Avainsana: perimä

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 ajatus mitokondrioihin liittyvästä vanhenemisen mekanismista 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.

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.

Kehon eri DNA-yhteisöt ja elinikä

On yleisesti tunnettua, että perimä vaikuttaa elinikään. Perimällä viitataan yleensä solumme tumassa olevaan DNA:han, mutta kehossamme on todellisuudessa kolme hyvin erilaista DNA-yhteisöä. Nämä eri DNA-yhteisöt toimivat vuorovaikutuksessa keskenään. Vai yhden DNA-sisältöön voit omalla toiminnallasi vaikuttaa.

Perimän eliksiirit tulevat kolmessa pullossa. Kuva: Pixabay

Perimämme on kirjattu DNA-molekyyleihin. Suurin osa solujemme DNA:sta on tuman kromosomeissa olevaa DNA:ta, josta puolet perimme isältä ja puolet äidiltä. Tämän lisäksi soluissa on mitokondriaalista DNA:ta, jonka perimme yksinomaan äidiltä. Kolmannen DNA-yhteisön muodostavat suolistossamme elävät mikrobit. Nämä kolme DNA-yhteisöä muodostavat koko kehossa olevan perimän, joka puolestaan vaikuttaa sairastumisalttiuteen ja elinikään.

Kromosomit kertovat sukusi tarinan

Identtisiä kaksosia lukuun ottamatta meistä jokaisella on ainutkertainen perimä. Perimämme on syntynyt munasolun ja siittiön yhdistyessä, jolloin vanhempiemme geenit yhdistyivät muodostaen uuden yksilön. Koska ihmisellä on 46 kromosomiparia, voi näistä syntyä lukemattomia erilaisia geneettisiä yhdistelmiä uuden ihmisen aluksi.

Saamamme perimä määrää suoraan tiettyjä ominaisuuksiamme. Esimerkiksi silmien väri määräytyy geenien perusteella ilman ympäristön vaikutusta. Sen lisäksi perimä asettaa tietyt rajat useille eri ominaisuuksille, jotka eivät ole pelkästään geeneistä riippuvaisia. Sinulla voi olla esimerkiksi perinnöllinen alttius sydän- ja verisuonitaudeille, mutta jos syöt terveellisesti, liikut riittävästi ja pysyttelet normaalipainossa, ei tämä tauti välttämättä koskaan puhkea. Eliniästä geenit määräävät arviolta noin neljänneksen.

Oman perimän tunteminen voi edesauttaa myös pitkän iän tavoittelua. Mikäli suvussa kulkee esimerkiksi elintapoihin vahvasti liittyviä sairauksia, voi niitä pyrkiä välttämään terveellisillä elintavoilla. Myös suvussa mahdollisesti kulkevat syöpäriskit on hyvä tiedostaa, jolloin voi tehostaa tarkkailua esimerkiksi iho- tai rintasyövän varalta. Tulevaisuudessa geenitietoja tullaan todennäköisesti hyödyntämään yhä enemmän erityisesti sairausriskien arvioimisessa, jolloin saamme entistä tarkempaa tietoa perimästämme.

Mitokondriaalinen perimä kulkee äidiltä lapselle

Mitokondriot ovat monin tavoin poikkeuksellisia soluelimiä. Ne ovat välttämättömiä solujen toiminnalle tuottaen suurimman osan solun tarvitsemasta energiasta. Lisäksi ne ovat soluelimistä ainoita, jotka sisältävät omaa DNA:ta. Koska mitokondriot peritään äidiltä, äidin elinikä vaikuttaa isän elinikää enemmän lapsen pitkäikäisyyteen. Vaikka mitokondrioissa on tieto osalle niiden rakennusosista, suurin osa niiden perimästä on peräisin tumasta. Näin ollen myös isän perimällä on merkitystä mitokondrioiden toiminnalle.

Mitokondrion oman perimän ajatellaan olevan seurausta sen syntytavasta – uskotaan, että elämän kehittyessä aitotumallinen solu on nielaissut sisäänsä bakteerin, joka sittemmin kehittyi solun sisällä symbioosissa eläväksi mitokondrioksi. Tässä yhteistyössä mitokondrio tuottaa solulle energiaa ja solu tarjoaa mitokondriolle sopivan elinympäristön. Useat asiat tukevat tätä teoriaa: mitokondriot ovat samankokoisia kuin bakteerit, niillä on oma perimä, ja ne kykenevät lisääntymään itsenäisesti jakautumalla. Tällainen bakteerin kumppanikseen ottanut solu on ollut toiminnaltaan ylivertainen muihin soluihin nähden, ja luonnonvalinta on suosinut niiden lisääntymistä. Nykyisin kaikissa soluissamme punasoluja lukuun ottamatta on mitokondrioita.

Mitokondrioiden syntytarina selittää myös sen, miksi niiden on havaittu olevan tuman DNA:ta alttiimpia mutaatioille. Mitokondrioiden DNA:n korjauskoneisto on nimittäin huomattavasti heikompi kuin aitotumallisen solun tumassa oleva koneisto. Heikon korjauskoneiston lisäksi mitokondriot kuormittuvat oksidatiivisesta stressistä, jota syntyy energiantuotannon yhteydessä. Eläinmalleilla on havaittu, että puutokset mitokondrioiden DNA:n korjauskoneistossa lyhentävät elinikää.

Mitokondrioiden perimä voidaan jakaa sen geneettisen materiaalin mukaan eri haplotyyppeihin. Eri haplotyyppien on havaittu olevan yhteydessä useisiin sairauksiin. Kuten blogin ensimmäisessä tekstissä on kerrottu, tietty haplotyyppi voi myös edesauttaa pitkäikäisyyttä. Erikoista kyllä, eri haplotyyppien rikastuminen ikäihmisiin vaikuttaa olevan riippuvaista ihmisryhmästä – mikä lisää elinikää Suomessa, ei välttämättä tee sitä muissa maissa. Tämä ilmiö johtunee erilaisen elinympäristön lisäksi siitä, että mitokondriaalinen DNA toimii kehossa aina yhdessä elimistön muun DNA:n kanssa.

Suolistomikrobit tuovat oman perimänsä osaksi sinua

Suolistomikrobeja ovat esimerkiksi bakteerit, hiivat ja virukset, joita on kehossamme jopa noin 1,5 kiloa. Suolistomikrobien muodostamaa kokonaisuutta, mikrobiomia, voidaan sanoa myös ihmisen kolmanneksi perimäksi – jokainen mikrobi kun kantaa sisällään omaa perimäänsä. Mikrobien suuren määrän vuoksi niiden yhteenlaskettujen geenien määrä on itse asiassa suurempi kuin ihmisen perimä.

Siinä missä vanhemmilta saatu tuman ja mitokondrioiden perimä on ennalta määrätty, voi suolistomikrobien perimään osaltaan itse vaikuttaa. Uusimmat tutkimukset antavat nimittäin viitteitä siitä, että ruokavalio ja liikunta muokkaavat suolistomikrobiston koostumusta ja siten myös sen perimää. Ruokavalion osalta erityisesti ravintokuidun määrä vaikuttaa suolen mikrobisisältöön. Uusia mikrobistoa muokkaavia ravintoaineita tutkitaan kiivaasti ja tulokset vaikuttavat lupaavilta.

Kehon DNA-yhteisöt yhdessä vaikuttavat elinikään

Kehon eri DNA yhteisöt keskustelevat keskenään monin eri keinoin. Mitokondriot tarvitsevat toimiakseen paljon tuman geenien koodaamia rakennusaineita ja ne myös keskustelevat tuman kanssa proteiinien ja RNA:n avulla. Viestit eivät kuitenkaan kulje ainoastaan tumasta mitokondrioihin vaan myös päinvastoin. Solun tasapainon kannalta nämä viestit ovat olennaisia, ja muutokset viestinnässä voivat johtaa häiriöihin solun toiminnassa, vaikuttaen mahdollisesti myös solun ikääntymiseen.

Samoin viestintä mikrobiomin ja perimän välillä on olennaista kehon toiminnan kannalta. Arvellaan, että mikrobiomi voi myös osaltaan auttaa kehoa sopeutumaan vallitsevaan ympäristöön. Toistaiseksi tiedetään, että immuunijärjestelmä voi kuljettaa viestejä mikrobien ja kudosten välillä, mutta kaikkia kommunikointireittejä ei vielä tunneta. Yksi suuri tiedeuutinen viimevuosina on ollut suolistomikrobien löytyminen aivoista, joka avasi kokonaan uuden näkökulman bakteerien ja kudosten vuorovaikutukselle.

Toistaiseksi tutkimukset ovat tyypillisesti keskittyneet yhteen kehon DNA-yhteisöön kerrallaan, jolloin kehon toiminnasta tai ikääntymisestä on haastava muodostaa kokonaiskuvaa. Tiedetään kuitenkin, että kehon kaikki DNA-yhteisöt muuttuvat vanhenemisen seurauksena. Erityisesti mutaatioille altis mitokondriaalinen DNA ja ympäristöön reagoiva suolistomikrobisto muuttuvat vanhetessa, mutta myös tuman perimään kertyy sattumanvaraisia mutaatioita, jotka muuttavat perimää ja mahdollisesti myös sen toimintaa.

Tulevaisuudessa toivottavasti ymmärrämme näiden kolmen DNA-yhteisön vuorovaikutusta ja toimintaa entistä paremmin.

Lähteet:

  • Garagnani, P., Pirazzini, C., Giuliani, C., Candela, M., Brigidi, P., Sevini, F., et al. (2014). The three genetics (nuclear DNA, mitochondrial DNA, and gut microbiome) of longevity in humans considered as metaorganisms. BioMed Research International, 2014, 560340.
  • Bar-Yaacov, D., Blumberg, A., & Mishmar, D. (2012). Mitochondrial-nuclear co-evolution and its effects on OXPHOS activity and regulation. Biochimica Et Biophysica Acta, 1819(9-10), 1107-1111.
  • Forsythe, P., Kunze, W. A., & Bienenstock, J. (2012). On communication between gut microbes and the brain. Current Opinion in Gastroenterology, 28(6), 557-562.
  • Bar-Yaacov, D., Blumberg, A., & Mishmar, D. (2012). Mitochondrial-nuclear co-evolution and its effects on OXPHOS activity and regulation. Biochimica Et Biophysica Acta, 1819(9-10), 1107-1111.
  • Franceschi, C., Valensin, S., Bonafe, M., Paolisso, G., Yashin, A. I., Monti, D., et al. (2000). The network and the remodeling theories of aging: Historical background and new perspectives. Experimental Gerontology, 35(6-7), 879-896.
  • Morgan, X. C., Segata, N., & Huttenhower, C. (2013). Biodiversity and functional genomics in the human microbiome. Trends in Genetics : TIG, 29(1), 51-58.
  • Munukka, E., Ahtiainen, J. P., Puigbo, P., Jalkanen, S., Pahkala, K., Keskitalo, A., et al. (2018). Six-week endurance exercise alters gut metagenome that is not reflected in systemic metabolism in over-weight women. Frontiers in Microbiology, 9, 2323.
  • Nagpal, R., Mainali, R., Ahmadi, S., Wang, S., Singh, R., Kavanagh, K., et al. (2018). Gut microbiome and aging: Physiological and mechanistic insights. Nutrition and Healthy Aging, 4(4), 267-285.
  • Santoro, A., Salvioli, S., Raule, N., Capri, M., Sevini, F., Valensin, S., et al. (2006). Mitochondrial DNA involvement in human longevity. Biochimica Et Biophysica Acta, 1757(9-10), 1388-1399.

Vanhenemisen perimmäinen syy – miksi ihmiset kuolevat, mutta hydrat eivät?

Miksi vanheneminen tapahtuu, on ikääntymisteorioiden keskeisimpiä kysymyksiä. Nykyisin tunnetaan jo paljon vanhenemisen prosesseja, mutta missä lymyilee vanhenemisen perimmäinen syy? Vanhenemisen miksi-kysymystä selvitetään evolutiivisten vanhenemisteorioiden kautta. Perimmäinen miksi-kysymys johtaa sen äärelle, onko meidän lajimme edun kannalta kuoltava.

Miksi me vanhenemme ja lopulta kuolemme, on yksi elämän perimmäisistä kysymyksistä. Kuva: Pixabay.

Vanhenemiseen liittyvät suuret kysymykset voidaan jakaa karkeasti kahteen luokkaan: MIKSI me vanhenemme ja MITEN me vanhenemme. Vaikka IkäKRIISI-blogin aiemmat aiheet liikkuvat kielen puolesta miksi-linjalla, luokitellaan ne ikääntymisteorioiden valossa miten-kysymyksen alle. Miksi-kysymys johtaa meidät evolutiivisten ikääntymisteorioiden äärelle.

Miksi -kysymykseen vastataan evoluution kautta

Kuten sana evolutiivinen antaa ymmärtää, viitataan näillä teorioilla sukupolvien myötä tapahtuviin, periytyviin muutoksiin. Oppi-isänä teorioiden taustalla on luonnontieteiden suurmies Darwin. Evolutiivisia ikääntymisteorioita nimitetäänkin myös geneettisiksi ikääntymisteorioiksi. Näiden teorioiden nojalla vanhenemisen ajatellaan ohjautuvan geeneissä kulkevien ominaisuuksien kautta. Tätä ilmiötä puolestaan ajaa luonnonvalinta, jossa elinympäristön kannalta hyödylliset perinnölliset ominaisuudet yleistyvät ja haitalliset harvinaistuvat.

Ajaako perimä vanhenemista?

Yksi varhaisista evolutiivisia ikääntymisen teorioita perusteli ikääntymistä sillä, että meidät on ohjelmoitu vanhenemaan ja kuolemaan. Näin varmistetaan, että ihmisen määrä ei kasva rajattomasti, ja toisaalta myös se, että tulevat sukupolvet pystyvät paremmin mukautumaan muuttuvaan ympäristöön. Tämän teorian nojalla vanhat sukupolvet siis tekevät tilaa uusille, ympäristöön paremmin soveltuville yksilöille.

Vai onko vanheneminen luonnonvalinnan ulottumattomissa?

Edellistä teoriaa on kuitenkin kritisoitu siitä, että luonnonvalinta ei luonnossa elävien eläinten kohdalla ulotu koskemaan vanhenemista, koska eläimet ehtivät menehtyä sairauksiin, petojen kynsiin tai luonnon muihin haasteisiin ennen kuin vanheneminen kunnolla pääsee alkuun. Vaikka eläin pääsisi elämään vanhaksikin, ei vanhenemista kiihdyttävistä geeneistä olisi sille etua.

Toisen teorian mukaan ajatellaankin, että yksilön kannalta olennaisinta on kasvaa sukukypsäksi ja jatkaa sukua mahdollisimman tehokkaasti. Tämän jälkeen yksilö on täyttänyt tehtävänsä oman geenistönsä jatkumisen kannalta, ja on yhdentekevää, mitä yksilölle tämän jälkeen tapahtuu. Näin ollen perimässä on rikastunut suvun jatkumiselle (ja nuorelle yksilölle) olennaiset geenit, mutta toisaalta samalla on voinut myös rikastua geenejä/mutaatioita, jotka johtavat kuolemaan vanhemmalla iällä. Tämän nojalla luonnon valinnalla ei ole ollut keinoja ehkäistä esimerkiksi vanhenemiseen liittyvien sairauksien, kuten sydän- ja verisuonitautien ja syöpien, esiintymistä.

Ikääntymisen estäminen vaatii energiaa

Kolmas teoria puolestaan perustuu aineenvaihdunnasta saatavan energian optimaaliseen jakamiseen kehon ylläpidon ja lisääntymisen välillä. Solujen/kehon ylläpito on järkevää vain niin kauan kuin yksilöllä on mahdollisuus lisääntyä ja selvitä elinympäristössään. Kaikki elimistön keinot estää ikääntymiseen liittyviä ilmiöitä (kuten DNA:n korjausmekanismit) vaativat energiaa, joten on mietittävä tarkkaan, mihin kaikkeen energiaa käytetään. Valoa ei voi niin sanotusti pitää päällä joka ikkunassa, vaan vain siinä huoneessa, missä kulloinkin ollaan.

On siis kaksi tapaa nähdä asia geenien valossa – joko geenit aktiivisesti ajavat vanhenemista, tai sitten vanhenemiseen johtavat geenit rikastuvat tahattomasti. Kolmas näkökulma puolestaan perustuu rajalliseen energianmäärään, jolloin on tarkoin valittava, mihin sähkönsä käyttää.

Hydra on kuolematon yksinkertaisuutensa vuoksi

Helsingin Sanomat julkaisi 4/2020 jutun toistaiseksi ainoasta kuolemattomaksi tiedetystä eliöstä, hydrasta. Hydra on noin sentin mittainen makeissa vesissä elävä polyyppieläin, joka ei tutkimusten mukaan vanhene, saati kuole. Hydrojen vahvuus piilee siinä, että ne ovat riittävän yksinkertaisia – hydran solut eivät ole erilaistuneet eri kudoksiksi, mistä johtuen se kykenee uudistamaan solukkoaan. Lisäksi hydrat kykenevät lisääntymään sekä suvullisesti että suvuttomasti, eli joko pitämään perimänsä tismalleen saman, tai muuttamaan sitä ympäristön muuttuessa.

Hydrankaan tapauksessa kuolemattomuus ei tarkoita sitä, etteikö hydra voisi koskaan kuolla. Hydra elää ikuista elämää vain sille ihanteellisissa olosuhteissa, joissa sitä eivät uhkaa ympäristön vaarat. Kiinnostavaa kyllä, ihanteellisissakin oloissa hydra voi syödä itsensä hengiltä, jos sille antaa rajattomasti ravintoa. Yllättävän inhimillinen sentin mittainen olento siis kyseessä.

Kuolema on hinta monimutkaisuudesta

Kehon kehittyminen monimutkaiseksi asettaa siten myös omat haasteensa sen ylläpidolle, ja linkittyy siten evolutiivisiin ikääntymisteorioihin. Nämä teoriat antavat toisiaan täydentäviä, ja osin vastakkaisiakin, selityksiä vanhenemisen syille. Samalla niiden tulisi vastata myös kysymykseen siitä, miksi kullakin lajilla on sille tyypillinen elinikä? Tätä selitetään elinympäristön määrittämän kuolleisuuden kautta. Jos odotettavissa oleva elinikä lajille tyypillisessä elinympäristössä on lyhyt, luonnonvalinta suosii nopeasti lisääntyviä ja toisaalta nopeasti vanhenevia yksilöitä. Sama käy myös toisin päin, eli jos odotettavissa on, että yksilö selviää pitkälle aikuisuuteen, suosii luonnonvalinta niitä geenejä, jotka edesauttavat tervettä vanhenemista ja kehon ja solujen tehokasta ylläpitoa.

Vaikka nykyisin ihmisillä odotettavissa oleva elinikä pitenee, ovat luonnonvalinnan keinot terveen vanhenemisen tai pidemmän eliniän suhteen rajalliset. Nykyisin lääketieteen korkea taso auttaa myös huonommilla perimän pelikorteilla varustetut ihmiset saavuttamaan pitkän iän, mikä osaltaan estää luonnonvalintaa tapahtumasta. Lisäksi kehomme monimutkaisuus, jossa solut ovat erilaistuneita toiminnallisiski kudoksiksi, tekee mahdottomaksi korvata toimimatonta elintä (ainakaan omin avuin).
Maksamme siis hintaa elimistömme monimutkaisuudesta, ja se hinta on vanheneminen. Toisaalta, olisitko tämän luettuasikaan mieluummin hydra?

Lähteet:

  • Kirkwood, T.B. & S.N. Austad. (2000). Why do we age? Nature 408, 233-238.
  • Kirkwood, T.B. (1977). Evolution of ageing. Nature 270, 301-304.
  • Rose, M. & B. Charlesworth. (1980). A test of evolutionary theories of senescence. Nature 287, 141-142.
  • Goldsmith, T.C. (2015). Is the evolutionary programmed/ non-programmed aging argument moot? Current Aging Science 8, 41-45.
  • Williams GC (1957). Pleiotropy, natural selection and the evolution of senescence. Evolution 11: 398-411.
  • Medawar, P. B (1952). An Unsolved Problem of Biology (Lewis, London).
  • Weismann A. (1889). Essays upon heredity and kindred biological problems. Oxford: Clarendon Press.
  • Bell, G. Evolutionary and nonevolutionary theories of senescence. Am. Nat. 124, 600–603 (1984).
  • Martinez, D.E. (1998). Mortality patterns suggest lack of senescence in hydra. Experimental
  • Gerontology 33, 217-225.
  • https://dynamic.hs.fi/a/2020/hydra/
  • https://www.demographic-research.org/volumes/vol4/1/4-1.pdf

Geenitestit – tarpeellista vai turhaa?

Kaupallisia geenitestejä on nykyisin tarjolla kohtuulliseen hintaan. Testejä myydään monenlaisiin tarkoituksiin, ja esittelyteksteissä luvataan tietoja kaikesta maan ja taivaan välillä. Kannattaako nyt tarttua tilaisuuteen ja tilata geenitesti?

Löytääkö geenitesti elämäsi puuttuvat palaset? Kuva: Pixabay.

Ihmisen perimä, eli geenit koostuvat DNA:sta, joka on ryhmittynyt 23 kromosomipariksi. Kromosomipareista toisen saamme äidiltä ja toisen isältä. Kromosomien DNA-juosteessa puolestaan majailevat geenit. Perinteisesti geeni määritellään pätkäksi DNA-juostetta, joka sisältää tiedon proteiinin valmistamiseen. DNA:n tehtävä on siis säilöä tietoa, kun taas proteiinit ovat solun toiminnallisia yksiköitä.

Saman ihmisen jokainen tumallinen solu sisältää saman geneettisen materiaalin – geenitestillä saadaan siis sama tulos riippumatta siitä, mistä kehon solusta DNA on eristetty. Lisäksi geenimme pysyvät (mutaatioita lukuun ottamatta) muuttumattomina koko elinikämme ajan. Näin ollen geenitieto on pysyvää – perimä ei muutu.

Geenitestaus on trendikästä

Geenitestauksen menetelmät ovat tulleet hintansa puolesta yhä saavutettavimmiksi. Perustestejä myydään jo muutamalla satasella. Geenitietoa on karttunut vinhaa vauhtia heti ihmisen genomin kartoitushankkeen (Human Genome Project), joka valmistui oletetusta aikataulusta etuajassa vuonna 2003. Tämä kolmentoista vuoden massiivinen yhteistyöprojekti paljasti, että ihmisen genomissa olikin oletetun noin 100 000 geenin sijaan vain vaatimattomat noin 20 000 geeniä. Useilla kasveilla on perimässään enemmän geenejä kuin ihmisellä. Geenien määrä ei siis ole ihmisen monimutkaisen elimistön takana – olennaisempaa on, miten geenien koodaamaa tietoa hyödynnetään.

Kantaako perimäsi mukanaan ongelmia?

Jos oma perimä syystä tai toisesta huolettaa, on Suomessa tarjolla perinnöllisyysneuvontaa. Tyypillisesti syy hakeutua tähän vapaaehtoiseen neuvontaan on perinnöllisiksi tiedettyjen tai epäiltyjen sairauksien esiintyminen itsellä tai lähisuvussa. Lääketieteen tarpeisiin tehtävä geenitestaus voidaan jakaa diagnostiseen ja prediktiiviseen testaamiseen. Nimensä mukaisesti diagnostisesta geenitestistä on kyse silloin, kun perimästä etsitään syytä jo puhjenneelle sairaudelle. Prediktiivisellä geenitestauksella puolestaan etsitään perimästä riskitekijöitä tietyille sairauksille ennen niiden puhkeamista.

Markkinoilla on sekä laadukkaita testejä että huuhaata

Kun puhutaan kaupallisista, niin sanotuista viihdekäyttöön suunnatuista DNA-testeistä, on markkinoilla suorastaan runsaudenpula. Nyrkkisääntönä testeissä voisi pitää, että mitä enemmän geenitesti lupaa, sitä enemmän hälytyskellojen tulisi soida. Suomenkielisten markkinointisivustojen mainostekstit ovat varsin ympäripyöreitä jopa alalla työskentelevälle. Lisäksi monet lupauksista hämmästyttävät ja kummastuttavat pientä tutkijaa, kuten esimerkiksi harjoittelumotivaation mittaaminen DNA:sta. Sen sijaan esimerkiksi kroonisten sairauksien alttiuden arvioiminen geenivariaatioista on mahdollista, joskin vielä hyvin tulkinnanvaraista. Myös biologisen iän mittaamiseen tarjotaan erilaisia geenitestejä, jotka sinällään mittaavat ihan oikeaa asiaa, mutta tarjoavat yksittäiselle ihmiselle lähinnä viihdearvoa.

Geenisi eivät ole vain sinun – kannat mukanasi tietoa koko suvustasi

Geenitestit eroavat perinteisitä laboratoriokokeista siinä, että tiedot ovat varsin pysyviä. Itsensä testaamiseen sisältyy myös tiettyjä riskejä, joista on hyvä olla tietoinen ennen kuin näytteensä lähettää. Ongelmana kaupallisissa testeissä on mahdollisten väärien tulkintojen lisäksi erityisesti tietoturva. Usein on hankala saada selville, mille kaikille tahoille geenitietosi annetaan – tai pystyykö tätä edes luotettavasti selvittämään.

Lähettämällä DNA-näytteesi et jaa pelkästään tietoa omasta perimästäsi, vaan luovutat tiedot samalla myös lähisukulaisistasi. Kaupalliselle yritykselle lähetetty geenitesti ei siis koske vain sinua. Tilannetta voisi verrata siihen, että lataat puhelimeesi sovelluksen, jonka käyttö edellyttää, että kuvasi ovat kaikkien saatavilla – ja eivät pelkästään ne parhaat selfiet, vaan myös kaikki läheisistä ottamasi kuvat.

Geenitestit osana tulevaisuuden terveydenhuoltoa

Geenitestit ovat todennäköisesti tulevaisuudessa yhä tiiviimmin osa yksilöityä terveydenhoitoa. Testaukselle tulisi kuitenkin olla aina järkevä syy ja tietoturva-asiat kunnossa. Esimerkiksi apteekissa myytävä laktoosi-intoleranssitesti tuntuu näin perus laktoosi-intolerantikon silmissä vähän turhalta – kuka ei itse huomaisi laktoosi-intoleranssiaan ilman testiä? Toki monelle testi voi olla tärkeä selvitettäessä epämääräisempien oireiden vyyhtiä. Toisaalta tieto siitä, ettei geeneistä löydy alttiutta tietylle taudille, voi myös saada ajattelemaan, ettei taudin muistakaan riskitekijöistä tarvitse välittää.

Parhaimmillaan geenitesti voi kuitenkin auttaa ennaltaehkäisemään tai ainakin viivästyttämään sairastumista useisiin sairauksiin tai toisaalta kannustaa yksilöä välttämään omalle geeniperimälleen tyypillisten tautien riskitekijöitä. Näin ollen geenitestit voisivat auttaa meitä elämään terveempinä ja pidempään.

Lähteet:

Suositeltu

Äidin pitkä elinikä ennustaa lisävuosia

Äidillä vaikuttaisi olevan isää vahvempi vaikutus jälkeläisen elinikään – tämä huomio johtuu todennäköisesti siitä, että saamme mitokondriot äidiltä.

Perit äidiltäsi muutakin kuin sombreron. Kuva: Pixabay.

Näin äitienpäivänä on hyvä muistutella mieliin, että äidiltä saamamme perimä vaikuttaa osaltaan jopa ikääntymiseemme. Tutkimuksissa on nimittäin havaittu, että juuri äidin elinikä on jälkeläisten elinikää ennustava tekijä. Tämä puolestaan herätti kiinnostuksen tutkia sitä, miten äidiltä saatu perimä poikkeaa isältä saadusta perimästä, ja jäljet johtavat mitokondrioihin.

Mitokondriot ovat solun pieniä voimalaitoksia, ne muuttavat syömämme ravinnon energiaksi soluille sopivaan muotoon. Ne ovat myös ainoa paikka tuman ulkopuolella, joka sisältää geneettistä materiaalia. Munasolun hedelmöittyessä siittiösolu kuljettaa tuman perintöaineksen munasoluun, mutta siittiösolun sisältämät mitokondriot jäävät solun ulkopuolelle. Tämän vuoksi mitokondriot ovat peräisin äidin munasolusta, eivät isältä.

Mitokondrioiden toiminnan heikentyminen on yksi tutkituimmista ikääntymisen mekanismeista.

Mitokondrioiden toiminnan heikentymistä pidetään ikääntymisen yleisenä merkkinä. Ikääntyessä mitokonrdiot kohtaavat oksidatiivista stressiä ja niihin kertyy mutaatioita, jotka heikentävät niiden toimintaa. Ajatellaan, että lopulta mitokondrioiden toiminta on heikentynyt niin paljon, etteivät ne enää pysty tuottamaan energiaa edes solun perustarpeisiin, jolloin ikääntymisen ja/tai sairauksien merkit alkavat olla jo selviä. Tämä on myös yksi tutkituimmista ikääntymisen mekanismeista.

Oksidatiivisellä stressillä tarkoitetaan epätasapainoa hapetus-pelkistysreaktiossa, mikä lopulta johtaa happiradikaalien määrän nousuun. Happiradikaalit ovat – no – nimensä mukaisesti radikaaleja, tarkoittaen että ne reagoivat herkästi eri molekyylien kanssa vaurioittaen kohtaamansa molekyylin rakennetta ja sitä kautta toimintaa. Luultavasti pitkän eliniän mitokondriot pystyvät paremmin vastustamaan iän mukana tulevan oksidatiivisen stressin kuormaa. Jos taas mitokondriot toimivat heikommin tai vastustavat happiradikaaleja huonommin, on odotettavissa lyhyempi elinikä.

Mitokondrioiden perimä vaikuttaa pitkäikäisyyteen.

Tietynlaisen mitokondrioiden DNAn (mtDNA) on havaittu liittyvän pitkäikäisyyteen – tulosta tukee myös suomalaisella väestöllä tehty tutkimus. Nimittäin tukittaessa korkeaan ikään (90+) varttuneita ihmisiä, on havaittu, että heitä yhdistää samankaltainen mitokondrioiden DNA. Tarkemmin sanoen, mitokondrion sisältämät geenit voidaan jaotella erilaisiin ryhmiin (haploryhmät), ja tietyt ryhmät olivat selvästi enemmän edustettuina hyvin vanhoiksi eläneillä ihmisillä. Ainakaan vielä ei ole tarjolla geenitestiä, jolla ikääntymiseen liitetyt haploryhmät voisi omasta perimästään määrittää. Niinpä paras tapa arvioida omien mitokondrioiden DNAn vaikutusta on tarkastella oman äitilinjansa (äiti, äidinäiti, äidinäidinäiti) elinikää.

Jotta mitokondrioiden toimintaa/toimimattomuutta ei sysätä kokonaan äitien harteille, on syytä muistaa, että mitokondriot sisältävät vain osan toimintansa vaatimista geeneistä, ja tarvitsevat siksi myös tuman DNA:ta. Lisäksi mitokondriot ovat vain yksi pala suuressa ikääntymisen palapelissä – ikääntyminen on monimutkainen ilmiö, johon vaikuttavat geeniperimän lisäksi ympäristö ja elintavat.

Lähteet:

  • De Benedictis G, Rose G, Carrieri G, De Luca M, Falcone E, Passarino G, Bonafe M, Monti D, Baggio G, Bertolini S, Mari D, Mattace R, Franceschi C: Mitochondrial DNA inherited variants are associated with successful aging and longevity in humans. FASEB J 1999, 13(12):1532-1536.
  • Linnane AW, Marzuki S, Ozawa T, Tanaka M: Mitochondrial DNA mutations as an important contributor to ageing and degenerative diseases. Lancet 1989, 1(8639):642-645.
  • Brand FN, Kiely DK, Kannel WB, Myers RH: Family patterns of coronary heart disease mortality: the Framingham Longevity Study. J Clin Epidemiol 1992, 45(2):169-174.
  • Korpelainen H: Genetic maternal effects on human life span through the inheritance of mitochondrial DNA. Hum Hered 1999, 49(4):183-185.
  • Santoro A, Salvioli S, Raule N, Capri M, Sevini F, Valensin S, Monti D, Bellizzi D, Passarino G, Rose G, De Benedictis G, Franceschi C: Mitochondrial DNA involvement in human longevity. Biochim Biophys Acta 2006, 1757(9-10):1388-1399.
  • Niemi AK, Hervonen A, Hurme M, Karhunen PJ, Jylha M, Majamaa K: Mitochondrial DNA polymorphisms associated with longevity in a Finnish population. Hum Genet 2003, 112(1):29-33.