta.


Lähteet:

  • Belsky, D. W., Moffitt, T. E., Cohen, A. A., Corcoran, D. L., Levine, M. E., Prinz, J. A., et al. (2018). Eleven telomere, epigenetic clock, and biomarker-composite quantifications of biological aging: Do they measure the same thing? American Journal of Epidemiology, 187(6), 1220-1230.
  • Han, L. K. M., Aghajani, M., Clark, S. L., Chan, R. F., Hattab, M. W., Shabalin, A. A., et al. (2018). Epigenetic aging in major depressive disorder. The American Journal of Psychiatry, 175(8), 774-782.
  • Jansen, R., Han, L. K., Verhoeven, J. E., Aberg, K. A., van den Oord, E C, Milaneschi, Y., et al. (2021). An integrative study of five biological clocks in somatic and mental health. eLife, 10, 10.7554/eLife.59479.
  • Jylhava, J., Pedersen, N. L., & Hagg, S. (2017). Biological age predictors. EBioMedicine, 21, 29-36.
  • Li, X., Ploner, A., Wang, Y., Magnusson, P. K., Reynolds, C., Finkel, D., et al. (2020). Longitudinal trajectories, correlations and mortality associations of nine biological ages across 20-years follow-up. eLife, 9, 10.7554/eLife.51507.
  • Marioni, R. E., Harris, S. E., Shah, S., McRae, A. F., von Zglinicki, T., Martin-Ruiz, C., et al. (2018). The epigenetic clock and telomere length are independently associated with chronological age and mortality. International Journal of Epidemiology, 45(2), 424-432.
  • Walker, E. R., McGee, R. E., & Druss, B. G. (2015). Mortality in mental disorders and global disease burden implications: A systematic review and meta-analysis. JAMA Psychiatry, 72(4), 334-341.
  • Metabolomiikka – lääketieteellisen tutkimuksen uusi työkalu (duodecimlehti.fi)

Auttaako liikunta karistamaan vanhat solut kehosta?

Ikääntyminen tuo mukanaan monia haasteita, joista krooniset sairaudet ovat yksi elinikää selvästi lyhentävä riskitekijä. Näiden sairauksien synnyn taustalla ovat muuan muassa elimistöön kertyvät toimimattomat solut. Auttaisiko liikunta karistamaan elimistöstä solut, joiden parasta-ennen päiväys on jo hyvän aikaa sitten ohitettu?

Auttaisiko riittävä vauhti ja ärhäkkä toppapuku karistamaan vanhat solut kehosta? Kuva: Unsplash

Ikääntyessä kehossamme olevien vanhojen, toimimattomien solujen määrä kasvaa. Puhutaan senesensseistä, eli vanhentuneista soluista. Kasvanut senesenssien solujen määrä on yhteydessä esimerkiksi tyypin 2 diabeteksen kehittymiseen. Tämän vuoksi tutkimuksissa on kiinnostuttu selvittämään, kuinka senesenssit solut saataisiin hallitusti poistettua kehosta.

Senolyysi siivoaa vanhentuneet solut pois

Kun solut tulevat vanhoiksi, niillä on kaksi pääasiallista kohtaloa: ne voidaan joko poistaa kehosta hallitusti (apoptoosi) tai ne voivat jäädä kehoon jakautumattomina, toimimattomina soluina (senesenssi). Miksi sitten kaikkia vanhentuneita soluja ei poisteta kehosta? Vaikka senesenssien solujen määrä voi vaikuttaa kroonisten sairauksien, kuten diabeteksen ja sarkopenian kehittymiseen, ne myös voivat estää syövän muodostumista. Senesenssien solujen kertyminen onkin osa luonnollista ikääntymisprosessia, ja niillä voi olla elimistön toimintakykyä ylläpitäviä tehtäviä.

Senesenssit solut ovat elimistössämme kuitenkin siitä ikäviä vieraita, että ne erittävät ympärilleen myös kudosten toimintaa heikentäviä aineita. Tähän ajatellaan perustuvan senesenssien solujen kroonisten sairauksien riskiä lisäävä ominaisuus. Ikääntymisen rinnalla epäterveelliset elintavat lisäävät senesenssien solujen määrää. Erityisen haitallisia tapoja ovat tupakointi, epäterveellinen ruokavalio ja liian vähäinen liikunta.

Senolyysillä tarkoitetaan vanhojen, toimimattomien solujen hallittua hävittämistä. Solujen senesenssi liittyy paitsi ikääntymisprosessiin, myös muihin elinikään liittyviin ilmiöihin, kuten kasvainten kehittymiseen ja kudosten korjausmekanismeihin. Niinpä solujen senesenssin hallitseminen voisi tuoda terveitä elinvuosia useamman eri mutkan kautta. Viime vuosina senolyyttisillä lääkkeillä on saatu lupaavia tuloksia tiettyjen kroonisten sairauksien hoidossa.

Liikunta vähentää senesenssien solujen määrää?

Liikunta on tehokas, turvallinen ja ennen kaikkea kustannustehokas keino useiden ikääntymiseen liittyvien sairauksien ennaltaehkäisyssä. Se auttaa painonhallinnassa, pitää kehon toimintakykyisenä ja ennaltaehkäisee kerralla useita eri sairauksia. Liian vähäinen liikunta puolestaan voi johtaa kiihtyneeseen ikääntymiseen ja useiden ikääntymiseen liittyvien sairauksien puhkeamiseen. Liikunnan on jo pitkään tiedetty olevan hyvä ikääntymistä hidastava lääke. Mutta kuinka se toimii?

Viime vuosina on havaittu, että liikunta voi vähentää senesenssien solujen merkkiaineita terveillä ihmisillä. Aktiivinen liikunta voi todennäköisesti vähentää vanhentuneita soluja useissa eri kudoksissa, edistäen koko kehon toimintaa. Mikä liikunnassa sitten saa vanhat solut häipymään takavasemmalle? Siinä missä liikunnan senolyyttisestä vaikutuksesta on varsin lupaavia tuloksia, ei syytä ilmiölle tunneta kovinkaan hyvin. Tiedetään, että liikunta voi vähentää muun muassa DNA-vaurioiden määrää, telomeerien kulumista, oksidatiivista stressiä ja kiihdyttää solujen autofagiaa eli puhdistuskoneistoa. Kaikki nämä mekanismit voivat auttaa pitämään senesenssien solujen määrän kurissa.

Kuinka paljon liikuntaa sitten on tarpeeksi? Tämä on yhä selvityksen alla. Todennäköistä on, että eri ihmisillä riittävän liikunnan kynnysarvo on erilainen johtuen muun muassa geeniperimästä ja muista elintavoista. Selvityksen alla on myös se, saadaanko liikunnasta samoja terveyshyötyjä senesenssin suhteen riippumatta iästä, terveydentilasta tai liikuntalajista (aerobinen vs. voimaharjoittelu). Liikunnan ohella tupakoinnin ja ylipainon välttäminen näyttäisivät olevan tehokkaita keinoja kehon solutason vanhenemisen hidastamisessa.

Lähteet:

  • Booth, F. W., Roberts, C. K., & Laye, M. J. (2012). Lack of exercise is a major cause of chronic diseases. Comprehensive Physiology, 2(2), 1143-1211.
  • Chen, X. K., Yi, Z. N., Wong, G. T., Hasan, K. M. M., Kwan, J. S., Ma, A. C., et al. (2021). Is exercise a senolytic medicine? A systematic review. Aging Cell, 20(1), e13294.
  • Munoz-Espin, D., & Serrano, M. (2014). Cellular senescence: From physiology to pathology. Nature Reviews.Molecular Cell Biology, 15(7), 482-496.
  • Rodier, F., & Campisi, J. (2011). Four faces of cellular senescence. The Journal of Cell Biology, 192(4), 547-556.
  • Song, Z., von Figura, G., Liu, Y., Kraus, J. M., Torrice, C., Dillon, P., et al. (2010). Lifestyle impacts on the aging-associated expression of biomarkers of DNA damage and telomere dysfunction in human blood. Aging Cell, 9(4), 607-615.
  • Liu, Y., Sanoff, H. K., Cho, H., Burd, C. E., Torrice, C., Ibrahim, J. G., et al. (2009). Expression of p16(INK4a) in peripheral blood T-cells is a biomarker of human aging. Aging Cell, 8(4), 439-448.

Resilienssi ja ikääntyminen

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Sini Siltasen (TtT, resilienssitutkija) kanssa.

Koronavuonna resilienssi on noussut jo lähes muotisanaksi – ja hyvästä syystä. Tyypillisesti resilienssillä tarkoitetaan psyykkistä palautumiskykyä vastoinkäymisistä. Hyvä resilienssi auttaa selviytymään elämän kolhuista ja pitää ihmisen toimintakykyisenä. Pitkä elinikä vaatii resilienssiä paitsi psyyken myös solutasolla.

Jos sinulla on hyvä resilienssi, saatat löytää onnea sieltä mistä muut eivät osaa katsoa. Kuva: Pixabay

Resilienssiä voidaan kuvata mielen sisukkuutena. Se pitää sisällään sekä mielen sinnikkyyden että joustavuuden, joita saatamme hyödyntää selvitäksemme haastavista tilanteista. Sinnikkyys saa meidät ponnistelemaan tavoitteidemme eteen ja joustavuus puolestaan auttaa keksimään uusia, vallitsevassa tilanteessa saavutettavampia tavoitteita. Psyykkisen resilienssin rinnalla on olemassa myös biologinen resilienssi, joka kuvaa kehomme kykyä palautua haasteista. Vaikka psyykkinen ja biologinen resilienssi kuvaavat samaa asiaa eri näkökulmista katsottuna, eivät ne aina kulje käsi kädessä.

Biologinen resilienssi – kehon sisukkuus

Resilienssistä voidaan puhua ikääntymisen yhteydessä myös solu- ja kudostasolla. Tällöin kyseessä on biologinen resilienssi, jolla viitataan kehon kykyyn palautua muutoksesta tai vauriosta. Tämän palautumiskyvyn heikkeneminen iän myötä johtaa moniin ikääntymiseen liittyviin ongelmiin.

Biologisen resilienssin vähenemisen voidaan katsoa johtuvan kolmesta eri ilmiöstä: ”varmuusvaraston” hupenemisesta (esim. kantasolut), virheiden karttumisesta (esim. mutaatiot) ja fysiologisten toimintojen ja vasteen hidastumisesta. Nämä muutokset johtavat kehon heikompaan kykyyn palautua lyhentäen elinikää.

Ikääntyminen heikentää biologista resilienssiä

Biologinen resilienssi vähenee iän myötä. Vanhemmat ihmiset siten palautuvat huonommin verrattuna nuorempiin koettuaan samanlaisen muutoksen ympäristössä. Esimerkiksi toipuminen leikkauksesta on hitaampaa ja epätäydellisempää 80-vuotiailla verrattuna nuoriin ihmisiin.

Biologisen resilienssin tehokkuutta voidaankin mitata sekä ajan (kuinka kauan leikkauksesta palautuminen kestää) ja toimintakyvyn (palautuuko toimintakyky ja fysiologia ennalleen) kautta. Näiden lisäksi biologista resilienssiä voidaan mitata niin solu-, elin-, systeemi- kuin koko kehon tasoilla. Solutasolla resilienssiä kuvaa esimerkiksi kyky ja nopeus korjata DNA:n vaurioita, elin- ja systeemitasolla voidaan mitata vaikkapa verensokerin palautumista sokerirasituskokeen aikana. Koko kehon palautumista kuvaa esimerkiksi edellä mainittu toipuminen leikkauksesta.

Koska resilienssi liittyy nimenomaan kykyyn palautua odottamattomista tilanteista kuten sairastumisesta, voi vähentynyt resilienssi lisätä kuolemanriskiä jopa ilman kroonisia sairauksia.

Psyykkinen ja biologinen resilienssi eivät aina kulje käsi kädessä

Siinä missä biologinen resilienssi vääjäämättä heikkenee iän myötä, ei psyykkinen resilienssi välttämättä noudata tätä kaavaa. On jopa mahdollista, että biologisen resilienssin pienentyessä henkilön psyykkinen resilienssi itse asiassa paranee. Ikääntyminen voi vahvistaa mielen sitkeyttä johtuen elämänkokemuksen karttumisesta ja paremmasta itsetunnosta sekä itsetuntemuksesta. Elämän varrella opitut tiedot ja taidot auttavat mieltämme sopeutumaan ja palautumaan myös tulevista haasteista.

Psyykkiseen resilienssiin vaikuttavat useat eri tekijät lähtien perimästä, kasvatuksesta ja ympäristöstä. Kuinka omaa resilienssiä sitten voisi kehittää ja ylläpitää vanhuudessa? Resilienssin vahvistumista auttaa esimerkiksi omien vahvuuksien tunnistaminen ja ympäristö, joka tukee omia taipumuksia kohdata ja päästä yli pettymyksistä. Kun oppii tunnistamaan omat vahvuudet ja toimintatavat, luottamus selviytymiseen ja pärjäämiseen on helpompi säilyttää myös elämän vastoinkäymisissä. Lisäksi on oleellista pitää yllä itselle tärkeitä ihmissuhteita, sillä ystäviltä ja perheenjäseniltä voi saada korvaamatonta tukea, lohtua ja käytännön apua heikolla hetkellä.

Biologiseen resilienssiin on yritetty vaikuttaa monin keinoin ja tutkimukset jatkuvat yhä. Tällä hetkellä paras ja turvallisin keino pitää yllä oman kehon resilienssiä ovat terveellinen ruokavalio ja riittävä liikunta. Runsaasti kasviksia ja marjoja sisältävä ruokavalio auttaa pienentämään elimistön oksidatiivista stressiä, jolloin solutason vaurioita ei synny niin tiuhaan. Liikunta puolestaan auttaa muun muassa parantamaan lihasten kantasolujen toimintaa ja pitää yllä koko kehon toimintakykyä.

Vaikka psyykkinen ja biologinen resilienssi eivät aina kulje käsi kädessä, psyykkinen resilienssi voi osaltaan vaikuttaa kehon hyvinvointiin ja päinvastoin. Psyykkisen resilienssin on esimerkiksi todettu olevan yhteydessä liikkumiskykyyn ja arjen aktiivisuuteen. Arjen aktiivisuus pysyy yllä liikkumisvaikeuksistakin huolimatta, kun mieleltään sisukkaat henkilöt eivät luovuta, vaan alkavat puuhastella enemmän kotona tai lähialueilla. Psyykkinen ja biologinen resilienssi voivat näin tukea toisiaan ylläpitäen mielen ja kehon toimintakykyä.

Lähteet:

  • Siltanen, S., Rantanen, T., Portegijs, E., Tourunen, A., Poranen-Clark, T., Eronen, J., et al. (2019). Association of tenacious goal pursuit and flexible goal adjustment with out-of-home mobility among community-dwelling older people. Aging Clinical and Experimental Research, 31(9), 1249-1256.
  • Siltanen, S., Tourunen, A., Saajanaho, M., Palmberg, L., Portegijs, E., & Rantanen, T. (2020). Psychological resilience and active aging among older people with mobility limitations. European Journal of Ageing, 1-10.
  • Ukraintseva, S., Arbeev, K., Duan, M., Akushevich, I., Kulminski, A., Stallard, E., et al. (2020). Decline in biological resilience as key manifestation of aging: Potential mechanisms and role in health and longevity.Mechanisms of Ageing and Development, 194, 111418.
  • Rantanen, T., Saajanaho, M., Karavirta, L., Siltanen, S., Rantakokko, M., Viljanen, A., et al. (2018). Active aging – resilience and external support as modifiers of the disablement outcome: AGNES cohort study protocol. BMC Public Health, 18(1), 565-018.
  • Hadley, E. C., Kuchel, G. A., Newman, A. B., & Workshop Speakers and Participants. (2017). Report: NIA workshop on measures of physiologic resiliencies in human aging. The Journals of Gerontology.Series A, Biological Sciences and Medical Sciences, 72(7), 980-990.
  • Whitson, H. E., Duan-Porter, W., Schmader, K. E., Morey, M. C., Cohen, H. J., & Colon-Emeric, C. S. (2016). Physical resilience in older adults: Systematic review and development of an emerging construct.The Journals of Gerontology.Series A, Biological Sciences and Medical Sciences, 71(4), 489-495.
  • mieli.fi/fi/mielenterveys/vaikeat-elämäntilanteet/sairastuminen-voi-olla-kriisi/mitä-resilienssi
  • http://www.helsinki.fi/fi/uutiset/koulutus-kasvatus-ja-oppiminen/mita-resilienssi-on

Kun kehon jätehuolto jää eläkkeelle – autofagia ja vanheneminen

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Jaakko Hentilän (LitT, liikuntafysiologi) kanssa.

Autofagia on elimistön keino hankkiutua eroon vanhoista solujen osista. Prosessi on erittäin tarpeellinen kehon normaalille toiminnalle. Ikääntyessä tämä herkkä järjestelmä voi kuitenkin ryhtyä reistailemaan, jolloin soluihin alkaa kertyä haitallisia aineita. Tehoton tai epätavallisesti toimiva autofagia on monen vanhenemiseen liittyvän sairauden yhteinen piirre. Tämän vuoksi autofagian tehostaminen tai hienosäätö voisi olla ratkaisu paitsi sairauksien ennaltaehkäisemiseen ja hoitoon, myös toimintakykyisempään vanhenemiseen.

Kun kehoa ei enää nappaa kierrättäminen, kiihtyy vanheneminen. Kuva: Pixabay

Autofagiaa voidaan kuvata kehon sisäiseksi kierrätysjärjestelmäksi. Sen avulla soluihimme kertyvä tarpeettomaksi käynyt materiaali siivotaan pois. Autofagia on tärkeä osa myös taistelussa monia vanhenemiseen liittyviä sairauksia, kuten Alzheimerin tautia vastaan, jonka yhtenä syntymekanismina voi olla huonosti toimivan materiaalin kasaantuminen soluihin.

Autofagia onkin viime vuosina tunnustettu useiden sairauksien, kuten tyypin 2 diabeteksen, Alzheimerin ja Parkinsonin tautien keskeiseksi mekanismiksi, ja autofagian toiminnan selvittämisestä myönnettiin jopa lääketieteen nobel vuonna 2016. Toiveena on, että autofagian lainalaisuuksien tunteminen mahdollistaisi useiden ikääntymiseen liittyvien sairauksien synnyn selvittämisen ja sitä kautta niiden ennaltaehkäisyn ja hoidon.

Soluilla on kaksi päätoimista kierrätysjärjestelmää

Soluillamme on autofagian lisäksi toinen päätoiminen kierrätysjärjestelmä, joka vastaa yksinomaan proteiinien eli valkuaisaineiden hajottamisesta. Tämän järjestelmän nimi on ubikitiini-proteasomi-järjestelmä. Huonosti toimivien proteiinien kierrättäminen on erityisen tärkeää sen vuoksi, että hyvin toimivat proteiinit ovat elinehto solun toimintakyvyn kannalta. Sen lisäksi, että vahingoittuneet proteiinit eivät toimi oikein, ne ovat alttiita muodostamaan soluihin kertymiä, jotka ovat myrkyllisiä soluille. Näitä solun proteiinikertymiä esiintyy monissa sairauksissa kuten Alzheimerin taudissa.

Toisin kuin ubikitiini-proteasomi-järjestelmä, autofagia on monipuolisempi kierrätysjärjestelmä, jonka avulla solut muun muassa säätelevät ravinnetasapainoaan ja hajottavat vahingoittuneita soluelimiä mukaan lukien proteiineja. Kierrätykseen joutava materiaali joutuu ensin autofagosomiksi kutsuttuun kalvolla rajattuun rakkulaan, eräänlaiseen kuplaan. Tämä kupla sitten yhdistyy solujen jätelaitosten, eli hajottavien entsyymejä sisältävien lysosomien kanssa, pilkkoen saaliiksi saamansa rakennelman pieniin osiin. Nämä hajotustuotteet voidaan edelleen kierrättää joko solun rakennusprojekteihin tai energiantuotantoon.

Solujen siivouskoneisto laiskistuu vanhetessa

Autofagia näyttäisi vähenevän vanhetessa. Tarpeettomien ja toimimattomien molekyylien kertyminen soluun voi jo itsessään edistää vanhenemista. Kuten edellä mainittiin, tehoton autofagia voi myös altistaa monille sairauksille. Mitä pidempään solujen autofagia saadaan pidettyä aktiivisena, sitä tehokkaammin myös ikääntymistä ja siihen liittyviä sairauksia voitaneen hidastaa. Autofagian lääkkeellinen muokkaaminen voisi siten auttaa meitä myös elämään terveenä pidempään.

Toistaiseksi tehokkain tunnettu keino aktivoida autofagiaa on elinikää tutkitusti pidentävä, joskin pitkäaikaisista terveysvaikutuksistaan kiistelty kalorirajoitteinen ruokavalio. Näin pitkälle ei kuitenkaan ole välttämätöntä mennä, vaan omien solujensa puhtaanapitoa voi edesauttaa myös terveellisellä ravinnolla. Esimerkiksi marjat ja hedelmät aktivoivat autofagiaa. Myös liikunnan on havaittu lisäävän autofagosomien määrää lihaksissa, mikä voi osaltaan ylläpitää lihasten terveyttä.

Tulevaisuudessa olisi tärkeä tutkia miten elintavoilla voidaan vaikuttaa eri kudosten autofagiaan. Vielä ei esimerkiksi tunneta täysin, miten elintavat ja ikääntyminen yhdessä vaikuttavat aivojen hermosolujen autofagiaan. Autofagian heikentyneellä toiminnalla on nimittäin havaittu erittäin haitallisia vaikutuksia juuri aivojen toimintakykyyn. Eläintutkimusten perusteella liikunta näyttäisi tehostavan autofagiaa lihasten lisäksi myös aivoissa, mikä puolestaan voi ehkäistä ikääntymiseen liittyvää aivojen rappeutumista. Yksi liikunnan aivoja suojaava mekanismi saattaakin kulkea juuri autofagian kautta.

Tulevaisuus näyttää, missä määrin autofagiaa voidaan muokata pitkän ja terveen eliniän palvelukseen.

Lähteet:

  • Hentilä, J., Hulmi, J. J., Laakkonen, E. K., Ahtiainen, J. P., Suominen, H., & Korhonen, M. T. (2020). Sprint and strength training modulates autophagy and proteostasis in aging sprinters. Medicine and Science in Sports and Exercise, 52(9), 1948-1959.
  • Barbosa, M. C., Grosso, R. A., & Fader, C. M. (2019). Hallmarks of aging: An autophagic perspective. Frontiers in Endocrinology, 9, 790.
  • Boya, P., Reggiori, F., & Codogno, P. (2013). Emerging regulation and functions of autophagy. Nature Cell Biology, 15(7), 713-720.
  • Fan, J., Kou, X., Jia, S., Yang, X., Yang, Y., & Chen, N. (2016). Autophagy as a potential target for sarcopenia. Journal of Cellular Physiology, 231(7), 1450-1459.
  • Mehrpour, M., Esclatine, A., Beau, I., & Codogno, P. (2010). Autophagy in health and disease. 1. regulation and significance of autophagy: An overview. American Journal of Physiology.Cell Physiology, 298(4), C776-85.
  • Rubinsztein, D. C., Marino, G., & Kroemer, G. (2011). Autophagy and aging. Cell, 146(5), 682-695.
  • https://yle.fi/uutiset/3-9206454
  • Andreotti, D. Z., Silva, J. D. N., Matumoto, A. M., Orellana, A. M., de Mello, P. S., & Kawamoto, E. M. (2020). Effects of physical exercise on autophagy and apoptosis in aged brain: Human and animal studies. Frontiers in Nutrition, 7, 94.
  • He, C., Sumpter, R., & Levine, B. (2012). Exercise induces autophagy in peripheral tissues and in the brain. Autophagy, 8(10), 1548-1551.

Soluista karanneen DNA:n määrä ennustaa elinikää

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Laura Kanasen (FT, biogerontologi) kanssa.

Perimä on säilötty jokaiseen soluumme DNA:n muodossa. Ihmisillä DNA:ta suojaa soluissa tumakotelo. Joissain tilanteissa DNA:ta kuitenkin päätyy solun ulkopuolelle. Tämä solunulkoisen DNA:n määrä vaikuttaa olevan hyvä ennustamaan elinikää.

DNA:kin  ottaa välillä hatkat. Kuva: Pixabay

DNA:n tehtävä on säilyttää perimä mahdollisimman muuttumattomana. Ihmisillä ja muilla aitotumallisilla DNA:ta suojaa tumakotelo, joka rajaa solun ytimen muusta solusta erilleen. DNA:ta kuitenkin päätyy kehon erilaisissa toiminnoissa solun sisältä myös solunulkoiseksi DNA:ksi. Joskus DNA tosiaan karkaa solusta, mutta sen poistuminen solusta voi olla myös hallittua.

Meillä jokaisella on veressä solunulkoista DNA:ta. Vasta sen kohonnut määrä liittyy terveysongelmiin. Verenkierrossa kulkevaa solunulkoista DNA:ta voidaan hyödyntää paitsi sairauksien diagnosoinnissa myös eliniän ennustamisessa.

Miksi DNA karkaa solun sisältä?

Nykytietämyksen valossa DNA itsessään ei ole aktiivinen toimija soluissamme. DNA:n tehtävänä on olla ohjeena solun rakennusosien valmistamiselle. Arkielämässä DNA:ta voidaan verrata keittokirjaan, joka sisältää ohjeet moniin eri ruokiin, mutta tarvitsee kokin ja sopivat ainekset, jotta ruuat voidaan valmistaa.

Aitotumallisilla eliöillä DNA oleilee tuman ulkopuolella ainoastaan solun jakautuessa, jolloin tumakotelo hajoaa, ja tyypillisesti muodostuu kaksi identtistä tytärsolua. Näin ollen yksi selkeä syy DNA:n päätyä solun ulkopuolelle liittyy solun hallittuun hajoamiseen. Toisaalta solunulkoisen DNA:n määrä kasvaa selkeästi esimerkiksi hyvin vakavissa ruumiinvammoissa, joissa on tapahtunut mittavia kudosvaurioita. Solunulkoisen DNA:n määrän kasvu liittyy siis myös hallitsemattomaan kudosten ja solujen hajoamiseen.

Nykyisin uskotaan myös, että toimivat solut voivat vapauttaa DNA:ta verenkiertoon osana immuunipuolustusta. DNA voikin toimia immuunipuolustusta aktivoivana vaaran signaalina. On myös mahdollista, että kohonnut solunulkoisen DNA:n määrä on seurausta sen tehottomasta poistamisesta verenkierrosta.  

Solunulkoinen DNA ja sairaudet

Solunulkoinen DNA on lupaava, yksinkertainen merkkiaine sydän- ja verisuoniterveyden arvioimiseen. DNA:n määrä veressä kohoaa vakavissa sydäntautitiloissa merkittävästi ja ennustaa, miten tauti etenee. Kohonneen solunulkoisen DNA:n on havaittu liittyvän myös moniin sydän- ja verisuonitautiriskistä kertoviin tekijöihin, kuten korkeaan verenpaineeseen, terveydelle haitallisiin veren rasva-arvoihin ja tulehdukseen.

Myös syövänhoitoon kehitetään jatkuvasti uutta, helposti kerättäviin näytteisiin perustuvaa diagnostiikkaa. Kudosnäytteiden kerääminen on kehoon kajoavaa, eikä sitä voida toistaa yhtä usein kuin vaikkapa verinäytteenottoa. Verinäytettä, eli nestebiopsiaa onkin kehitetty kudospohjaisten analyysien tueksi. Verenkierrosta mitattavan solunulkoinen DNA sisältää DNA:ta useista eri kudoslähteistä. Syöpäpotilailla kiinnostuksen kohteena on yksinomaan syöpäsoluista peräisin oleva solunulkoinen DNA, joka voi auttaa diagnosoimaan ja tyypittämään kehossa olevan syövän sen sijainnista riippumatta.

Näiden lisäksi kohonneen solunulkoisen DNA:n määrän on havaittu muun muassa ennustavan kuolleisuutta tehohoidossa ja verenmyrkytyksen yhteydessä. Myös vanhenemisen myötä esiintyvässä hauraus-raihnaus-oireyhtymän (engl. frailty) yhteydessä solunulkoisen DNA:n määrä on kohonnut.

Solunulkoinen DNA eliniän ennustajana

Ottaen huomioon, että suurempi solunulkoisen DNA:n määrä on niin selvästi merkki sairaudesta, ei liene yllättävää, että solunulkoisen DNA:n määrä ennustaa myös kuolleisuutta normaaliväestössä. Solunulkoisen DNA:n on havaittu ennustavan elinikää niin keski-ikäisillä kuin hyvin iäkkäilläkin ihmisillä. Vaikka korkea solunulkoisen DNA:n määrä liittyy moniin sydän- ja verisuonitauteihin ja niiden riskitekijöihin, ennustaa solunulkoisen DNA:n määrä kuolleisuutta riippumatta siitä, onko ihmisellä kyseinen sairaus vai ei. Solunulkoinen DNA näyttäisikin olevan muista terveysmuuttujista riippumaton, itsenäinen eliniän ennustaja.

Solunulkoinen DNA voi olla tulevaisuudessa hyödyllinen merkkiaine kertomaan useista terveysriskeistä. Solunulkoisen DNA:n etuna on, että se pystytään mittaamaan verestä nopeasti ja edullisesti. Menetelmä vaatii kuitenkin yhä kehittämistä ja lisää laajoja tutkimuksia.

Tällä hetkellä tutkitaan tarkemmin sitä, mikä tarkalleen ottaen on normaalin ja ongelmallisen solunulkoisen DNA:n määrän raja, ja sitä, voiko solunulkoinen DNA edesauttaa tiettyjen sairauksien kehittymistä. On silti pidettävä mielessä, että yksittäinen merkkiaine harvoin riittää kokonaisvaltaiseen terveydentilan arvioimiseen. Solunulkoisen DNA:n määrä voisi kuitenkin toimia tärkeänä osana laajempaa merkkiaineiden kokoelmaa, jolla terveyttä arvioidaan.

Lähteet:

  • Kananen, L., Hurme, M., Jylha, M., Harkanen, T., Koskinen, S., Stenholm, S., et al. (2020). Circulating cell-free DNA level predicts all-cause mortality independent of other predictors in the health 2000 survey. Scientific Reports, 10(1), 13809-020.
  • https://www.duodecimlehti.fi/duo12134
  • Jylhava, J., Lehtimaki, T., Jula, A., Moilanen, L., Kesaniemi, Y. A., Nieminen, M. S., et al. (2014). Circulating cell-free DNA is associated with cardiometabolic risk factors: The health 2000 survey. Atherosclerosis, 233(1), 268-271.
  • Jylhava, J., Nevalainen, T., Marttila, S., Jylha, M., Hervonen, A., & Hurme, M. (2013). Characterization of the role of distinct plasma cell-free DNA species in age-associated inflammation and frailty. Aging Cell, 12(3), 388-397.
  • Polina, I. A., Ilatovskaya, D. V., & DeLeon-Pennell, K. Y. (2020). Cell free DNA as a diagnostic and prognostic marker for cardiovascular diseases. Clinica Chimica Acta; International Journal of Clinical Chemistry, 503, 145-150.
  • Schwarzenbach, H., Hoon, D. S., & Pantel, K. (2011). Cell-free nucleic acids as biomarkers in cancer patients.Nature Reviews.Cancer, 11(6), 426-437.
  • Song, H., & Cheng, X. W. (2014). Circulating cf-DNA: A promising, noninvasive tool for assessment of early cardio-metabolic risk. Atherosclerosis, 233(1), 307-309.
  • van der Vaart, M., & Pretorius, P. J. (2008). Circulating DNA. its origin and fluctuation. Annals of the New York Academy of Sciences, 1137, 18-26.