Hormonihäirikköjä lautasella?

Hormonitoimintaa häiritsevät kemikaalit eli niin kutsutut hormonihäiriköt ovat luonnosta peräisin olevia tai synteettisiä aineita, jotka voivat häiritä elimistön hormonijärjestelmien toimintaa ja aiheuttaa terveyshaittoja ihmisissä ja eläimissä sekä jälkeläisissä. Synteettisiä hormonitoimintaa häiritseviä kemikaaleja on noin tuhat, ja niitä löytyy arjessa lähes kaikkialta, joten yhdisteille altistumista on vaikeaa välttää. Niiden vaikutukset voivat näkyä vuosien tai vuosikymmenien kuluttua tai vasta seuraavissa sukupolvissa. Herkimpiä haittavaikutuksille ovat syntymättömät sikiöt ja pienet lapset.

Elimistön aineenvaihdunnan häiriöt ja niiden seurauksena kehittyvät metaboliset sairaudet, kuten diabetes ja sydän- ja verisuonitaudit ovat yleistyvä ongelma. Yksilön elintavat ja perimä vaikuttavat aineenvaihdunnan häiriöiden syntyyn, mutta uusien tutkimustulosten mukaan häiriöiden taustalla voi olla myös muita altistavia tekijöitä, kuten ympäristön kemikaalit.

Viime vuosina on havaittu, että niin kutsutuilla metaboliahäiritsijöillä saattaa olla yhteys yleistyviin energia- ja rasva-aineenvaihdunnan häiriöihin, kuten ylipainoon, metaboliseen oireyhtymään, rasvamaksaan ja diabetekseen, mutta aihepiiriä on tutkittu hyvin vähän.

Useiden haitallisten kemikaalien käyttö on kielletty EU-maissa. Kiellettyjen kemikaalien tilalle kehitetään kuitenkin jatkuvasti korvaavia yhdisteitä, joiden turvallisuudesta ei ole riittävästi tutkittua tietoa. Tutkimuksen ja riskinarvioinnin haasteena on esimerkiksi ennustavien tutkimusmenetelmien puute.

Itä-Suomen yliopiston koordinoima EDCMET -hanke (Metabolic effects of Endocrine Disrupting Chemicals: novel testing METhods and adverse outcome pathways) on osa EURION-konsortiota, joka koostuu kahdeksasta hormonitoimintaa häiritsevien yhdisteiden tunnistamisen ja niiden vaikutusten tutkimisen hankkeesta¹.

EDCMET-hankkeessa selvitetään hormonitoimintaa häiritseville kemikaaleille altistumisesta johtuvia biologisia muutoksia ja häiriöitä aineenvaihdunnan säätelyreiteissä sekä näistä mahdollisesti seuraavia haittavaikutuksia. Projektissa käytetään ja kehitetään laajasti erilaisia mallinnustekniikoita, analyysimenetelmiä, solu- ja eläinmalleja sekä ihmisistä kerättyä epidemiologista tietoa. Tavoitteena on mahdollistaa metaboliahäiritsijöiden aineenvaihdunnallisen haittakuorman ja terveysriskien luotettava arviointi sekä haittojen taustatekijöiden selvittäminen.

Uusia solupohjaisia menetelmiä

Projektitutkijat Jenni Küblbeck ja Sini Pitkänen ovat mukana kehittämässä uusia solupohjaisia menetelmiä, joilla tutkitaan monenlaisia solutason aineenvaihdunnallisia vaikutuksia.

Niillä voidaan selvittää esimerkiksi yhdisteiden kykyä aktivoida solujen sisäisiä säätelytekijöitä ja ennustaa metabolisia muutoksia ihmisen maksasoluissa tai tutkia esimerkiksi solujen energiantuotannosta vastaavien mitokondrioiden toiminnan muutoksia yhdisteiden vaikutuksesta. Kehitteillä on myös menetelmiä, joilla voidaan tutkia rasvan kertymistä soluihin.

Solupohjaisten mallien tutkimuskäyttö vähentää kemikaalien testauksen tarvetta eläinmalleilla. Ennustavien solupohjaisten tutkimusmallien kehittäminen on kuitenkin työlästä ja hidasta. Vie useita vuosia, ennen kuin mallit ovat riittävän hyviä esimerkiksi kemikaalien riskinarvointiin viranomaiskäytössä.

Kehitettyjen mallien avulla on tähän mennessä seulottu pieni joukko tunnettuja hormonihäiriköitä, muun muassa torjunta-aineita, muovinpehmentimiä ja fluorattuja orgaanisia yhdisteitä, joita löytyy myös elintarvikkeista sekä ruuanvalmistukseen ja -säilytykseen käytettävistä materiaaleista. Kokeissa on havaittu, että yhdisteet vaikuttavat eri tavoin useiden rasva-aineenvaihduntaa säätelevien tekijöiden aktiivisuuteen. Saatuja tuloksia verrataan havaittuihin muutoksiin energia-aineenvaihduntaan vaikuttavien geenien ilmentymisessä ja selvitetään muutosten tarkempaa biologista merkitystä.

Sovelluksia haittojen ennustamiseen

Joidenkin yhdisteiden on havaittu häiritsevän myös solujen mitokondrioiden toimintaa solutasolla. Näiden vaikutusten tarkempien mekanismien selvittely ja menetelmän kehitys ovat vielä käynnissä, mutta jo havaitut muutokset ennustavat lisääntynyttä hapetusstressiä ja mahdollisia häiriöitä solujen sokeri- ja rasva-aineenvaihdunnassa.

Tuloksia käytetään myös hyödynnettäessä tietokonemallinnusta ja koneoppimista sekä kehitettäessä niihin pohjautuvia menetelmiä hormonihäiriköiden vaikutusmekanismien ennustamiseen ja ymmärtämiseen. Yksi kehityskohteista ovat erityisesti tutkimukseen sopivat sovellukset, joilla voitaisiin ennustaa yhdisteiden haittavaikutuksia, tunnistaa korkean riskin yhdisteitä jo kehitysvaiheessa ja vähentää laajamittaisen biologisen testauksen tarvetta².

Tavoitteena on kehittää myös vakioituja toimintaohjeita yhdisteiden metabolisten vaikutusten tutkimiseen hiirimalleissa, joita voidaan hyödyntää muun muassa arvioitaessa kehitettyjen solupohjaisten ja mallinnuksen menetelmien ennustavuutta. Mallien ja vastaavien ihmisillä saatujen tulosten perusteella on selvitetty vierasaineiden ja energia-aineenvaihdunnalle tärkeän säätelytekijän roolia kolesterolisynteesissä³.

Projektissa on tutkittu myös yhdisteille altistumista analysoimalla ihmisen seerumi- ja virtsanäytteitä Euroopassa. Tutkimusten mukaan kiellettyjen yhdisteiden pitoisuudet ovat laskeneet näytteissä viimeisen kymmenen vuoden aikana. Toisaalta esimerkiksi palonestoaineina käytettyjen kloorattujen parafiinien pitoisuudet ovat nousseet, samoin torjunta-aineiden haitalliset vaikutukset kokonaiskolesteroliin^4,5.

Viitteet

¹ Küblbeck J. ym. 2020 International Journal of Molecular Sciences DOI: 10.3390/ijms21083021

² Sakhteman A. ym. 2021 Environmental International DOI: 10.1016/j.envint.2021.106751

³ Karpale M. ym. 2021 British Journal of Pharmacology DOI: 10.1111/bph.15433

⁴ Palaniswamy S. ym. 2021 Environmental International DOI: 10.1016/j.envint.2021.106766

⁵ Xu S. ym. 2022 Environmental Research DOI: 10.1016/j.envres.2021.111980

Lisätietoja:

uef.fi/EDCMET
@edcmet_eu