Lipoproteiinien parempi tuntemus voi auttaa sepelvaltimotaudin taltuttamisessa

Lipoproteiinit ovat hiukkasia, jotka koostuvat erilaisista rasvoista ja proteiineista. Niiden tärkein tehtävä on kuljettaa rasvoja verenkierrossa. Sepelvaltimotauti on tällä hetkellä Suomessa yleisin kuolinsyy, ja lipoproteiinit ovat keskeisessä roolissa sen synnyssä. LDL- ja HDL-tyyppiset lipoproteiinit ovat tärkeitä sepelvaltimotaudin synnyn kannalta sillä LDL-lipoproteiinien sisältämän kolesterolin eli niin kutsutun pahan kolesterolin suuri pitoisuus verenkierrossa suurentaa riskiä sairastua sepelvaltimotautiin, kun taas HDL-lipoproteiineissa olevan kolesterolin, niin sanotun hyvän kolesterolin suuri pitoisuus pienentää sitä.

– Kun lipoproteiinien atomitason rakenne ja toiminta tunnetaan paremmin, voidaan niiden toimintaan vaikuttaa oikeanlaisilla lääkeaineilla tai ravinnolla. Rakenteellisten ominaisuuksien tunteminen voi auttaa tulevaisuudessa myös henkilön sepelvaltimotautiriskin arvioimisessa, toteaa tutkija Artturi Koivuniemi.

Valaistusta lipoproteiinien atomitason toimintaan

Lipoproteiinit ovat kooltaan pieniä, halkaisijaltaan 7–12 nanometriä. Ne koostuvat useista eri rasva- ja proteiinimolekyyleistä, mikä tekee rakenteesta epäyhtenäisen. Siksi lipoproteiinien rakenteen ja toiminnan yksityiskohtainen selvittäminen on ollut erittäin hankalaa. Nykyisin se onnistuu atomitasollakin, sillä laskennalliset menetelmät ovat kehittyneet ja tietokoneiden laskentateho kasvanut. Artturi Koivuniemi hyödynsi tietokoneiden mahdollistamia menetelmiä väitöstutkimuksessaan, jossa hän tarkasteli HDL-hiukkasten kaltaisia rasvapisaroita ja niihin liittyvien proteiinien toimintaa molekyylidynamiikkasimulaatioiden avulla. Tutkimustulokset osoittavat muun muassa, että veren korkean ja alhaisen HDL-kolesterolipitoisuuden omaavilla ihmisillä rasvat jakautuvat HDL-hiukkasissa eri tavalla. Lisäksi tulokset osoittivat, että HDL-hiukkasen sisältämien kolesteroliestereiden ja triglyseridien suhde vaikuttaa kolesteroliestereiden ja triglyseridien jakautumiseen hiukkasissa sekä hiukkasten pintapaineeseen.

– Näillä ominaisuuksilla on tärkeä rooli erilaisten entsyymien aktiivisuudelle, joka vaikuttaa HDL-hiukkasten ja muiden lipoproteiinien toimintaan veressä.

Tällä hetkellä ei ole täysin selvää pienentääkö HDL-kolesterolin kohottaminen lääkeaineilla sepelvaltimotautiriskiä vai ei. Siksi on tärkeää tutkia, kuinka HDL:n rakenteelliset ominaisuudet eroavat ihmisillä, joilla on luonnostaan korkea tai alhainen HDL-kolesterolitaso. Näitä rakenteita voidaan sitten verrata ihmisiin, joilla HDL-kolesteroliarvoja on nostettu lääkkeillä. On siis mahdollista, että kaikki lääkeaineet eivät nosta HDL-kolesteroliarvoja ”oikealla” tavalla, koska HDL-hiukkasissa esimerkiksi rasvojen jakautuminen voi olla erilainen, vaikka kolesterolipitoisuus olisikin sama. Monet tutkijat epäilevätkin nykyään, että HDL-kolesterolin tapauksessa hiukkasten laatu on vähintään yhtä tärkeä kuin HDL-kolesterolin määrä.  

– Tulevaisuudessa HDL:n rakenteellisia ominaisuuksia, kuten rasvojen erilaista jakautumista hiukkasissa, voidaan mahdollisesti liittää henkilön korkeaan sepelvaltimotautiriskiin. Jos tämä onnistuu, niin rakenteellisia ominaisuuksia voidaan yrittää muuttaa ruokavaliolla tai lääkeainemolekyyleillä parempaan suuntaan.

Simulaatiot antoivat myös uutta tietoa kolesteroliesterin kuljettajaproteiinin (CETP) toiminnasta, mikä mahdollistaa uusien sepelvaltimotautia ehkäisevien lääkeaineiden suunnittelun tulevaisuudessa. CETP:n toiminnan estäminen nostaa HDL-kolesterolitasoja, mutta ensimmäisen sukupolven lääkkeet eivät ole toimineet kliinisissä kokeissa halutulla tavalla niiden kuolettavien sivuvaikutusten takia. Väitöskirjassa esitetyt CETP:n toimintamekanismiin liittyvät tulokset voivat auttaa uusien lääkkeiden kehittelyssä.
 

Väitöstilaisuus perjantaina 15.3.

Filosofian maisteri Artturi Koivuniemi teknillisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Molecular Dynamics Simulation Studies of High Density Lipoprotein-Like Lipid Droplets and Related Proteins (”HDL:n kaltaisten lipidipisaroiden ja niihin liittyvien proteiinien molekyylidynamiikkasimulaatiot”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 15.3.2013 kello 12 alkaen Sähkötalon salissa S1 (Korkeakoulukatu 3, Tampere). Vastaväittäjänä toimii tohtori Pentti Somerharju (Helsingin Yliopisto). Tilaisuutta valvoo professori Ilpo Vattulainen TTY:n fysiikan laitokselta.

Artturi Koivuniemi (31) on kotoisin Vantaalta ja työskentelee tutkijana VTT:llä.

Lisätietoja: Artturi Koivuniemi, puh. 045 121 7612, artturi.koivuniemi@vtt.fi