Vieraskynä: Mycobacterium leprae ja Schwannin solut

Hei! Tänään esitellään kanditöiden popularisoidut versiot ja minun posteriani voi käydä katselemassa Kontinkankaalla Medisiinan edessä klo 11 - 12. Ystäväni Toni (eli Sane) puolestaan kirjoitti tänne tämän blogitekstin.

Lepra on monin tavoin erityislaatuinen tauti. Ensinnäkin sen seuraukset ovat pahimmillaan karmivat, kuten kuvasta 1 voi nähdä: kudosten liikakasvua ja irtoamista, vakavia epämuodostumia niin käsissä, jaloissa, kasvoissa kuin silmissäkin, peruuttamattomia hermokudosvaurioita sekä lopullista hermojen toiminnan menetystä. Lievimmilläänkin se aiheuttaa pitkäaikaista tulehdusta ihossa ja ääreishermostossa. [1]

Kuva 1. Kudosten tuhoutumisen ja uusiutumisen vaikutuksia lepratartunnan saaneiden käsissä. [2]

Toisekseen taudin seuraukset eivät johdu leprabakteerista eli Mycobacterium lepraesta itsestään, vaan kehon oman immuunipuolustuksen tehottomista yrityksistä tuhota sitä. Niin ironiselta kuin se kuulostaakin, bakteeri on sopeutunut niin hyvin solunsisäiseksi loiseksi, jottei se vaurioita isäntäsolujaan juuri ollenkaan. [3]

Kuten kuvan 2 kartasta näkyy, lepra on vielä nykypäivänäkin merkittävä ongelma etenkin trooppisissa kehittyvissä maissa. Vuosittain sairastuu 250 000 ihmistä, vaikka Maailman terveysjärjestöllä WHO:lla oli tavoitteena eliminoida koko tauti jo vuosituhannen vaihteeseen mennessä. [4] Sen nujertamiseen käytetään monilääkehoitona kolmea eri lääkettä: rifampisiinia, dapsonia ja klofatsimiinia. [5]

Sairastuvien määrästä tekee mielenkiintoisen myös se, että aikuisista noin 95 prosentilla on luontainen vastustuskyky bakteeria vastaan ja jopa 99 prosentille väestöstä kehittyy riittävä suojaimmuniteetti, jotta mitään oireita ei synny. [1]

Kuva 2. Uudet lepratartunnat maittain vuonna 2010. 99 prosenttia väestöstä ei sairastu tai oireile - kuinka laaja epidemia syntyisikään ilman immuniteettia? [6]

Rampautunut leprabakteeri

Taudin leviäminen on muutenkin jokseenkin tehotonta: leprabakteerin jakautuminen on hitainta kaikista tunnetuista bakteereista sen jakautuessa vain kerran 11-13 päivässä. [3] Bakteeri on lisäksi solunsisäinen loinen, joten suurin osa tautia sairastavista ei edes levitä tautia. Oireet alkavat näkyä hitaasti itämisajan vaihdellessa kahdesta jopa kahteentoista vuoteen. Osittain tämän takia leviämistapaa ei ole todistettu vieläkään varmasti, mutta sen uskotaan leviävän pisaratartuntana hengitysteitse. [4]

M. lepraella on hitautensa lisäksi toinenkin ennätys kontollaan: lepra on vanhin ihmisen lajinomainen tauti, sillä leprabakteeri alkoi loisia ihmisapinoissa jo miljoonia vuosia sitten. Tästä ovat antaneet näyttöä tiedot ihmisen evoluutiosta ja bakteerin genomista. [7] Tietoa tukee myös bakteerin hiljattain löytynyt serkku Mycobacterium lepromatosis, joka on toiminnallisesti hyvin samankaltainen kuin lähisukulaisensa. [3]

Kuvassa 3 on vertailtu leprabakteerin genomia samaan luokkaan kuuluvan tuberkuloosibakteerin kanssa. Sopeutuessaan solunsisäiseksi loiseksi leprabakteerin genomi on pienentynyt ja proteiineja koodaavien geenien osuus pudonnut puoleen koko genomista, mikä on huomattavan vähäinen määrä. [8] Loput ovat evoluution myötä muuttuneet pseudogeeneiksi ja koodaamattomiksi alueiksi, kun elinympäristön vaihtuessa kilpailua elinympäristöstä ei ole enää ollutkaan. [7]

 

Kuva 3. Leprabakteerin genomi verrattuna samaan luokkaan kuuluvan tuberkuloosibakteerin genomiin. Toiminnallisten geenien osuus on lepralla vain puolet muutoinkin pienemmästä genomista, minkä takia se ei pysty enää selviämään tai lisääntymään itsenäisesti. [8]

Paras lämpötila leprabakteerin kasvulle on ihmisen ruumiinlämpöä alhaisempi 27-30°C. Tämän takia tartunta leviää herkimmin ääreishermoihin, ihoon ja nenän limakalvoihin, joiden lämpötila on sisempiä kehon osia alhaisempi. [3]

Mutta jos leprabakteeri kerran on hidas, tehoton, ekologiselta lokeroltaan nirso ja vieläpä kykenemätön selviämään ilman isäntäsolua, miten se oikein aiheuttaa niin hankalan taudin? Vastaus piilee bakteerin ensisijaisena kohteenaan käyttämissä Schwannin soluissa, joita se hyödyntää ennennäkemättömällä tavalla.

Schwannin solut - siis mitkä?

Schwannin solut ovat ääreishermoston hermotukisoluja. Ne kiertyvät ääreishermoston hermosyiden ympärille muodostaen erityisiä monikerroksisia kalvorakenteita, myeliinituppia, jotka mahdollistavat hermoimpulssien johtumisen ja antavat samalla suojaavan eristekerroksen hermosyille. Lisäksi hermosolujen ympärillä on myös myeliinittömiä Schwannin soluja. [9]

Lainaan tähän Ninnin aiempaan blogikirjoitukseen piirtämää hienoa hermosolua kuvaksi 4, kun siinä on kätevästi esitetty kaikki oleellinen muttei mitään turhaa.

Kuva 4. Hermosolun viejähaarakkeen ympärillä on myeliinituppia, jotka ääreishermostossa ovat Schwannin solujen muodostamia kalvorakenteita. Hieman oikoen siis kuvan keltaiset myeliinit ovat Schwannin soluja. [10]

Eli nämä solut ovat leprabakteerin ensisijainen kohde. Bakteerit kerääntyvät ensin hermojen pinnalla olevaan imukudokseen, josta ne levittäytyvät hermon pinnalla oleviin verisuoniin. Tartunnan keskipisteisiin kehittyy tulehdus, joka etenee ihon vammoista ihonalaisiin hermoihin ja hermosyykimppuihin, joista lopulta löytyvät Schwannin solut. [11]

Schwannin soluihin soluttautuminen...

Leprabakteeri hakeutuu ja kiinnittyy Schwannin solun pinnalle erityisellä soluseinänsä pinnalla olevalla proteiinilla, ML-LBP21:llä. [12] Proteiinin nimi tulee sanoista "Mycobacterium leprae, laminin binding protein, 21 kDa", mikä samalla kertookin sen sitoutuvan erityisesti laminiiniin, tarkemmin sanoen laminiini-2-proteiinin α2-ketjun G-domeeniin. [3] Oleellista tässä on se, että näitä α2-ketjuja on vain Schwannin solujen tyvilamellin pinnalla, eli bakteeri todella tietää, minne haluaa tarttua.

Leprabakteerin ja laminiinin muodostama kokonaisuus puolestaan sitoutuu Schwannin solun pinnalla oleviin α- ja β-dystroglykaaneihin. [1] Laminiini toimii myös siltana ML-LBP21:n ja Schwannin solun reseptoreiden välillä säädellen molekyylien ottamista solun sisälle. Bakteeri mokoma siis huijaa Schwannin solua ottamaan sen sisäänsä. [12]

...ja niiden kodiksi muuttaminen

Mutta vasta hiljattain on huomattu M. lepraen menevän vielä pidemmälle: loisinnan lisäksi se ohjelmoi Schwannin soluja uudelleen antaen niille kantasolumaisia ominaisuuksia. Tämä edistää tartunnan leviämistä poikkijuovaisiin ja sileisiin lihaskudoksiin. Ohjelmoinnin taustalla ovat samat molekyylit, jotka laittavat solun ottamaan bakteerin sisäänsä, mutta tällä kertaa ne käynnistävät signaaliketjun nimeltä Erk1/2. [13]

Kuvassa 5 on esitetty Erk1/2-signaaliketjun vaikutus vaiheittaisena kaaviona. Transkriptiotekijä Sox10:n potkiminen pois tumasta on suurin vaikuttava asia solun

ohjelmoinnissa takaisin kantasolun kaltaiseksi, sillä se on tarpeellinen tekijä Schwannin solun erikoistumisen ja myeliinin tuoton kannalta.

Kuva 5. Erk1/2-signaaliketjun aktivoiminen aiheuttaa transkriptiotekijän Sox10 ulos tumasta ajautumisen ja hajoamisen. Sox10 on tarpeellinen sekä myeliinin tuoton että Schwannin solun erikoistumisen kannalta, joten ilman sitä solu ohjelmoituu takaisin kantasolun kaltaiseksi. [14]

Kantasolumaisiksi ohjelmoidut Schwannin solut voivat erikoistua mesodermaalisiksi soluiksi (eli muun muassa erityyppisiksi lihassoluiksi sekä punasoluiksi) ja vetää puoleensa makrofageja, mikä johtaa laajamittaiseen bakteerien leviämiseen. Kantasolumainen Schwannin solu myös sopii paljon paremmin bakteerin ympäristöksi kuin erikoistunut solu, ja sopiva ympäristö tehostaa lisääntymistä ja leviämistä entisestään.

Loppuun vielä lyhyt tiivistelmä: leprabakteeri on hyvin hidas, leviää heikosti ihmisestä toiseen eikä pärjää ilman isäntäeliötä alkuunkaan. Sillä on kuitenkin pitkälle hiottu ja ainutlaatuinen mekanismi sopivan turvapaikan löytämiselle, sinne pääsemiselle sekä sen muokkaamiselle itselleen sopivaan tarkoitukseen. Vuosimiljoonien loisiminen on todella tehnyt tehtävänsä.

Lähteet:

1. Spierings E, De Boer T, Zulianello L & Ottenhoff TH (2000) Novel mechanisms in the immunopathogenesis of leprosy nerve damage: the role of Schwann cells, T cells and Mycobacterium leprae. Immunol Cell Biol 78(4): 349-355.

2. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/98/ COLLECTIE_TROPENMUSEUM_Opname_van_verminkte_handen_van_personen_die_aan_lepra_lijden_TMnr_60011679.jpg

3. Eichelmann K, Gonzalez Gonzalez SE, Salas-Alanis JC & Ocampo-Candiani J (2013) Leprosy. An update: definition, pathogenesis, classification, diagnosis, and treatment. Actas Dermosifiliogr 104(7): 554-563.

4. Rodrigues LC & Lockwood DN (2011) Leprosy now: epidemiology, progress, challenges, and research gaps. Lancet Infect Dis 11(6): 464-470.

5. http://www.who.int/lep/mdt/en/

6. http://www.newzfeed.org/wp-content/uploads/2014/06/leprosy-Map.jpg

7. Han XY & Silva FJ (2014) On the age of leprosy. PLoS Negl Trop Dis 8(2): e2544.

8. Suzuki K, Akama T, Kawashima A, Yoshihara A, Yotsu RR & Ishii N (2012) Current status of leprosy: epidemiology, basic science and clinical perspectives. J Dermatol 39(2): 121-129.

9. Masaki T (2012) Polarization and myelination in myelinating glia. ISRN Neurol 2012: 769412.

10. biople.blogspot.com/2015/01/aivoista-asiaa-osa-1.html

11. Scollard DM, Truman RW & Ebenezer GJ (2015) Mechanisms of nerve injury in leprosy. Clin Dermatol 33(1): 46-54.

12. Shimoji Y, Ng V, Matsumura K, Fischetti VA & Rambukkana A (1999) A 21-kDa surface protein of Mycobacterium leprae binds peripheral nerve laminin-2 and mediates Schwann cell invasion. Proc Natl Acad Sci U S A 96(17): 9857-9862.

13. Masaki T, Qu J, Cholewa-Waclaw J, Burr K, Raaum R & Rambukkana A (2013) Reprogramming adult Schwann cells to stem cell-like cells by leprosy bacilli promotes dissemination of infection. Cell 152(1-2): 51-67.

14. Wegner M (2013) Mighty bugs: leprosy bacteria turn schwann cells into stem cells. Cell 152(1-2): 15-16.

Myöhäisillan kuulumisia

Menee nyt tänään myöhään tämän viikon postaus, mutta olen viimeaikoina ollut aika kiireinen ja aika monikin juttu odottaa tekemistä.

Viime viikonloppuna oli Histonin Mökkiexcursio Etelä-pohjanmaalle. Excursio tarkoittaa yritysvierailua tai opintomatkaa, joka päättyy sitten hauskaan illanviettoon. Perjantaina Histonin excubussi lähti Oulusta Seinäjokea. Bussissa on perinteisesti tarjolla viihdettä ja tällekkin reissulle Krista oli valmistellut mahtavan kokoelman laadukkaita videoita. Lisäksi tällä kertaa kokeiltiin ihan uudenlaista ohjelmaa excuchatin muodossa, joka toimi niin, että allekirjoittanut toimi chat-juontajana ja luki ääneen pikku lapuille kirjoitettuja viestejä.

Hauskanpidon lisäksi excun (pää)tarkoituksena on tietysti tutustua oman alan yrityksiin, selvittää millaisia taitoja tietyissä työtehtävissä ja ehkä miettiä mikä minusta voisi tulla isona. Vierailimme parissa yrityksessä: Etnovia-lääketehtaalla ja Kyrö Distilleryssä. Tai no emme varsinaisesti päässeet itse tehtaalle, mutta sieltä ja Etnovian sisaryhtiöstä oli työntekijöitä kertomassa yrityksestä yleensä, tuotekehittelystä ja laaduntarkkailujärjestelmästä. Esittelystä jäi hyvä mieli. Siihen oli nähty selvästi vaivaa ja asia oli mielenkiintoista ja hyödyllistä. Kyrö Distillery puolestaan on viskitislaamo. Äkkiseltään ei välttämättä kuullosta, että viskillä olisi mitään tekemistä biokemian kanssa, mutta alkoholikäyminenhän on vanhimpia biokemiallisia prosesseja ja biokemistit tutkivat ja käyttävät myös hiivoja. Kyrössä pääsimme kiertämään ja näkemään laitteita. Tislaamo on rakennettu vanhaan meijeriin ja paikka oli tosi upea (kuvia liitteenä). Kyrössä kuulimme viskinvalmistuksen lisäksi kiinnostavaa asiaa myös yrittäjyydestä.

Yritysvierailujen jälkeen bussi suuntasi kohti Ähtäriä, jossa meillä oli oikein kiva mökki. Innokkaimmat jaksoivat valvoa aamukuuteen ja oli hauskaa.

Olen ollut ihan superinnoissani, sillä sain harjoittelupaikan kesäksi Tukholmasta, Karoliinisesta Instituutista, yhdestä tutkimusryhmästä. Tulevalta kesältä tulee siis toivottavasti vähän mielenkiintoisempia kuulumisia kuin viime kesältä.

Tämä kandihommakin on edennyt nyt siihen vaiheeseen, että ensi tiistaina esitellään popularisoidut versiot kandiaiheista. Itse päätin tehdä aiheesta posterin ja sain sen aiemmin tänään valmiiksi. Tänään alkoi kyllä tuntua, että olisi ollut paljon paljon helpompaa kirjoittaa lehtijuttu tai blogiteksti, mutta tulipa nyt opeteltua se posterin teko. Ehkä mielummin tuskailen nyt kuin ennen jotain konferenssia, jolloin posterin pitää oikeasti olla vähän parempi.

Ainejärjestötyöskentelystä

Idea tähän tekstin lähti, kun huomasin kuinka vähän ainejärjestötyön eduista oikeastaan puhutaan. Tuntuu, että ainejärjestyötyö nähdään enemmänkin turhan paljon aikaa vievänä harrasteluna kuin asiana, josta voisi olla jotenkin hyötyä. Siksipä päätinkin kertoa omia kokemuksiani ainejärjestötyöhön liittyen. Tässähän täytyy nyt tietää, että allekirjoittanut on ollut Histonin (biokemistien ainejärjestö Oulun yliopistolla) toiminnassa mukana kohtuullisen pitkään, hallituksessakin 4 vuotta.

Silloin kun minä olin fuksi...

Ajankäyttö

Aloitetaampa siitä ajan kulutuksesta vaikka. Eihän sitä kieltää voi, ettenkö olisi kuluttanut Histonin parissa satoja, ellei tuhansia tunteja tässä vuosien saatossa. Kyllä olen. Olenko silti kokenut menettäneeni jotain? Pärjänneeni huonommin opinnoissa? Kuluttanut aikaani joutavuuksiin? Ei, en ole. Mutta ajanhallintataidot ovat kyllä kehittyneet tässä opiskelun, ainejärjestötyön ja liikuntaharrastusten välillä sompaillessa.

Verkostoituminen ja sosiaalisoituminen

Jo pelkästään sillä, että käy oman ainejärjestönsä tapahtumissa, saa tutustuttua muihin saman alan opiskelijoihin eli kliseisesti juurikin niihin tulevaisuuden kollegoihin (ja työpaikoista kilpailijoihin). Erityisen tärkeää tämä on fuksivuonna, kun ei tunne ketään ja kaikki muukin on uutta. Viimeistään siinä  vaiheessa kun pitää etsiä pari ryhmätöihin tai laboratorioharjoituksiin on hyötyä siitä, että tunnet edes jonkun vuosikurssilaisistasi. Myöhemmin kun on jo paatunut hallitusveteraani verkostoituminen vaan lisääntyy ja kasvaa ulos opiskelija- ja tiedekuntarajoista. Minusta tuntuu, että tiedekunnan henkilökuntaa on paljon helpompi lähestyä nyt kun on tutustunut heihin muuallakin kuin kursseilla (minulla mm. opetuksen kehittämistyöryhmä ja tdk:n hallitus). Muissa tiedekunnissa opiskelevien tuttujen (erilaiset OYY:n valiokunnat on mainiota paikkoja näiden löytämiselle!) kanssa keskustellessa huomaa kuinka hyvin meillä oikeastaan menee - esimerkiksi opetussuunnitelmassa ei ole kursseja, joita ei oikeasti koskaan järjestetä.

Kokous- ja ryhmätyö/neuvottelutaidot

Kertokaapa minulle mistä löytyy työpaikka (teollinen tai akateeminen), jossa ei järjestettäisi ikinä minkään sortin kokouksia. Jep jep, eipä taida kovin montaa paikkaa löytyä. Se, että osaat käyttäytyä kokouksessa, tiedät kokouksen kulun, osaat johtaa kokouksia tehokkaasti (puheenjohtajana) ja tunnet kokouksen asiakirjat sekä käytännöt (äänestykset jne) tulee olemaan hyödyllistä työelämässä, olipa kyse sitten akateemisesta tai teollisuuden parissa tehtävästä työstä.

            

Tiedotusta netissä.

Hallitustoimintaa voi ajatella yhtenä suurena ryhmätyöharjoituksena, onhan kyse järjestön johtamisesta ryhmänä. Asioista päätetään yhdessä, jolloin oppii pakostakin keskustelemaan, argumentoimaan ja ottamaan kaikkien mielipiteet huomioon. Isommat tapahtumat ja projektit tehdään myös yhdessä, joten hommia on jaettava ja opittava luottamaan siihen, että muutkin tekevät osansa.Tässäkin on yksi taito, josta ei varmasti ole haittaa.

Itsevarmuus ja toimikohtaiset taidot

Tämä liittyy lähinnä puheenjohtajan hommaan, mutta muissakin hommissa pääsee olemaan esillä. Hallituksen ja erityisesti puheenjohtajan yhtenä tehtävänä on edustaa järjestöään, mutta myös ihan hallituksen kokouksissa suunsa aukaiseminen lisää kummasti itsevarmuutta omien tietojen ja taitojen suhteen. Vähänkään uommalle henkilölle tästä on suuresti apua, ainakin jos aiot työhaastattelussa vakuuttaa mahdollisen työnantajasi.

             Jokaisessa hallitus- ja toimipaikkatoimessa oppii uutta. Lakiin pääsee tutustumaan niin puheenjohtajan kuin rahastonhoitajankin roolissa, kansainvälisyysvastaava oppii paljon muista kulttuureista, tiedotaja oppii laatimaan tiedotteita, mediavastaava taittamaan lehtiä, vuosijuhlavastaava oppii järjestämään isoja  (100+ henkeä) tapahtumia... Lista jatkuu ja jatkuu. Itseltä ainakin luonnistuu virallisten asiakirjojen teko ja luku helposti kuten myös etukäteen suunnittelu ja työnjako (tapahtumat, ryhmätyöt jne), ihan vaan näiden ainejärjestöhommien kautta.

Ne n+1 muuta taitoa ja tietoa

...joita ei edes tajua oppineensa. Kaikkea aivan pienistä jutuista (miten haetaan avustuksia tietyiltä tahoilta) isompiin kokonaisuuksiin (miten toimitaan jämäkästi, mutta silti diplomaattisesti eli ei haukuta toista pystyyn vaikka ehdotus ois aivan sikahuono ja toteuttamiskyvytön vaan kieltäydytään kohteliaasti). Aina välillä tajuaa jotain aivan muuta tehdessään, kuinka jonkin asian on joskus oppinut ainejärjestötyön kautta. Viimeksi aloin ryhmätyötä tehdessä huomaamattani johtamaan ryhmäämme, koska tämä rooli on tuttu ainejärjestöhommista ja ryhmämme vaati selkeästi johtamista.

Summa summarum: Ainejärjestötyöstä oppii paljon, eri ihmiset hieman eri asioita, mutta myös paljon samoja asioita. 

Aktiiviterveisin

Krista