Alkuraskaus ja alkoholi

Me kaikki tiedämme, että raskauden aikana juotu alkoholi voi häiritä sikiönkehitystä ja aiheuttaa fetaalialkoholisyndrooman (FAS). Sen tunnuspiirteitä ovat lapsen pienempi koko ja hermoston häiriöt. Lisäksi tunnusmerkkeihin kuuluu erityiset kasvonpiirteet, kuten ohut ylähuuli ja olematon vako ylähuulen ja nenän välissä. Alkoholi voi kuitenkin aiheuttaa häiriöitä ilman että nämä FAS-kriteerit täyttyvät. Ehkä lapsen on vain vaikea keskittyä tai hallita tunteitaan. Tästä syystä FAS:n sijaan käytänkin mieluummin termiä FASD (fetal alcohol spectrum disorder), joka on lyhenne laajasta häiriöiden kirjosta, jonka sikiöaikainen alkoholialtistus aiheuttaa.

Moni meistä on positiivisen raskaustestin nähdessään laskenut taaksepäin päiviä ja juotuja viinilasillisia. Tunnustan, että minä ainakin olen. Yleisesti ajatellaan, ettei alkiota voi vahingoittaa, jos raskaudesta ei vielä edes tiedä. Vai voiko sittenkin? Alkoholi läpäisee solukalvot, joten tarvitaanko toimiva istukka ennen kuin vaurioita voi syntyä?

Alkoholi raskauden alussa

Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa keskityimme juuri alkuraskauteen. Siinä annettiin 10-prosenttista alkoholia hiiriemoille kahdeksan päivän ajan, hedelmöityksestä hermoston kehityksen alkuun. Tämä vastaa ihmisellä kehityksellisesti raskauden kolmea tai neljää ensimmäistä viikkoa eli raskausviikoissa kolmannesta kuudennelle. Aiemmissa tutkimuksissa oli jo selvinnyt, että tämä annos aiheuttaa syntyville poikasille ihmisen FAS:n piirteitä. Poikaset olivat hieman pienempiä ja niillä oli FAS-lasten kasvojen muutoksiin verrattavia muutoksia luustossa. Lisäksi poikaset olivat hieman verrokkeja vilkkaampia. Käytöskokeet paljastivat myös yllätyksen: alkoholille altistuneilla hiirenpoikasilla oli parantunut spatiaalinen eli paikan hahmottamiseen liittyvä muisti. Aiemmissa kokeissa alkoholin oli todettu vaikuttavan juuri päinvastoin eli heikentävän sitä. Mutta näissä aiemmissa kokeissa altistuksen ajankohta olikin toinen.  

Alkuraskaudessa solut jakautuvat kiivaasti ja kullekin solutyypille muodostuu omanlaisensa epigenomi. Olimme jo Australiassa työskennellessäni ottaneet selvää vaikuttaako tämä alkuraskauden alkoholi juuri kehittyvään epigenomiin. Käytimme työssä apuna tunnettua epigeneettisesti erityisen herkkää turkinväriin vaikuttavaa geenimuotoa Agouti viable yellow. Sitä on käytetty monissa tutkimuksissa, joissa on haluttu selvittää vaikuttaako jokin ympäristötekijä nimenomaan epigenomin välityksellä geenien toimintaan. Huomasimme, että FAS-piirteiden lisäksi alkoholialtistus näytti vaikuttavan tämän geenimuodon epigeneettisiin merkkeihin: DNA-metyyliryhmiä oli enemmän, geenin toiminta oli vaimeampaa ja poikasten turkki tummempi.

Muutokset hippokampuksissa

Hippokampukset ovat tärkeitä oppimiselle ja muistille. Ne ovat myös aiempien tutkimusten mukaan herkkiä alkoholin vaikutukselle. Päätimme tutkia, vaikuttaako emon alkuraskaudessa juoma alkoholi hippokampusten geenien toimintaan ja epigenomiin. Löysimme joukon geenejä, joista osa oli hieman hiljentynyt ja osan toiminta vilkastunut. Lisäksi löysimme kahden geenin mahdollisilta säätelyalueilta pieniä muutoksia DNA-metylaatiossa. On mahdollista, että nämä geenit ovat hiljentyneet hippokampuksissa juuri löytämiemme epigeneettisten muutosten takia, mutta sen osoittamiseen tarvitaan lisää kokeita laboratoriossa.

Tutkimme myös raskauden alussa juodun alkoholin vaikutusta aivojen rakenteeseen magneettikuvaamalla aikuisten hiirenpoikasten aivoja. Huomasimme, että emon juoma alkoholi sai aikaan aikuisilla poikasilla hieman suuremmat aivokammiot ja pienemmät hajukäämit. Yllätykseksemme vasemmat hippokampukset olivat alkoholille altistuneilla hiirillä merkittävästi oikeita isommat  –  ja isommat kuin verrokeilla. Alkoholin aikaansaama parempi paikkaan liittyvä muisti ja paikkaan liittyvälle muistille merkittävän aivoalueen suurentuminen sopivat hieman liiankin hyvin yhteen! Voiko se olla sattumaa?

Kuvassa verrokin (A) ja kahden alkuraskaudessa alkoholille altistuneen aikuisen hiirenpoikasen (B, C) aivokammiot (Marjonen et al. 2015, PLoS ONE 10(5): e0124931).

Leviääkö aikainen muutos geenien säätelyssä kehityksen myötä eri kudoksiin?

Koska löytämämme muutokset geenien toiminnassa olivat suhteellisen pieniä, halusimme lopuksi vielä varmistaa ne toisella menetelmällä. Samalla halusimme testata hypoteesiamme aikaisen epigeneettisen muutoksen siirtymisestä solunjakautumisien myötä sikiön kaikkiin kudoksiin. Valitsimme kolme hiirenpoikasten geeniä, joiden toiminta oli vilkastunut hippokampuksissa alkoholin vaikutuksesta. Kaksi geeneistä toimii normaalisti hiiren kuonon hajuepiteelillä ja yksi luuytimessä. Tutkimme kudokset ja huomasimme, että geeni luuytimessä ja toinen hajuepiteelin geeni toimivat tosiaankin vilkkaammin alkoholin ansiosta, samalla tavalla kuin hippokampuksessa! Emme tiedä vielä mistä muutokset geenien toiminnassa johtuu, mutta epäilemme, että epigenomi voisi olla siinä osallisena.

Jos äidin juoma alkoholi raskauden alussa todella muuttaa sikiön epigenomin välityksellä geenien toimintaa ja sikiönkehitystä, näitä muutoksia epigenomissa voisi käyttää alkoholivaurioiden biologisina merkkeinä. Niitä voisi hyödyntää vaurioiden diagnosoinnissa heti lapsen synnyttyä ja mahdollistaa juuri kyseiselle lapselle tarpeellinen kehityksen tuki. Tähän tutkimuksemme tähtää.

Tässä siis pähkinänkuoressa uusimmat tutkimustuloksemme. Nyt päätän tähän, mutta jatkan vielä aiheesta. Ensi kerralla mennään pintaa syvemmälle.