Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A76028

Hankkeen nimi: Arktisten kasvien taiga: terveyttä luonnosta

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 5.1. Yritysten innovaatiotoiminnan vahvistaminen

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.1.2020 ja päättyy 30.9.2023

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Pohjois-Pohjanmaan elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Tampereen korkeakoulusäätiö sr

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 2844561-8

Jakeluosoite: Kalevantie 4

Puhelinnumero: 0294 5211

Postinumero: 33014

Postitoimipaikka: Tampereen yliopisto

WWW-osoite: http://www.tuni.fi

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Eeva Moilanen

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Professori

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: eeva.moilanen(at)tuni.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 0503056678

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:

Osatoteuttajat

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Pohjois-Suomessa on runsaat ja uniikit luonnonvarat. Yötön yö ja arktiset olosuhteet rikastavat pohjoisen kasveihin tehoaineita, joita kansanlääkinnässä on käytetty hyväksi vuosisatoja, mutta joiden terveysvaikutuksista on hyvin vähän tieteellistä tutkimusta. Tässä hankkeessa tutkitaan arktisten kasvien terveysvaikutuksia ja keskitytään erityisesti lihavuuteen ja sen liitännäissairauksien (diabetes, sydänsairaudet) syntyyn liittyvään matala-asteiseen tulehdukseen sekä aineenvaihduntamuutoksiin. On tunnettua, että kasvipainotteinen ruokavalio sisältää tätä haitallista hiljaista tulehdustilaa rauhoittavia ja aineenvaihduntaa normalisoivia yhdisteitä. Hankkeessa etsitään pohjoisen luonnon arvoaineita, joilla olisi tällaisia terveyshyötyjä. Hankkeessa tutkitaan puolukkaa ja kaarnikkaa eli variksenmarjaa niiden terveysvaikutusten ja terveysvaikutteisten arvoaineiden identifioimiseksi.

Hankkeessa tutkitaan kokeellisessa lihavuusmallissa puolukan marjajauheen, puolukan siemenöljyn, puolukan puhdasaineiden sekä kaarnikan marjajauheen ja puhdasaineiden vaikutuksia lihavuuden kehittymiseen sekä siihen liittyvään matala-asteiseen tulehdukseen ja aineenvaihdunnallisiin muutoksiin. Puolukan marjajauheen osalta syvennetään aiemmassa hankkeessamme saavutettuja positiivisia tutkimustuloksia.

Seuraavassa vaiheessa tutkitaan marjajauheiden/yhdisteiden turvallisuutta solu- ja maksatoksisuusmalleissa. Lisäksi määritetään tutkittujen marjajauheiden/yhdisteiden vaikutuksia geenien ilmentymisprofiiliin uuden sukupolven sekvenointimenetelmällä. Tutkittavista marjajauheista tehdään koostumusanalyysit, ja tutkitaan valikoitujen puhdasaineiden osalta solutason mekanismeja M1/M2 makrofagimallissa, joka mallintaa rasvakudoksen matala-asteisen tulehduksen mekanismeja.

Hankkeessa on vahva yritysyhteistyö Lapin ja Kainuun marjayritysten kanssa. Tavoitteena on lisätä alueella toimivien marjayritysten verkostoitumista ja osaamisen kehittymistä sekä tukea tuotekehitystä seminaari/työpajatoiminnan kautta. Hankkeessa on myös koulutusyhteistyötä Lappia/Muonion yksikön kanssa luonnontuotealan ja ravitsemusalan -koulutusohjelmissa. Hankkeesta tiedotetaan aktiivisesti hankkeen nettisivuilla, luonnontuotealan julkaisuissa sekä sanoma- ja aikakauslehdissä. Hankkeessa syntyviä tutkimustuloksia julkaistaan alan tiedelehdissä.

Hanke tuottaa tutkimustietoa puolukan ja kaarnikan sekä niissä esiintyvien yhdisteiden vaikutuksista obesiteetin kehittymiseen ja siihen liittyvään matala-asteiseen tulehdukseen ja metabolisiin muutoksiin. Hankkeessa syntyviä tutkimustuloksia voivat yritykset hyödyntää tiedotus- ja markkinointitoiminnassaan sekä tuotekehitystoiminnassa. Lisääntyvä tieto luonnonyhdisteiden terveysvaikutuksista lisää kiinnostusta niitä sisältäviä tuotteita kohtaan ja lisää niiden myyntiä ja käyttöä sekä parantaa ihmisten terveyttä ja hyvinvointia paikallisesti ja globaalisti.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

PK-yritykset

4.2 Välilliset kohderyhmät

Tutkimus- ja koulutusorganisaatiot, kolmas sektori

Potilaat, joilla on riski sairastua obesiteetin liitännäissairauksiin, sekä kaikki kansalaiset, jotka ovat kiinnostuneita terveellisestä ravinnosta; hankkeen tulokset voivat parantaa kansanterveyttä sekä hyvinvointia ja terveyttä yksilötasolla alueellisesti ja globaalisti.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 449 842

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 446 388

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 599 791

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 595 185

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Lappi, Kainuu

Seutukunnat: Tunturi-Lapin, Kemi-Tornion, Rovaniemen, Kehys-Kainuun

Kunnat: Kolari, Suomussalmi, Muonio, Rovaniemi, Tornio

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Kyllä
Huomioiden alueen elinkeinorakenne, luonnontuoteala ja erityisesti luonnonyhdisteiden terveysvaikutusten hyödyntäminen tukevat naisyrittäjyyttä
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
Hankkeessa on yhtäläiset mahdollisuudet molemmilla sukupuolilla. Hanke edistää erityisesti naisten toimintaa luonnontuotealalla.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Hankkeessa on yhtäläiset mahdollisuudet molemmilla sukupuolilla. Tutkimushanketta Kainuun yliopistokeskuksessa ja Tampereen yliopistossa johtaa nainen.

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 0 7
Käytetään uusiutuvia luonnonvaroja
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 0 0
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 0 0
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 0 0
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 0
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 0 6
Tutkitaan uusiutuvia luonnonvaroja ja edistetään niiden käyttöä
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 0 0
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 0 6
Tavoitteena yritysten innovaatiotoiminnan vahvistaminen ja myynnin edistäminen
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 0 0
Liikkuminen ja logistiikka 0 0
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 0 7
Tavoitteena hyvinvointia ja terveyttä edistävien tuotteiden kehittäminen ja tietoisuuden lisääminen terveellisestä ruokavaliosta sekä obesiteetin liitännäissairauksien ehkäiseminen
Tasa-arvon edistäminen 0 6
Naisten työpaikkojen ja naisyrittäjyyden lisääminen erityisesti luonnontuotealalla.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 0 0
Kulttuuriympäristö 0 0
Ympäristöosaaminen 0 7
Tavoitteena luonnonkasvien nykyistä parempi hyödyntäminen sellaisenaan sekä korkean jalostusasteen tuotteiden raaka-aineena terveyden edistämiseksi.

9 Loppuraportin tiivistelmä

.
Hankkeessa selvitettiin aikaisemmin vähän tutkittujen, mutta runsassatoisten, pohjoisen luonnonmarjojen puolukan ja kaarnikan (variksenmarjan) terveysvaikutuksia kokeellisessa lihavuusmallissa, erityisesti niiden vaikutuksia matala-asteiseen tulehdukseen sekä rasva- ja sokeriaineenvaihduntaan. Lisäksi tutkittiin solutason vaikutusmekanismeja sekä käytettyjen marjajauheiden fenolisten yhdisteiden koostumusta.

TP-1: Kokeellinen lihavuusmalli:

Työpaketissa TP-1 käytettiin kokeellista lihavuusmallia, jossa tutkittiin:
- TP-1A: kaarnikkajauheen vaikutusta
- TP-1B: puolukan puhdasaineista resveratrolin ja kversetiini sekä puolukan siemenöljyn vaikutusta
- TP-1C: neljän eri puolukka-annoksen (5, 10, 15 ja 20%) vaikutusta
- TP-1D: puolukkajauheen vaikutuksia lihavilla hiirillä

Tärkeimmät tulokset TP-1A: Kaarnikan vaikutukset obesiteettimallissa:
Runsasrasvaisella dieetillä olleiden hiirten paino sekä tulehdusmarkkeri SAA:n ja maksavaurion markkerin ALT:n pitoisuudet veressä nousivat merkittävästi sekä 6 että 12 viikon koesarjassa. Kaarnikkajauhe esti SAA:n ja ALT:n nousua selvästi, samoin kuin monien tulehdustekijöiden ilmentymistä maksassa. Runsasrasvainen dieetti nosti myös kolesterolin, paastoverensokerin ja insuliinin pitoisuuksia; kaarnikalla ei ollut tähän vaikutusta, ei myöskään painon nousuun. Tulosten perusteella voidaan todeta kaarnikkajauheella olevan lihavuuteen liittyvän matala-asteisen tulehduksen ja maksavaurion (rasvamaksan) kehittymistä estäviä vaikutuksia kokeellisessa lihavuusmallissa.



Tärkeimmät tulokset TP-1B: Resveratrolin ja kversetiinin sekä puolukan siemenöljyn vaikutukset obesiteettimallissa:
Tutkitut yhdisteet eivät vaikuttaneet rasvaisen dieetin aiheuttamaan painonnousuun tai sisäelinrasvan lisääntymiseen. Resveratroli esti rasvaisen dieetin aiheuttamaa kolesterolin nousua, mutta vaikutusta triglyserideihin tai sokeriaineenvaihduntaa kuvaaviin markkereihin ei todettu. Resveratroli esti myös tulehdustekijöiden SAA1 ja SAA2 ilmentymistä maksassa. Sekä resveratroli että kversetiini estivät lipidi- ja vierasainemetaboliaan liittyvän CYP3A11-entsyymin lisääntymistä maksassa, mutta niillä ei ollut vaikutusta mitattujen geenien ilmentymiseen rasvakudoksessa. Puolukan siemenöljy hidasti sokeriaineenvaihdunnan häiriön ja rasvamaksan kehittymistä sekä ehkäisi matala-asteista tulehdusta kuvaavan SAA:n tuottoa. Resveratroli sekä puolukan siemenöljyn komponentit voivat osaltaan selittää puolukan aikaisemmin todettuja hyödyllisiä vaikutuksia kokeellisessa obesiteettimallissa.

Tärkeimmät tulokset TP-1C: Tehokkaan puolukka-annoksen määrittäminen kokeellisessa obesiteettimallissa:
Kaksi suurinta puolukka-annosta (15% ja 20%) estivät osittain rasvaisen dieetin aiheuttamaa painonnousua. Vastaavina annoksina puolukka ehkäisi myös kolesterolin nousua sekä alensi triglyseriditasoja. Kaikki puolukka-annokset estivät täydellisesti rasvaisen dieetin aiheuttaman matala-asteista tulehdusta kuvaavan SAA:n pitoisuuden nousun, samoin kuin monien tulehdustekijöiden lisääntymisen maksassa. Kaikki puolukka-annokset lisäsivät myös lipidi- ja vierasainemetaboliaan liittyvän CYP3A11-entsyymin ilmentymistä maksassa, ja vaikutus oli annosvasteinen. Tulosten mukaan siis jo pienimmällä tutkitulla puolukka-annoksella oli suotuisia vaikutuksia kokeellisessa obesitettimallissa, erityisesti rasvaisen dieetin aiheuttamaan matala-asteiseen tulehdukseen.

Tärkeimmät tulokset TP-1D: Puolukan vaikutukset lihavilla hiirillä
Tässä työpaketissa tarkoituksena oli tutkia, saavutetaanko aiemmin havaittuja hyödyllisiä vaikutuksia, jos puolukka lisätään dieettiin vasta siinä vaiheessa, kun hiiret ovat jo lihavia (mikä vastaa tavanomaista lääketieteellistä tilannetta). Lihavat hiiret saivat joko rasvaista kontrollidieettiä tai vastaavaa rehua, johon oli lisätty puolukkajauhetta.
Rasvaisella dieetillä olevien hiirten paino nousi edelleen, eikä puolukalla ollut siihen vaikutusta. Sen sijaan puolukka esti käytännössä kokonaan matala-asteista tulehdusta kuvaavan seerumin amyloidi A:n (SAA:n) ja rasvamaksan kehittymistä kuvaavan merkkiaineen ALT:n nousun seerumissa. Runsasrasvainen dieetti muutti monien geenien ilmentymistä maksassa. Puolukka ehkäisi merkittävästi mm. tulehdustekijöiden SAA-1, SAA-2, CXCL-14 ja MCP-1 ilmentymistä. Lisäksi puolukka ehkäisi kolesterolin nousua, mutta triglyserideihin sillä ei ollut vaikutusta. Yhteenvetona voidaan todeta, että puolukkajauhe ehkäisi myös lihavilla hiirillä runsasrasvaisen dieetin aiheuttamaa matala-asteista tulehdusta ja rasvamaksan kehittymistä sekä kolesterolin nousua, vaikka ei vaikuttanut painoon.

TP-2: Turvallisuustutkimukset
TP-2A: Solutoksisuus: Testatuilla puhdasyhdisteillä (ks. TP-4) ei todettu solutoksisia vaikutuksia XTT-testissä.
TP-2B: Maksatoksisuus: Edellä kuvatuissa eläinkokeissa ei tutkituilla puhdasaineilla tai puolukkajauheannoksilla todettu maksatoksisuutta kuvaavan ALT-entsyymin nousua.

TP-3: Analyysit maksakudoksesta
Hankkeessa tehtiin koko genomin laajuinen ekspressioanalyysi uuden sukupolven sekvenointi (NGS) -menetelmällä TP-1A ja TP-1B sarjojen maksanäytteistä. Runsasrasvainen dieetti muutti yli 500 geenin ilmentymistä tilastollisesti merkitsevällä tavalla; näihin kuului mm. tulehdusvasteeseen ja rasva-aineenvaihduntaan liittyviä geenejä. Ilmentymistasoltaan eniten muuttuneisiin geeneihin sisältyivät mm. adipsiini eli komplementin tekijä D, jonka ilmentyminen lisääntyi lähes 170-kertaiseksi sekä leptiinireseptori, jonka ilmentyminen väheni alle kuudesosaan.
Kaarnikka (TP-1A) vaikutti useiden geenien ilmentymiseen; 139 geenin ilmentyminen muuttui vähintään 1.5-kertaisesti pelkkään runsasrasvaiseen dieettiin verrattuna (lisääntyi vähintää 50% tai väheni vähintään 33%). Näihin kuului mm. tulehdusgeenejä (joiden ilmentyminen normalisoitui) sekä useita lipidi- ja vierasainemetaboliaan liittyviä geenejä.
Rasvaista dieettiä saaneeseen kontrolliryhmään verrattuna kversetiini (TP-1B) vaikutti 230 geenin ilmentymiseen ja resveratroli (TP-1B) lähes 1500 geenin ilmentymiseen tilastollisesti merkitsevällä tavalla. Pidemmälle viedyssä GO (Gene Ontology) -analyysissä todettiin, että resveratroli vaikutti mm. seuraaviin prosesseihin: lipidimetabolia, proteiinitransportti, autofagia, apoptoosi ja akuutin faasin vaste (tulehdusvaste).

P-4: Soluviljelykokeet
Aiemmassa Arvoaineita pohjoisen männystä ja marjoista (A72934) -hankkeessa pystytetyssä M1/M2 makrofagipolarisaatiomallissa tutkittiin kaarnikan ja/tai puolukan puhdasaineita: antosyanidiineista petunidiini, peonidiini, malvidiini, delfinidiini ja syanidiini; flavonoleista myrisetiini, kversetiini, kemferoli, isorhamnetiini ja syringetiini; flavan-3-oleista epikatekiini ja katekiini; sekä fenolisista hapoista bentsoehappo, hydroksibentsoehappo, kumariinihappo, kahvihappo, ferulahappo, ellagihappo, sinappihappo, gallushappo, protokatekiinihappo, vanilliinihappo ja syringiinihappo. Kontrolliyhdisteenä käytettiin anti-inflammatorista glukortikoidia deksametasonia. Kaikissa yhdisteryhmissä paitsi flavan-3-oleissa havaittiin M1 makrofagiaktivaatiota estäviä yhdisteitä. Tehokkaimmin M1 aktivaatiomarkkereiden NO, IL-6 ja MCP-1 tuottoa estivät flavonoli -ryhmän yhdisteet. Edellä mainituista yhdisteistä tunnistettiin neljä M2 aktivaatiota lisäävää yhdistettä: isorhamnetiini, syringetiini, ellagihappo ja gallushappo. Nämä uudet vaikutukset voisivat osaltaan selittää obesiteettimallissa havaittuja kaarnikan / puolukan suotuisia vaikutuksia.

TP-5: Koostumusanalyysit
Työpaketissa TP5 tehtiin marjajauheiden koostumusanalyysejä Kajaanin yliopistokeskuksen Mittaustekniikan yksikössä. Niissä keskityttiin fenolisiin yhdisteisiin, joita rikastuu pohjoisen kasveihin arktisissa olosuhteissa. Analyyseissä oli mukana viisi marjajauhetta: puolukan ja kaarnikan marjajauheet, joiden terveysvaikutuksia hankkeessa tutkittiin, sekä vertailumateriaalina mustikkajauhe ja kaksi muuta puolukkajauhetta.
Folin-Ciocalteau kokonaisfenolimäärityksen mukaan kaarnikassa oli eniten fenolisia yhdisteitä, noin 4000 mg GAE / 100g marjajauhetta ja muissa marjajauheissa noin 2/3 tästä määrästä. Myös antioksidatiivisuuspotentiaali (ORAC) oli kaarnikkajauheessa suurempi kuin muissa jauheissa. Tutkituista fenolisista yhdisteistä mustikka- ja kaarnikkajauheissa oli erityisesti antosyaaneja, joiden koostumus oli rikas. Puolukkajauheissa antosyaaneja oli alle 10% kaarnikan pitoisuudesta ja ne koostuivat pääosin syanidiiniglykosideista. Sen sijaan puolukkajauheissa oli runsaammin proantosyanidiineja.
Marjajauheissa oli flavonoleja 60-90 mg / 100g; kaarnikkajauheessa oli erityisesti myrisetiiniä ja puolukkajauheissa isorhamnetiinia ja kversetiiniä. Kversetiinin sokerijohdannaisista kaarnikkajauhe sisälsi pääosin rhamnosidia kun puolukkajauheissa oli sen lisäksi myös galaktosidia. Mustikan marjajauheessa oli merkittävä määrä kversetiini-3-glukuronidiinia. Seitsemästä tutkitusta stilbeenistä marjajauheista löydettiin vain resveratrolin sokerijohdannaista polydatiinia (piceid).
Marjajauheista tutkittiin myös 13 fenolisen hapon pitoisuuksia. Niitä oli eniten puolukkajauheissa, 400-500 mg/100g; pääasiassa (n.90%) bentsoehappoa. Kaarnikkajauheessa fenolisia happoja oli noin neljännes ja mustikassa noin puolet puolukkajauheiden määrästä ja fenolisten happojen koostumus oli erilainen. Kaarnikassa päähappo oli protokatekiinihappo ja mustikassa klorogeenihappo, jota ei löytynyt muista marjajauheista.

TP-6: Tiedottaminen sekä koulutus- ja yritysyhteistyö
Hanketta, hankkeen tuloksia ja aihepiiriä esiteltiin laajasti lehtiartikkeleissa sekä esitelmissä erilaisilla foorumeilla. Hankkeessa järjestettiin kolme yritystilaisuutta sekä kaksiosainen seminaari ja reseptikilpailu yhteistyössä ammattiopisto Lappian kanssa. Tiedottaminen sekä koulutus- ja yritysyhteistyö on laajemmin esitelty loppuraportin kohdassa 8.1. ja tärkeimmät dokumentit on liitetty kohtaan 10.