Silmät ovat sielun peili, mutta voisivatko ne toimia myös ikkunana aivoihin? Silmän pohjassa sijaitsevaa verkkokalvoa voidaan pitää osana keskushermostoa, koska sikiönkehityksessä verkkokalvo kehittyy väliaivojen rakenteesta ja muistuttaa hermotukseltaan aivoja. Silmän anatomisia rakenteita ja toimintaa voidaan tutkia kajoamattomin tai lähes kajoamattomin menetelmin, kun taas aivotutkimuksessa tämä on haasteellista. Aivosairauksien diagnostinen seulonta voisi tehostua, jos aivojen terveydentilasta voitaisiin saada viitteitä silmien kautta.
Proviisori Henri Leinonen tutki väitöstyössään silmän verkkokalvon toiminnallisia häiriöitä keskushermostosairauksien hiirimalleissa. Väitöstutkimuksen alussa A.I. Virtanen -instituuttiin perustettiin hiirille soveltuva näkötutkimuslaboratorio, jossa käytettiin perinteisiä neurofysiologian diagnostiikkamenetelmiä: verkkokalvon sähköistä toimintatutkimusta (ERG) ja aivokuoren näköherätevastetutkimusta (VEP). ERG:llä voidaan mitata verkkokalvon toimintaa tarkasti sarveiskalvo- tai ihoelektrodeilla ja VEP:llä näköaivokuoren toimintaa. Menetelmillä testattiin näön toiminnan eri osa-alueita neljää ihmisten keskushermostosairauksia mallintavaa muuntogeenistä hiirilinjaa käyttäen. Lisäksi tutkimuksissa käytettiin biotieteiden perusmenetelmiä, joilla testattiin verkkokalvon toiminnallisten muutosten vastaavuus anatomisiin löydöksiin.
Tutkimuksissa havaittiin Huntingtonin tautia mallintavilla hiirillä värinäöstä vastaavien verkkokalvon tappisolujen toimintahäiriö jo ennen taudille tyypillisiä liikehäiriöitä. Vaikka haitallista mutatoitunutta huntingtiini-proteiinia kasaantui laajalti hiirten verkkokalvolle, sen rakenne säilyi normaalina hiiren eliniän. Havainto on linjassa potilastutkimusten kanssa, joissa on havaittu värinäön poikkeavuuksia, mutta ei patologisia verkkokalvon rakenteellisia muutoksia.
Alzheimerin tautia mallintavilla hiirillä havaittiin poikkeavuutta pimeänäköön liittyvässä sauvasoluvälitteisessä sisemmän verkkokalvon toiminnassa. Löydös voi liittyä heikentyneeseen kolinergiseen hermotukseen, joka osaltaan aiheuttaa myös tautiin liittyvät muistihäiriöt.
Suomalaiseen tautiperintöön kuuluvaa lasten neuronaalista seroidilipofuskinoosia mallintavilla hiirillä havaittiin silmänpohjan ikärappeumaa muistuttavia muutoksia: ensin verkkokalvon pigmenttiepiteelin heikentynyt toiminta ja sitä seuraava sokeutuminen näköreseptoreiden surkastumisen ja kuoleman seurauksena. Verkkokalvorappeuman ajatellaan etenevän samalla tavalla neuronaalista seroidilipofuskinoosia sairastavilla potilailla.
Väitöstutkimuksessa löytyi myös uusi näköä säätelevä geeni, solukalvon läpäisevä prolyyli-4-hydroksylaasientsyymi (P4H-TM). Hiirillä tämän geenin puutos johtaa verkkokalvon tappisoluvälitteiseen toimintahäiriöön ja lopulta verkkokalvon ikärappeumatautia muistuttavaan tilaan. Verkkokalvon pigmenttiepiteelin poikkeavuuksia ja näköhäiriöitä on kuvattu P4H-TM-entsyymiä koodaavan geenin mutaation yhteydessä pohjoissuomalaisessa suvussa.
Tulokset viittaavat siihen, että keskushermostosairaudet aiheuttavat haitallisia muutoksia aivojen lisäksi myös silmän verkkokalvolla. Verkkokalvon toiminnallisia muutoksia löydettiin kaikista neljästä valituista keskushermostosairauden mallista, joiden ilmiasu, ilmenemisikä sekä molekyylitason tautimekanismi eroavat selvästi toisistaan. Kahdessa tautimallissa näön heikkeneminen oli taudin ensimmäinen selvästi havaittava oire.
– Tulokset tukevat ajatusta siitä, että silmätutkimukset ovat lupaava keskushermostosairauksien seulontatyökalu. Tehokkaiden, turvallisten ja edullisten seulontamenetelmien kehittäminen on äärimmäisen tärkeää, sillä keskushermostosairauksien diagnoosi tehdään usein vasta taudin pitkälle edenneessä vaiheessa, jolloin hyvätkin hoitotoimenpiteet ovat heikkotehoisia tai tehottomia, Leinonen toteaa
– Koska näkö- ja silmätutkimukset voidaan tehdä kajoamattomin menetelmin, eläinkokeiden rohkaisevien tutkimustulosten jälkeen on mahdollista edetä nopeasti potilaskokeisiin.
Henri Leinonen on syntynyt vuonna 1986 Lieksassa ja kirjoittanut ylioppilaaksi vuonna 2005 Lieksan lukiosta. Hän on suorittanut farmaseutin tutkinnon vuonna 2008 Kuopion yliopistossa ja proviisorin tutkinnon vuonna 2011 Itä-Suomen yliopistossa. Leinonen on työskennellyt tutkija-apulaisena Itä-Suomen yliopiston farmasian laitoksella vuosina 2011–2012 ja nuorempana tutkijana A.I. Virtanen -instituutissa vuosina 2012-2016.