Biologia 4 – luku 3: Ihminen on monisoluinen eliö

Kaikki ihmisen solut ovat peräisin yhdestä hedelmöittyneestä munasolusta. Ennen jokaista mitoottista jakautumista solujen tumassa olevien kromosomien DNA kahdentuu, joten kaikkiin uusiin soluihin kopioituu samat geenit. Ensimmäisten jakautumisten seurauksena syntyy joukko soluja, jotka eivät ole vielä erikoistuneet mihinkään tehtäviin. Tällaisia erilaistumattomia soluja kutsutaan kantasoluiksi.  Alkionkehityksen aikana kantasolut erilaistuvat ja vaeltavat muodostumispaikoiltaan uusille paikoille. Tiettyyn tehtävään erilaistuneella solulla toimivat vain sille tarpeelliset geenit, ja muut geenit ovat lukkiutuneina. Näin kehittyy erilaisia solutyyppejä.

Soluista muodostuu kudoksia ja elimiä

Kuvassa on eläinsolu (eli ihmisen solu). Samoihin tehtäviin erilaistuneet solut muodostavat yhdessä kudoksia, ja kudoksia on neljää päätyyppiä: side- ja tukikudos, epiteelikudos, lihaskudos ja hermokudos. Hermosolut välittävät informaatiota solujen välillä. Lihaskudos on supistumiskykyistä ja se on erikoistunut liikkeiden tuottamiseen. Lihaskudosta on kolmea tyyppiä: poikkijuovainen, sileä- ja sydänlihaskudos.

Epiteelikudos jaetaan toiminnallisesti kolmeen päätyyppiin: pinta-, aistin- ja rauhaskudokseen. Pintakudos peittää ja suojaa elimistön ulko- ja sisäpintoja. Aistiepiteeli ottaa vastaan aistiärsykkeitä. Rauhaskudosta on umpi- ja avorauhasissa. Tämä kudos erittää erilaisia elimistön tarvitsemia aineita, kuten limaa ja hormoneja.

Side- ja tukikudosta ovat varsinainen sidekudos, luukudos, rustokudos, rasvakudos sekä veri- ja imuneste. Varsinaista sidekudosta ovat nivelsiteet ja jänteet.

Hermokudosta.

Perimä luo perustan ihmiselämälle

Ihmisellä on 23 vastinkromosomiparia, missä hänen noin 20 000 geeniä sijaitsevat. Geenistä on yleensä olemassa eri muotoja, joita kutsutaan alleeleiksi. Yhden geenin määräämä ominaisuus on esim ysilön ABO-veriryhmä. Suuri osa ominaisuuksista on määrällisiä eli niihin vaikuttaa monta geeniä yhtä aikaa.

Mutaatiolla tarkoitetaan sattumanvaraista ja pysyvää muutosta perimässä eli DNA:n rakenteessa. Mutaatioita aiheuttavia tekijöitä kutsutaan mutageeneiksi. Näitä voivat olla ionisoiva säteily, dioksiinit ja alkoholi. Mutaatio voi siirtyä solunjakautumisessa tytärsoluihin sukusolulinjassa syntynyt mutaatio myös seuraaville sukupolville.

Elimistö ylläpitää sisäistä tasapainoaan solujen välisen viestinnän avulla  

Elimistö pyrkii koko aja säilyttämään vakaan sisäisen tasapainotilan, jota kutsutaan homeostasiaksi. Sisäisen tasapainon säätely, elinten toiminta sekä ihmisen kasvu ja kehitys vaativat solujen välistä viestintää. Viestin vastaanottaneen solun reagointia viestiaineeseen kutsutaan vasteeksi. Viestejä välittävät kemialliset viestiaineet, jotka kulkevat veren tai elimistön muiden nesteiden mukana.

Viestiaineet ovat kemialliselta rakenteeltaan yleensä proteiineja. Ne pääsevät kohdesolujen sisään solujen pinnalla olevien reseptorien eli vastaanottajamolekyylien avulla. Viestiainetta kutsutaan hormoniksi, jos keskenään viestivät solut ovat kaukana toisistaan ja kudoshormoneiksi, jos viestiaineet vaikuttavat vain paikallisesti. Esim ruuansulatuskanavan seinämän solut erittävät ruuansulatusentsyymien erittymistä sääteleviä kudoshormoneja.

Viestit voivat kulkea myös sähköisinä hermoimpulsseina. Jotta hermosolussa kulkeva sähköinen viesti siirtyisi solusta toiseen, se vaatii hermopäätteen välittäjäaineiden avulla tapahtuvaa kemiallista viestintää. Hermosolujen viestintään perustuvat esim lihassolujen supistuminen, muisti ja aistiminen.

Syöpä aiheutuu solujen viestinnän häiriöistä

Syöpää aiheuttavia tekijöitäö kutsutaan karsinogeeneiksi. Näitä voivat olla esim altistuminen ionisoivalle säteilylle tai mutaatioita aiheuttaville aineille. Kaikissa syöpätyypeissä solut jakaantuvat hallitsemattomasti, mikä johtuu niiden jakaantumista säätelevän viestinnän häiriöistä. Elimistön normaalit solut voivat tietyissä olosuhteissa muuttua syöpäsoluiksi.

Syövän jakautumista säätelevissä geeneissä ei esisyöpägeeneissä tapahtuvat mutaatiot käynnistävät syövän synnyn. Mutaation seurauksena esisyöpägeeni voi muuttua syöpägeeniksi eli onkogeeniksi. Syöpägeenit saavat solun jakautumaan hallitsemattomasti. Perimässä on kuitenkin geenejä, joiden tuottamat proteiinit korjaavat mutageenien aiheuttamia DNA-virheitä. Lisäksi elimistön puolustusjärjestelmä pystyy useimmiten tunnistamaan karsinogeenien vioittamat solut ja tuhoamaan ne. Elimistö voi tuhota mutaatioiden vaurioittamat solut myös apoptoosin eli ohjelmoituneen solukuoleman avulla.

Metastaasien eli etäpesäkkeiden muodostuminen on syövän vaarallisin ominaisuus. Metastaasit voidaan löytää PET-kuvauksen eli positroniemissiotomografian avulla. Siinä potilaan kehoon annetaan kuvauksen nimen mukaisesti beetaplusaktiivista isotooppia, kuten fluoria ¹⁴₉ F. Hajoamisessa syntyvät positronit reagoivat elimistössä olevien elektronien kanssa, jolloin syntyy gammasäteilyä, jota mitataan kehon ulkopuolelta. Sopivat radioaktiivisella isotoopilla leimatut aineet, kuten glukoosi, pyrkivät kerääntymään syöpäkasvaimiin ja niiden etäpesäkkeisiin, jotka tällä kuvausmenetelmällä voidaan saada esille.

Jos kasvain havaitaan ennen kuin se on ehtinyt lähettää metastaaseja, se voidaan useimmiten poistaa leikkauksella. Levinneiden syöpien ja verisyöpien hoidossa käytetään sytostaatteja eli solunsalpaajia ja sädehoitoa. Lisäksi syöpäpotilaita voidaan hoitaa hormonien tai elimistön puolustusta vahvistavien interferonien avulla. Interferonit ovat hormonien tapaan vaikuttavia proteiineja, joita elimistön omat solut tuottavat.

Syöpäsolujen viestintä eroaa normaalisolujen viestinnästä. Syöpäsolut eivät ota vastaan viestejä toisilta soluilta, minkä takia ne jakaantuvat hallitsemattomasti. Ne pystyvät itse ohjaamaan erittämiensä kasvutekijöiden avulla omien verisuontensa kasvua. Näin syöpäkasvaimeen kehittyy verisuonia, jotka tuovat syöpäsoluille ravintoa ja happea. Kasvaimen sisään voi muodostua myös imusuonia. Yksi tulevaisuuden syöpähoito voisi olla syöpäkasvaimen verisuonten kasvun estäminen.