Tieteellinen läpimurto: Rasvahapot kasvattavat aivoissa syntaksiinien avulla uusia hermopäätteitä ja synapseja

Ravinnon ja ravintolisien rasvahapot vaikuttavat aivosoluissa ja niiden mitokondrioissa tiettyihin SNARE-valkuaisaineisiin, syntaksiineihin. Ne aktivoivat hermokasvutekijöitä, kasvattavat uusia neuroneja (eritoten lapsuudessa ja aivovamman jälkeen) ja saavat ne tuottamaan hermovälittäjäaineita. Hermojen kasvua kutsutaan nimellä neurogeneesi. Syntaksiinit, syntabuliini ja omega-3-rasvahapot huolehtivat synapsien plastisuudesta, mikä on kognitiivisten toimintojen edellytys. Uudet tiedot merkitsevät läpimurtoa omega-3-rasvahappojen käytössä neuropsykiatrisissa häiriöissä.

Mielitaudeissa – masennuksessa, kaksisuuntaisessa mielialahäiriössä ja skitsofreniassa – ja käytöshäiriöissä (aggressiivisuus, impulsiivisuus) vallitsee poikkeamia henkilön syntaksiineissa ja muissa SNARE-proteiineissa (katso Honer et al. 2002). Välttämättömät rasvahapot ovat nousseet pääkirjoitusten aiheiksi psykiatriassa, koska on keskeinen merkitys välittäjäaineiden tuotannossa ja sitä kautta ihmisen mielenterveydessä (McNamara 2006, Parker ym. 2006). Tutkimukset valottavat omega-3-rasvahapojen biologisia vaikutusmekanismeja aivoissa.

Kalasta ja kasveista peräisin olevat omega-3- ja omega-6- rasvahapot (EPA, DHA, LA, AA) osallistuvat merkittävästi tietojen siirtoon aivoissa syntaksiinien välityksellä, kirjoittavat Cambridgen yliopiston molekyylibiologit Bazbek Davletov ja Colin Rickman Chemistry and Biology -lehdessä (1). Davletovin ja hänen toisen työtoverinsa Frédéric Dariosin artikkeli omega-3- ja omega-6-rasvahappojen merkityksestä aivojen toimintaan julkaistiin johtavassa tiedelehdessä Naturessa (2, 3). Japanilaiset tiedemiehet vahvistavat, että omega-3-rasvahapot edistävät neurogeneesiä ja korjaavat hermosolujen vaurioita (16). Neuronit muodostavat keskenään laajojen tiedonsiirtopiirejä (networks), joissa kussakin on kymmeniä neuroneja ja ne kukin muodostavat jopa tuhat synapsia (7). Aivoissa on noin 100 miljardia neuronia, joten synapsien kokonaismäärä aivoissa ja verkkokalvolla on käsittämättömän suuri.

Synapsi eli hermoliitoksen välinen rako, jossa n. 100 välittäjäainetta kuljettaa signaaleja solusta toiseen. Syntaksiinit sijaitsevat pressynaptisessa (hermoimpulssin tulosuunnasta katsoen ennen synapsia olevassa) hermopäätteessä. synapsirakkuloissa, joita on n 5000/hermopääte ja ne ovat n. 50 nanometriä läpimitaltaan. Neuronissa on n. 10.000–20.000 aksoniterminaalia. Syntaksiinit auttavat rakkuloita erittämään serotoniinia synapsiin. Kalan tai kalaöljyvalmisteen EPA rasvahappo vapauttaa hermopäätteessä omega-6-sarjaan kuuluvaa arakidonihappoa (AA), joka puolestaan stimuloi syntaksiineja. Tämä vuorovaikutus selittää sitä, että vain kalaöljyn n. 50 rasvahaposta vain EPA on antidepressiivinen ja antipsykoottinen. Fosfolipaasit-entsyymit vähentävät hermopäätteiden rakkuloita fuusioimalla niitä (Darios ym. 2007).

Mitä syntaksiinit ovat?

Solujen kalvoilla on noin 1000 erilaista valkuaisaineitta (proteiinia). Tiettyjä niistä kutsutaan syntaksiineiksi. Ne kuuluvat SNARE-proteiinien (soluble NSF attachment protein receptor) perheeseen, joka löydettiin 1993 (4-6). Kolesterolipitoiset SNARE-rypäleet ovat tärkeitä solujen eksosytoosissa. Tällä tarkoitetaan sitä, että solu erittää ympäristöönsä yhdisteitä, kuten hormoneja (insuliinia) ja hermovälittäjäaineita.

Syntaksiinit ovat hermo- ja haiman beetasoluille spesifisiä valkuaisaineita, joita on solurakkuloiden kalvoilla, siellä missä neuronit tuottavat kasvutekijöitä, välittäjäaineita (ja haimassa insuliinia). Syntaksiinit toimivat soluissa mm. rasvahappojen sensoreina, tunnistimina. Toinen äskettäin löydetty kalvoproteiini, syntabuliini, sitoutuu syntaksiiniin ja vie sen neuronaaliseen prosessiin (Nature Cell Biology 2004). Syntabuliini auttaa mitokobndrioita liikkumaan neuroneissa ( J Cell Biol. 2005). Mitokondrioita kertyy kehittyvien neuronien hermopäätteiden ja synapsien läheisyyteen, jossa tarvitaan energiaa mm. välittäjäaineiden tuotantoon ja tiedonsiirtoon. Siksi mitokondrioiden moitteeton kunto on myös mielenterveyden välttämätön edellytys.

Klikkaa kuvaan (ja aukeavan kuvan oikeassa yläkulmassa olevaan nuoleen), niin näet solukalvon rakenteen ja toiminnan. Klikkaa kuvaan ja sanoihin membrane protein, peropheral memebrane protein ja integral membrane protein. Solujen kalvot muodostuvat steroleista, proteiineista ja fosfolipideistä, joiden molekyylit ovat kahdessa kerroksessa, lipofiiliset päät poispäin ja rasvahappoketjut sisäänpäin. Liikkuvassa kuvassa näet mm. proteiinien liikkuvan kalvolla [Flash]

Uudet proteiinilöydöt auttavat meitä ymmärtämään entistä paremmin välttämättömien rasvahappojen merkitystä aivojen toiminnassa ja mm. masennuksen ja muiden neuropsykiatristen tautien ehkäisyssä ja hoidossa. Rasvahapot vapauttavat ja aktivoivat syntaksiineja, jotka sitten kytkevät "päälle" neuronien vuoropuhelun (tiedonkäsittelyn ja -siirron). Uuden tutkimuksen mukaan syntaksiineja syntyy luonnostaan omega-6-AA-johdannaisista, mutta omega-3-rasvahapot voivat korvata ne ja tuottaa siten kasvutekijöitä ja välittäjäaineita. Arakidonihapon ja muiden omega-6-valmisteiden käyttöä ravintolisänä ei suositella, koska siitä syntyy kudoksissa myös tulehdusta ja syöpä aiheuttavia eikosanoideja.

Syntaksiiniproteiineja voidaan ruokkia ravinnon ja ravintolisien omega-3-rasvahapoilla. Ne edistävät aivojen normaalia toimintaa ja auttavat aivoja toipumaan vammoista tai jarruttamaan rappeuttavien sairauksien kulkua, erimerkiksi Alzheimerin ja Parkinsonin tauteja. Esimerkiksi kaksisuuntaista mielialahäiriötä (maanis-depressivistä mielitautia) potevilla on havaittu häiriöitä syntaksiineissa (Bipolar Disord. 2006 Apr;8(2):133-43). Havainto selittää uudesta näkökulmasta E-EPAlla saatuja hyviä tuloksia. Ness Foundationin tutkimuksetn mukaan EPA on ainoa antidepressiivinen ja antipsykoottinen omega-3-rasvahappo. Ehkä juuri siksi, että se vapauttaa soluista AA:ta (ks. kuva alla).

EPA vapauttaa arakidonihappoa (AA) hermosoluissa. EPAn vapauttama AA stimuloi syntaksiineja ja kasvutekijöitä tuottamaan serotoniinia. Loput AA:sta palaa energiaksi, hiilidioksidiksi ja vedeksi, eikä siitä synny tulehdusta aiheuttavia eikosanoideja. Tulos selittää EPAn biokemiallista vaikutustapaa psykiatrisissa ja neurologisissa sairauksissa. EPA ja AA toimivat yhteistyössä masennuksen voittamiseksi, uskovat mm. Ness Foundationin tutkijat.

Syntaksiinien merkitys neurotransmissiossa keksittiin sattumalta, kertoo Davletov Naturessa. Keksintöllä voi olla kauaskantoisia seuraamuksia kansanterveydelle, sanovat tutkijat. Löytö avaa uusia mahdollisuuksia käyttää ja kehittää rasvahappohoitoa erilaisissa aivojen toimintaan liittyvissä ongelmissa, tutkijat ennustavat. Monet tutkijaryhmät ovat tehneet uraa uurtavaa syntaksiinitutkimusta (4–6). Katso havainnollisia piirroksia Lehtosen ym. artikkelista (4).

Syntaksiinit ja mitokondriot

Syntaksiineja on myös mitokondrioiden ulko- ja sisäkalvoilla, joista käsin ne säätävät energian (ATP:n) tuotantoa ja kalsium-pitoisuutta, synapsien plastisuutta ja aksonien kasvua. Mitokondrioiden kalvojen rikkoutuminen ("vuotaminen") on osasyynä masennukseen ja moniin rappeuttaviin hermoston tauteihin sekä sydän- ja verisuonitauteihin. Omega-3-rasvahappojen merkityksen selviäminen syntaksiineille auttaa ymmärtämään, miksi näillä rasvahapoilla on niin monia edullisia vaikutuksia terveyteen.

Mitokondrioista ja niiden merkityksestä terveydelle

Tulehdussytokiinien esto ja vaimennus

E-EPA ehkäisee ja vaimentaa tulehdussytokiineja aivoissa, eritoten nucleus accumbensin kuoressa, joka vaikuttaa pelkotilojen, stressin, ahdistuksen, addiktion ja masennusoireiden syntyyn (8).

Koeläintutkimukset valaisevat lisää omega-3-rasvahappojen merkitystä eritoten aivoperäiselle hermokasvutekijälle BDNF). Sitä ei synny riittävästi, jolleivat aivot saa kylliksi omega-3:a. Vähäinen BNDF:n määrä taas liittyy kaksisuuntaiseen mielialahäiriöön, ja masentuneisuuteen. Omega-3:n hoitava vaikutus selittyy ainakin osittain juuri BNDF:n stimuloinnin ja geenivikojen vaimennuksen kautta.
http://www.nature.com/mp/journal/v12/n1/full/4001888a.html

Hermosolun haarakkeiden (neuriittien) kasvua (kuva, pdf)
Syntaksitutkimuksessa testattuja rasvahappoja (nimiä ja kaavakuvia)
Lipids and depression – Ness Foundation
Lipids and Biopolar Depression –Ness Foundation
Lipids and Schizophrenia – Ness Foundation

Baszbek Davletovin julkaisuja
Colin Rickmanin julkaisuja


Kolesterolin väheneminen haiman beetasoluissa heikentää niiden kykyä erittää insuliinia. Tämä selittyy SNARE-proteiinien kautta; ne tarvitsevat riittävästi kolesterolia toimiakseen normaalisti. Lue lisää

1.Colin Rickman, Bazbek Davletov Arachidonic Acid Allows SNARE Complex Formation in the Presence of Munc18 Chemistry and Biology 2005 12: 545-553. [Summary]

2. Frédéric Darios, Bazbek Davletov Omega-3 and omega-6 fatty acids stimulate cell membrane expansion by acting on syntaxin 3 Nature 2006;440, 813-817 (6 April 2006) [Abstract]

3. Nature: Editor´s Summary


4. Lehtonen S, Lehtonen E, Olkkonen VM. Vesicular transport and kidney development. Int. J. Dev. Biol. 1994;43: 425-433 [Full Free Text PDF]

5. Seng Hui Low, Amit Vasanji, Jayasri Nanduri Syntaxins 3 and 4 Are Concentrated in Separate Clusters on the Plasma Membrane before the Establishment of Cell Polarity MCB 2006;17, 2, 977-989 [Free Full Text]

6. Honer WG, Falkai P, Bayer TA, et al. Abnormalities of SNARE Mechanism Proteins in Anterior Frontal Cortex in Severe Mental Illness Cerebral Cortex 2002;12:4,349-356 [Free Full text]

7. Schneidman E, Berry MJ, Ronen Segev R, Bialek W. Weak pairwise correlations imply strongly correlated network states in a neural population. Nature 2006;440:1007–12 [Abstract]


8. Song C, Li X, Kang Z, Kadotomi Y. Omega-3 Fatty Acid Ethyl-Eicosapentaenoate Attenuates IL-1beta-Induced Changes in Dopamine and Metabolites in the Shell of the Nucleus Accumbens: Involved with PLA2 Activity and Corticosterone Secretion. Neuropsychopharmacology 2006 Jun 14; [Free Full Text]

9. McNamara RK. The emerging role of omega-3 fatty acids in psychiatry. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2006 Aug 22 [Full Free Text]

10. McNamara RK, Carlson SE. Role of omega-3 fatty acids in brain development and function: Potential implications for the pathogenesis and prevention of psychopathology. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2006 Aug 29 [Full Free Text]

11. McNamara RK, Ostrander M, Abplanalp W, et al. Modulation of phosphoinositide-protein kinase C signal transduction by omega-3 fatty acids: Implications for the pathophysiology and treatment of recurrent neuropsychiatric illness. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2006 Aug 25 [Full Free Text]

12. Kohen R, Yamamoto Y, Cundy KC, Ames BN. Antioxidant activity of carnosine, homocarnosine, and anserine present in muscle and brain. . Proc Natl Acad Sci U S A. 1988 May; 85(9): 3175-3179 [Free Full Text]

13. Parker G, Gibson NA, Brotchie H et al. Omega-3 fatty acids and mood disorders. American Journal of Psychiatry 2006;163(6):969-78 [Free Full Text]

14. Darios F, Connell E, Davletov B. Phospholipases and fatty acid signalling in exocytosis. J Physiol . 2007 Jun 21; [Epub ahead of print

15. Song C, Zhang XY, Manku M. Increased phospholipase A2 activity and inflammatory response but decreased nerve growth factor expression in the olfactory bulbectomized rat model of depression: effects of chronic ethyl-eicosapentaenoate treatment. J Neurosci. 2009;29(1):14-22. Free Full Text

16. Hashimoto M, Okui T, Shahdat H, et al. Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acids Enhance Neuronal Differentiation in Cultured Rat Neural Stem Cells. Stem Cells International 2013, Article ID 490476, 9 pages Free Full Text

Tohtori Tolosen kommentti

Tiedot syntaksiineista auttavat ymmärtämän esimerkiksi, miksi kalaöljyn käyttö lisää lasten älykkyyttä. Samoin ne auttavat ymmärtämään, kuinka omega-3-rasvahapot, eritoten E-EPA, ehkäisevät ja hoitavat ADHD:tä, masennusta, skitsofreniaa ja muita neuropsykiatrisia häiriöitä. Ennestään tiedetään, että kalaöljyn n. 50 rasvahapolla kullakin on erilainen vaikutustapansa. EPAsta syntyy kudoksissa tulehdusta vaimentavaa Resolviini E1:tä ja DHA:sta syntyy dokosatriteenejä. Siksi peruskalaöljyt eivät ole yhtä tehokkkaita kuin uudet tyhjiössä tislatut väkevöidyt valmisteet, joiden rasvahappokoostumusta on parannettu.

Omega-3-tutkimuksia masennuksessa (taulukko)
EPAn vaikutuksia aivoissa
Näin valitset hyvän ja puhtaan EPA-valmisteen
Kysymyksiä ja vastauksia E-EPAsta