14 Paksusuolisimulaattori auttaa elintarvikeparanteiden kehittämisessä

Daniscon Health & Nutrition -ryhmä Kirkkonummella selvittää ihmisen paksusuolen toimintaa ruokkimalla rakentamaansa suolisimulaattoria ravintokuidulla. Simulaattorissa voidaan käyttää mikrobikantoja niin terveiden, sairaiden, nuorten kuin vanhojenkin kudos- ja ulostenäytteistä, jotta saadaan mahdollisimman todenmukainen käsitys siitä, mitä suolessa ja sen eri osissa tapahtuu.

Tutkimusryhmää vetää limakalvojen immunologiaan erikoistunut tutkimusjohtaja Nina Rautonen. Hän on työskennellyt Daniscolla kuutisen vuotta ja sitä ennen Kansanterveyslaitoksella rokotekehitystehtävissä ja Yhdysvalloissa lasten immuunivastetta kartoittavien menetelmien kehitystyössä.

Rautonen on innostunut työstään Health & Nutrition -ryhmässä. Ryhmä tutkii, mitä ihmisen elimistössä tapahtuu ja kehittää elintarvikeparanteita kansainvälisille markkinoille. – Koko Daniscon terveys- ja ravinto-osaaminen on keskitetty Kantvikiin. Ryhmässä on 15 jäsentä: mm. kolme dosenttia ja kaksi väitellyttä tutkijaa. Reilun kymmenen vuoden aikana ryhmä on tutkinut suoliston toimintaa märehtijöillä, broilereilla, sioilla, rotilla ja jopa kaloilla, Rautonen kertoo.

Tutkimusryhmän kehittämien menetelmien avulla voidaan kuvantaa suolen mikrobiyhteisöä luotettavasti ja nopeasti. Ryhmä on rekisteröinyt koko suoliston tutkimusmenetelmäpaketin (Enteromix®), jossa suoliston toimintaa ja tilaa voidaan mallintaa ja kartoittaa monesta eri näkökulmasta katsoen. Kuinka hyvin suolisimulaattori sitten mallintaa ihmisen suolta?

- Jos simulaattorista tulee ulos ulostetta, olemme tyytyväisiä. Olemme saaneet mm. HYKSistä kliinisiä kudosnäytteitä eri osista suolta, joita voimme käyttää menetelmiemme validointiin ja uuden tiedon keräämiseen, Rautonen sanoo.

Mikrobiyhteisön genomi on monimutkainen

Tutkimusryhmä on erikoistunut tutkimaan esimerkiksi ravintokuidun fysiologisia terveysvaikutuksia.

- On tärkeä ymmärtää, mitä suolessa tapahtuu, koska se heijastuu muualla kehossa ja ihmisen hyvinvoinnissa, Rautonen tähdentää.

Suoli on mielenkiintoinen tutkimuskohde. Ravinteet imeytyvät siellä, patogeenit käyttävät sitä kulkureittinään ja myös monet bakteeritaudit saavat alkunsa suolistossa.

Suolistossa on paljon hyödyllisiäkin bakteereita: aikuisella ihmisellä noin 1—2 kg verran. Useiden satojen eri lajien mikrobit ovat vuorovaikutuksessa toisiinsa muodostaen monimutkaisen ekosysteemin. Ne ovat herkkiä hapen vaikutuksille ja riippuvaisia toisistaan. Niiden viljely ei yleensä onnistu, mutta poikkeuksiakin on, kuten maitohappobakteerit. DNA-menetelmin voidaan kuitenkin tutkia myös niitä bakteereja, joita ei pystytä viljelemään.

- Enteromi, eli koko mikrobiyhteisön genomi, on suurin piirtein yhtä kompleksinen kuin ihmisen genomi. Olemme keränneet myös omaa mikrobisekvenssitietokantaa, jossa on paljon sellaisia kantoja, joita ei vielä löydy julkisista tietokannoista. Näiden avulla pyrimme kehittämään uusia työkaluja, joilla voimme selvittää suolen toimintaa tarkemmin, Rautonen kertoo.

Monipuolinen ruoka laittaa mikrobit koetukselle

Tutkimusryhmä tekee yhteistyötä ympäri maailmaa. Ryhmä selvittää kansainvälisten kollegoidensa kanssa, onko esimerkiksi yhdysvaltaisilla ja japanilaisilla erilainen mikrobikanta kuin eurooppalaisilla, jotta tiedettäisiin, millaisia komponentteja elintarvikkeisiin pitää missäkin lisätä.

Suolen mikrobiyhteisöt eivät kuitenkaan näytä valtavasti poikkeavan eri maiden välillä, mutta yksilöiden väliset erot ovat huomattavia. Tätä on selvitetty samanaikaisesti muun muassa Suomessa, Saksassa, Argentiinassa, Yhdysvalloissa ja Japanissa.

Tutkijat selvittävät myös sitä, miten puolustusvaste syntyy. Ellei suolessa ole oikeita mikrobeja, immuunivaste kehittyy heikosti tai jää kehittymättä. Esimerkiksi paksunsuolensyövän ja allergioiden syntyyn voi liittyä mikrobien ja immuunivasteen heikentynyt tasapaino.

Suoliston immuunivastepinta-ala ei ole vähäpätöinen, sillä se vastaa kooltaan jalkapallokenttää. Suoliston läpi kulkee ihmiselämän aikana noin 25 tonnia ruokaa ja saman verran juotavaa. Suoliston oma puolustusjärjestelmä joutuu koko ajan pohtimaan, onko uusi tulokas ravintoa vai kenties patogeeni.

Jokin voi mennä immuunivasteen säätelyssä vikaan ehkä varsinkin nykyisin, kun ihmiset syövät yhä monipuolisempaa ruokaa. Itämaisen keittiön herkut, hampurilaiset ja muut ruoat ovat haaste suoliston toiminnalle. Jos immuunivaste ei kehity oikein, sitä on myös vaikeampaa myöhemmin korjata.

Kuituvalmiste sopii ruokiin ja juomiin

Daniscon tutkimusryhmä etsii ja kehittää sellaisia ravintokuituja, joiden fermentaatio jatkuu mahdollisimman pitkälle suolistossa, mikä parantaa suolen hyvinvointia. Ravintoaineen vaikutuksia mallintava suolisimulaattori on jaettu neljään osaan varsinaisen paksusuolen tavoin: nousevaan, poikittaiseen ja laskevaan paksusuoleen sekä sigmasuoleen.

Simulaattorin avulla on tutkittu esimerkiksi Daniscon markkinoiman polydekstroosin vaikutusta. Se on kuitustatuksen omaava erikoishiilihydraatti. Suomalaisiin elintarvikkeisiin se ei ole vielä juuri ehtinyt samalla tavalla kuin vaikkapa ksylitoli, mutta tulevaisuudessa sitä nähdään varmasti kuitulisänä esimerkiksi maitotuotteissa.

Polydekstroosi on liukoinen, kirkas, melko mauton ja teknisesti helppo kuitu, joka sopii mm. juomiin, meijerituotteisiin, patukoihin ja makeisiin. Se on Euroopassa mm. välipalapatukoiden ja Japanissa kuitujuoman ainesosa. Polydekstroosi on prebiootti. – Prebiootit ovat mikrobien ruokaa. Ne tasapainottavat suolen mikrobistoa ja siten ihmisen hyvinvointia. Mikrobiston toiminta on kuitenkin monimutkaista, eikä terveys ratkea pelkästään syömällä yhtä kuitua tai terveysvaikutteista bakteeria, eli probioottia, Rautonen sanoo.

Länsimaisiin ruokiin hitaasti hajoavia kuituja

Nina Rautonen muistuttaa, että länsimainen ruokavalio sisältää paljon helposti hajoavaa kuitua. Kun kuitu hajoaa jo suolen alkuosassa, mikrobeilla ei riitä hiilihydraatteja ja ne ryhtyvät hajottamaan esimerkiksi toisiaan. Tällaiset proteiinifermentaation metaboliatuotteet voivat olla pitkällä tähtäimellä haitallisia. Siksi länsimaisiin ruokiin on tarvetta lisätä hitaasti hajoavia kuituja.

Suomi on kärkiryhmässä funktionaalisten elintarvikkeiden tutkimuksessa, ja suomalaiset tutkijat tekevät yhteistyötä maailmanlaajuisesti, niin myös Daniscon Health & Nutrition -ryhmä.

- Meillä on yliopistokumppaneita kaikissa maanosissa. Työtä on tehty laajalla rintamalla, sillä olemme halunneet katsoa asiaa monelta kantilta; fermentaatio on vain yksi osa suolen toimintaa. Olimme esimerkiksi mukana EU:n 5:nnen puiteohjelman suolistoterveyshankkeessa.. Polydekstroosi on tällä hetkellä menestystarinamme, Nina Rautonen sanoo.

Pirjo Huhtakangas

Enteromix® -tutkimusteknologiaan voi tutustua osoitteessa www.enteromix.com