Elämänvalintoja

Haku korkeakouluihin on taas meneillään. Moni varmaan arpoo parhaillaan eri alojen välillä, eikä viimeaikainen opintotukikeskustelu ole ainakaan helpottanut tuskaa. Jonkinlaisesta sympatiasta päätimme yhdessä kanssabloggaajieni kanssa, että kirjoitamme miksi me valitsimme juuri biokemian ja Oulun yliopiston. EHkä tästä on jotain apua.

Yläasteen lopulla olin aivan varma, että minusta tulee historianopettaja. Olen myöhemmin huomannut, että joka toisella ihmisellä on ollut tämä haave nuorena. Eräänlainen mustan kauden jatke ilmeisesti. Lukiossa huomasin kuitenkin, että vaikka historia on hirveän mielenkiintoista, en välttämättä halua siitä ammattia. Fysiikan opettaja onnistui mös pelottelemaan huonolla työllisyystilanteella. Mutta mitä tilalle?

Olen ala-asteesta lähtien suhtaunut melko epäillen luonnontieteisiin, erityisesti biologiaan.  Ensimmäisillä luokilla puhutaan lähinnä kierrättämisestä ja koivulajeista. Lukiomme biologian opettaja oli (ja on edelleen, terveisiä Anne-Maijalle) kuitenkin erittäin ammmattitaitoinen ja innostava ihminen. Yhtäkkiä olin täysin lumoutunut biologista. Geenimuuntelu! Perinnöllisyys! Bioteknologia! Lukion ensimmäisen vuoden jälkeen ajattelin, että jospa sitten biologian opettajaksi.

Toisena vuonna kävimme tutustumassa Oulun yliopistoon. Menomatkalla selailin eri alojen esittelyjen aikatauluja. Sieltä silmiin pisti biokemia. Kävin esittelyn ja ajattelin, että tämä on tässä. Tätä minä haluan. Mutta pienen pitäjän kasvatista "tutkija" ei kuulostanut oikealta ammatilta. Enhän minä voi...

Samoihin aikoihin katsoin loistavan dokumentin nimeltään "In Search of Memory". Sitä katsoessa mietin, MIKSI EN MUKA VOI? Tässä maassa raha ei ole este korkealle koulutukselle, joten mikä minua estää tähtäämästä tutkijaksi? Paljon puhuttu tohtorien työttömyys? Lainaan nyt kahta ihmistä. Isääni: "Työ ei maailmasta tekemällä lopu" ja lukion kemian opettajaa: "Tekevälle ihmiselle on aina töitä"(terveisiä Kaijallekin). Elämä on liian lyhyt tuhlattavaksi työssä, joka on "ihan kiva". Teen mieluummin haastavaa työtä, kuin näivetyn henkisesti "tavallisessa" ammatissa. Kuvaillakseni tuntemuksiani:

Jote ala oli sillä päätetty. Mutta mihin yliopistoon? Tiesin, että biokemiaa -tai siihen jotenkin rinnastettavaa alaa- pystyi opiskella ainakin Oulussa, Jyväskylässä, Turussa ja Kuopiossa.  Ja Åbo acedemyssä, mutta jotenkin se ei tuntunut varsinaiselta vaihtoehdolta... Oulun lisäksi kävimme myös Jyväskylän yliopistossa tutustumassa. Jotenkin Jyväskylän yliopisto ei kuitenkaan iskenyt. En osaa sen tarkemmin selittää, mutta Oulussa tuntui olevan enemmän "tekemisen meininki".

Ja sitten nolo tunnustus. Osasyy Oulun valitsemiseen oli liikenneyhteyksissä. Kotipaikkakunnallani ei ole omaa juna-asemaa, joten jouduin aina matkustamaan lähimpään kaupunkiin päästäkseni Ouluun. Turkuun ja Jyväskyään mennessä pitää melkein aina vaihtaa junaa, kun taas Ouluun pääsee kivasti suoraan...

En tiedä oiko tästä sepostuksesta suoranaisesti apua, mutta näin melkein valmiina opiskelijana haluan huomauttaa kaikille tämän vuoden yhteishaussa opiskelupaikkaa hakeville: Hae alalle, joka tuntuu kiinnostavimmata huolimatta siitä, mitä mieltä muut ovat. Joudut elämään päätöksesi kanssa, mutta ainakin teit sen itse.

Tsemppiä!

-Ninni

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.