LH1:n ja LH2:n puutosten aiheuttamat sidekudosmuutokset hiirillä jopa hengenvaarallisia

Väitöskirja tarkastettiin 8.6.2012 Oulun yliopistossa.

Lysyl hydroxylases 1 and 2. Characterization of their in vivo roles in mouse and the molecular level consequences of the lysyl hydroxylase 2 mutations found in Bruck syndrome

Vastaväittäjä: Mikko Lammi, professori, Itä-Suomen yliopisto

Kustos: Johanna Myllyharju, professori, Oulun yliopisto

Esitarkastajat: Heather Yeowell, emeritusprofessori, Duke University School of Medicine, Durham, NC, USA, Helen Skaer, professori, University of Cambridge, UK

Ohjaaja: Johanna Myllyharju, professori, Oulun yliopisto

Kollageenien mekaaniset ominaisuudet ovat tärkeitä kudosten kestävyyden ja yleisterveyden kannalta. Nämä ominaisuudet määräytyvät jo synteesivaiheessa, ja säätelytekijöiden epätasapaino, mutaatiot kollageeneja koodittavissa geeneissä tai esimerkiksi kollageeneja muokkaavien entsyymien toimintahäiriöt voivat johtaa vaikeisiin kliinisiin komplikaatioihin.

Lysyylihydroksylaasientsyymien (LH) 1 ja 2 aktiivisuudet ovat keskeisiä kollageenisäikeitä yhdistävien ristisidosten tyypin ja siten muodostuvien kollageenirakenteiden lujuuden määräytymisessä. Liian suuri LH1:n ja LH2:n määrä voi johtaa liialliseen sidekudoksen muodostumiseen ja liian vähäinen tuotto vastaavasti heikkojen ristisidosten muodostumiseen ja kudosten haurauteen. LH1:n ja LH2:n merkitys ihmiselle on käynyt ilmi kahden kyseisten entsyymien puutoksesta aiheutuvan, harvinaisen ja periytyvän sidekudossairauden yhteydessä.

LH1:n puutos aiheuttaa tyypin VIA Ehlers-Danlosin syndrooman (EDS VIA), jolle ovat ominaisia esimerkiksi etenevä kyfoskolioosi ja yliliikkuvat nivelet. Mutaatiot LH2-entsyymissä taas saavat aikaan tyypin 2 Bruckin syndrooman (BS2), jossa potilaat kärsivät mm. luiden hauraudesta ja niveljäykkyydestä. Tutkitut LH:t ja erityisesti LH2 on liitetty viime aikoina myös mm. syöpään.

Ihmispotilaiden hyödyntäminen sidekudoksen hyvinvoinnin tutkimisessa on monella tapaa epäeettistä ja mahdotonta, ja siksi tässä väitöstutkimuksessa kehitettiin hiirimallit näiden sairauksien molekyylitason mekanismien ymmärtämiseksi. Hiirimallien avulla selvitettiin myös LH1:n ja LH2:n toimintaa in vivo, ja tämän lisäksi tutkimme BS2:ta aiheuttavia mutaatioita hyönteissoluissa tuotettujen rekombinanttiproteiinien avulla.

Totesimme, että LH1:n puute ja LH2:n aktiivisuuden lasku aiheuttavat hiirillä merkittäviä ja jopa hengenvaarallisia muutoksia sidekudoksessa. LH1:n suhteen poistogeeninen hiiri osoittautui hyväksi malliksi: hiirillä esiintyi joitakin EDS VIA -potilaille tyypillisiä ongelmia, kuten lihashypotoniaa ja kohonnutta valtimoiden repeytymisriskiä, mutta yleisesti ottaen oireet olivat lievempiä. BS2:ta aiheuttavat mutaatiot hyönteissoluissa tuotetuissa LH2-entsyymeissä osoittautuivat hyvin vaikeiksi, mikä voi selittää BS2-potilaiden kliiniset oireet. Mutaatiot eivät kuitenkaan aiheuttaneet entsyymin täydellistä inaktivaatiota, mikä voi olla kriittistä BS2-potilaiden kannalta, sillä hiirillä entsyymin täydellisen puutoksen havaittiin yllättäen johtavan sikiökuolemaan. LH2 osoittautui erityisen tärkeäksi kudosrakenteissa, jotka tukevat kehittyvän hiiren sikiön tai sikiön ulkopuolisten kudosten verisuonia. Lisäksi havaitsimme, että jo alentunut LH2:n määrä aikuisilla hiirillä johtaa muutoksiin kudosten kollageeniristisidoksissa.

Väitöskirjatutkimus toteutettiin Oulun yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa, biolääketieteen laitoksella.

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/urn:isbn:9789514298424