Mikä pitää verisuonet vahvoina, joustavina ja herkkinä elimistön vaihtelevalle hapen ja ravinteiden tarpeelle? Vastaus ei ole vain biologinen vaan myös fysiikka on keskeisessä osassa. Åbo Akademin ja InFLAMES-lippulaivan tutkijat ovat löytäneet uusia molekyylireittejä, joiden avulla verisuonten solut voivat tunnistaa verenkierron aiheuttamia mekaanisia voimia ja reagoida niihin.

Nämä uudet havainnot auttavat ymmärtämään miten verisuonten rakenteellinen vakaus vaikuttaa sydän- ja verisuonisairauksien muodostumiseen ja miksi se on tärkeä tekijä muun muassa syöpähoitojen onnistumiselle.

– Terve verisuonijärjestelmä on elintärkeä, sillä sydän- ja verisuonitaudit ovat edelleen yleisin kuolinsyy maailmanlaajuisesti. Verisuonet ovat keskeisen tärkeitä kaikkien kudosten toiminnan ja uudistumisen, mutta myös syöpäkasvainten kasvun kannalta. Hoidon kohdistaminen kasvaimeen ravinteita kuljettaviin verisuoniin on tehokas strategia syövän hoidossa, ja siksi on sekä tieteellisesti että kliinisesti tärkeää selvittää, miten verisuonet kasvavat, miten ne sopeutuvat muutoksiin ja miten ne säilyttävät vakautensa, sanoo Cell Fate Lab-tutkimusryhmän johtaja, InFLAMES-tutkija, professori Cecilia Sahlgren tiedotteessa.

Verisuonemme koostuvat suonen sisäpinnan endoteelisoluista, jotka ovat suorassa kosketuksessa virtaavan veren kanssa, ja sileistä lihassoluista, jotka ympäröivät ja tukevat suonen seinämää. Eri solutyypit koordinoivat yhdessä verisuonten kestävyyttä ja kasvua, joihin vaikuttavat sekä ympäröivien kudosten lähettämät signaalit että mekaaniset voimat kuten verenkierron suonissa aiheuttama jännitys.

Cell Fate Lab-ryhmä tutkii, miten mekaaniset voimat yhdessä biologisten signalointireittien kanssa säätelevät sydän- ja verisuonikudosten terveyttä. Aiempi tutkimus on osoittanut, että Jagged1-Notch-signalointireitillä on ratkaiseva merkitys verisuonten kasvun ja vakauden hallinnassa.

– Tämä signalointireitti mahdollistaa vierekkäisten solujen välisen viestinnän vasteena mekaanisille signaaleille. Kahdessa uudessa tutkimusartikkelissa ryhmä on nyt paljastanut, miten verisuoniin kohdistuvat mekaaniset voimat johtavat verisuonten endoteelisolujen sisäisiin molekyylimuutoksiin.

Tutkijat havaitsivat, että molekyylimoottorina toimiva Myo1c-proteiini on herkkä verenkierron aiheuttamalle mekaaniselle jännitykselle. Kun endoteelisolut altistuvat veren virtaukselle, Myo1c vapauttaa kuljettamansa Jagged1-proteiinin ja kontrolloi siten tarkasti, missä ja milloin signalointi solussa tapahtuu.

– Tämä tarkka jakelujärjestelmä on kuin hienosäädettyä molekyylikoreografiaa: se varmistaa, että oikeat signaalit päätyvät oikeaan paikkaan, oikeaan aikaan. Se, että onnistuimme tunnistamaan Myo1c:n virtausherkäksi moottoriproteiiniksi, joka säätelee Jagged1-proteiinin sijaintia soluissa, paljastaa tärkeää tietoa verisuonten sisäisestä solusignaloinnista mekaanisen stressin aikana.

Tutkijat löysivät Jagged1-proteiinille myös aivan uuden tehtävän. Sen rooli Notch-reseptorin aktivoijana on ennestään tunnettu, mutta lisäksi se voi laukaista suoraan endoteelisolujen mekaanista voimaa aistivia solusignalointireittejä.

– Vaikka Jagged1-proteiinin merkitys Notch-reseptorin aktivoijana verisuonissa on ollut jo pitkään tiedossa, havaintomme osoittavat, että Jagged1 osallistuu verisuonten toimintaan muutenkin kuin vain perinteisesti tunnetulla tavalla. Tämä avaa uusia tutkimuspolkuja ja potentiaalisia hoitomahdollisuuksia, sanoo Freddy Suarez Rodriguez, joka on yhdessä kollegoidensa Noora Virtasen, Kai-Lan Linin, Elmeri Kiviluodon ja Oscar Stassenin kanssa ollut tekemässä näitä löydöksiä professori Sahlgrenin johdolla.

Yhdessä nämä tulokset syventävät ymmärrystämme siitä, miten verenkierto muovaa verisuonten biologiaa molekyylitasolla. Ne myös edistävät innovatiivisia menetelmiä sekä sydän- ja verisuonitautien että syövän hoidossa.

Tulokset julkaistiin iScience-lehdessä joulukuussa ja The FEBS Journal -lehdessä helmikuussa.

Aamuset-kaupunkimedia (AKM)