Kollageeni XIII:n merkityksen mallintaminen sydämen rakenteessa ja toiminnassa sekä ihohaavan paranemisessa

Sydän- ja verisuonisairaudet ovat yksi suurimmista sairastavuuden ja kuolleisuuden aiheuttajista länsimaissa. Suuri osa näistä sairauksista on hankittuja ja ikääntymisen myötä ilmaantuvia, mutta nykyään tunnetaan myös satoja erilaisia mutaatioita, jotka voivat johtaa sydänlihaksen rakenteen ja toiminnan muutokseen. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli selvittää kollageeni XIII:n merkitystä sydämen rakenteessa ja toiminnassa kuin myös patologisessa sidekudosmuodostuksessa. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös kollageeni XIII:n merkitystä ihohaavan paranemisessa.

Kollageeni XIII on solukalvoproteiini, joka ilmentyy soluväliaineessa useissa eri kudoksissa solun ja ympäröivän sidekudoksen tai solujen välisissä liitoksissa. Eräässä aiemmassa tutkimuksessa käytettiin hiiriä, joiden kudoksissa mutatoitu kollageeni XIII -proteiini yli-ilmentyy, ja havaittiin, että sikiöt kuolivat kohtuun sydän- ja verisuonipoikkeavuuksien vuoksi. Tämän perusteella voidaan olettaa, että kollageeni XIII:a tarvitaan sikiövaiheen sydämen kehityksessä.

Väitöskirjatyössä selvitettiin tarkemmin kollageeni XIII:n merkitystä sydämen rakenteessa ja toiminnassa luonnollisemmilla eläinmalleilla eli hiirillä, jotka ovat poistogeenisiä kollageeni XIII:n suhteen tai joilla normaali kollageeni XIII yli-ilmentyy. Aiheutimme hiirille korkean verenpaineen ja sydämen kuormituksen angiotensiini II:n välityksellä tutkiaksemme myös kollageeni XIII:n merkitystä sydämen kuormituksessa, sydänlihaksen liikakasvussa ja patologisessa sidekudosmuodostuksessa.

Tutkimuksessa havaittiin, että kollageeni XIII ilmentynee sydämen johtoratajärjestelmässä sydämen tahdistinsolujen läheisyydessä. Kollageeni XIII -proteiinin puutos aiheutti sydänlihaksen hypertrofiaa eli liikakasvua sekä viallisen sydänlihaksen ja kytkylevyjen rakenteen. Rakennemuutokset todettiin jo nuorilla hiirillä, mikä viittaa mahdolliseen synnynnäiseen rakennemuutokseen. Sydämen kuormitustilanteessa kollageeni XIII:n puutoksen todettiin johtavan merkittävämpään sydänlihaksen vaurioon ja mahdollisesti suurentuneeseen kuolleisuusriskiin kontrollihiiriin verrattuna. Sen sijaan kollageeni XIII:n yli-ilmentyminen kuormitustilanteessa johti merkittävään sidekudosmuodostukseen, sydämen vasemman kammion laajentumiseen ja sydämen toiminnan heikentymiseen.

Väitöskirjan toisessa osatyössä tarkasteltiin kollageeni XIII:n merkitystä ihohaavan paranemisessa. Aiemmassa tutkimuksessa havaittiin, että kollageeni XIII vaikuttaa silmän sarveiskalvon haavan paranemiseen ja fibroblastien erilaistumiseen myofibroblasteiksi. Ihohaavan paraneminen tarjoaa mahdollisuuden tutkia kollageeni XIII:n osuutta kudosten uudelleen muotoutumisessa, sidekudosmuodostuksessa ja verisuonten uudismuodostuksessa. Tutkimuksessa todettiin, että kollageeni XIII sijaitsee ihossa karvatupeissa ja verisuonten läheisyydessä ja että haavan granulaatiokudoksen muodostuksessa ja verisuonten uudismuodostuksessa tarvitaan fysiologinen taso kollageeni XIII:a. Lisäksi kollageeni XIII:n puutoksen havaittiin johtavan lisääntyneeseen makrofagien määrään haavaa ympäröivässä ihossa ja haavassa.

Tutkimustulokset osoittavat, että kollageeni XIII:a tarvitaan ihohaavan normaaliin paranemiseen ja sydämen oikeanlaiseen rakenteeseen ja toimintaan. Ihmisen kollageeni XIII -geenin mutaatiot voivat mahdollisesti olla osallisena sydänsairauksien, kuten kardiomyopatioiden ja johtoratajärjestelmän poikkeavuuksien, patogeneesissä.