Liikenteen ultrapienet hiukkaset haittaavat ihmisen hajusolujen toimintaa

Tuoreen tutkimuksen mukaan liikenteen ultrapienille hiukkasille altistuminen muuttaa monien geenien ilmentymistä ihmisen hajuepiteelisoluissa. Itä-Suomen yliopiston johtamassa tutkimuksessa yhdistettiin ensimmäistä kertaa erilaisilla dieselpolttoaineilla ja moottorin jälkikäsittelytekniikalla syntyvien päästöjen analyysi ja niiden vaikutusten tarkastelu ihmisperäisessä hajuepiteelin solumallissa. Tulokset julkaistiin Science of The Total Environment -lehdessä.

Tieliikenteessä syntyvien hiukkasten määrää on säädelty EU:ssa jo vuosikymmeniä, mutta ultrapienien, alle 100 nanometrin kokoisten hiukkasten määrää ei vielä valvota tai rajoiteta.

Nenän hajuepiteeli on paitsi uudistumiskykyinen, myös hermotettu kudos, joka on suoraan yhteydessä sekä aivoihin että ympäristömme altisteisiin. – Hajujärjestelmän on todettu välittävän ympäristön saasteiden vaikutuksia aivoihin vaikuttaen osaltaan aivosairauksien syntyyn, mutta ei ole tiedetty tarkkoja signaalireittejä, joiden kautta vaikutus välittyy, kertoo nuorempi tutkija Laura Mussalo, joka osallistui tutkimukseen professori Katja Kannisen tutkimusryhmässä Itä-Suomen yliopiston A. I. Virtanen -instituutissa.

Tutkimuksessa selvitettiin, millaisia molekyylitason muutoksia ihmisen hajusoluissa tapahtuu, kun niitä altistetaan erilaisille tieliikenneperäisille päästöille. Tutkijat tarkastelivat päästöjen vaikutusta geenien ilmentymiseen: millaisia muutoksia päästöt aiheuttavat ja millaisia mekanismeja ne aktivoivat. Lisäksi selvitettiin, onko fossiilisilla ja uusiutuvilla dieselpolttoaineilla erilaisia vaikutuksia ja miten modernit jälkikäsittelylaitteet, kuten hiukkassuodattimet, vaikuttavat päästöihin.

Hajusolut saatiin vapaaehtoisilta luovuttajilta, ja niitä kerättiin yhteistyössä Kuopion yliopistollisen sairaalan kanssa. Monitieteellisessä tutkimuksessa yhdistyivät kliininen lääketiede, geenitutkimus, molekyylibiologia, ympäristötoksikologia ja aerosolifysiikka.

Vaikutuksia tulehdusvasteeseen ja vierasaineiden aineenvaihduntaan

Altistuksissa käytetyt päästöt kerättiin VTT:n laboratoriossa ja analysoitiin ja karakterisoitiin VTT:llä ja Tampereen yliopistossa. Näytteet kerättiin raskaan kaluston pakokaasuista, kun polttoaineena oli Neste MY uusiutuva diesel tai fossiilinen diesel. Kolmannessa näytteessä sama uusiutuva diesel yhdistettiin puhtaampaan, Euro 6d-temp-standardin mukaiseen moottoriteknologiaan.

Kaikki päästöt sisälsivät ultrapieniä hiukkasia. Lisäksi sekä uusiutuvan dieselin että fossiilisen dieselin päästöissä oli merkittävä määrä polysyklisiä aromaattisia hiilivetyjä (PAH) ja reaktiivisia typpiyhdisteitä. Sen sijaan uusiutuva diesel yhdistettynä puhtaampaan moottoriteknologiaan tuotti todella vähän päästöjä.

Ultrapienille hiukkasille altistuminen muutti hajusolujen toimintaa, ja eri polttoaineet ja moottorit saivat aikaan erilaisia haittavaikutuksia. Molekyylitason tarkastelu osoitti lukemattomien solun toimintaa säätelevien järjestelmien häiriintyneen. Sekä uudistuvan että fossiilisen dieselin päästöille altistuminen muutti merkittävästi sellaisten geenien ilmentymistä, jotka liittyvät tulehdusvasteeseen, vierasaineiden aineenvaihduntaan, hajuaistisignalointiin sekä epiteelisolukon eheyteen. Uusiutuva diesel aiheutti kuitenkin fossiiliseen verrattuna lievempiä haittoja. Puhtaammalla moottoriteknologialla tuotettu uusiutuvan dieselin päästö ei juurikaan aiheuttanut muutoksia solujen toimintaan, mikä osoittaa moottorin jälkikäsittelylaitteiden tehokkuuden.

Tulokset tukevat aiempia havaintoja siitä, että PAH-yhdisteet voivat häiritä tulehdusvastetta ja vierasaineiden aineenvaihduntaa ihmisen hajusoluviljelmissä ja että ultrapienet hiukkaset voivat välittää haitallisia vaikutuksia aivoihin hajureitin kautta. Tutkimus tuotti tärkeää tietoa ultrapienien hiukkasten haittavaikutuksista ihmisperäisellä hajusolumallilla, joten se tarjoaa uutta näkemystä mahdollisten toksikologisten haittojen lieventämis- ja ehkäisytoimien perustaksi.

Tutkimus on osa TUBE-projektia, joka on saanut rahoituksen Euroopan Unionin Horisontti 2020 -ohjelmasta. Tutkimus kuuluu myös Laura Mussalon väitöskirjatyöhön, jota ovat rahoittaneet Kuopion Seudun Hengityssäätiö, Aivosäätiö, Yrjö Jahnssonin säätiö sekä Päivikki ja Sakari Sohlbergin säätiö.

Lisätietoja:

Nuorempi tutkija Laura Mussalo, laura.mussalo(a)uef.fi, https://uefconnect.uef.fi/henkilo/laura.mussalo/

Tutkimusartikkeli:

Mussalo, L., Avesani, S., Shahbaz, M. A., Závodná, T., Saveleva, L., Järvinen, A., Lampinen, R., Belaya, I., Krejčík, Z., Ivanova, M., Hakkarainen, H., Kalapudas, J., Penttilä, E., Löppönen, H., Koivisto, A. M., Malm, T., Topinka, J., Giugno, R., Aakko-Saksa, P., … Kanninen, K. M. (2023). Emissions from modern engines induce distinct effects in human olfactory mucosa cells, depending on fuel and aftertreatment. Science of The Total Environment, 905. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167038