Elimistö ja sen solut kohtaavat jatkuvasti sekä ulkoisista että sisäisistä tekijöistä aiheutuvaa stressiä. Tämän vuoksi soluilla on useita stressivastejärjestelmiä, jotka auttavat elimistöä sopeutumaan erilaisiin kuormitustekijöihin ja ylläpitämään solujen toimintaa. Nämä järjestelmät säätelevät muun muassa energiantuotantoa, proteiinien laatukontrollia, tulehdusreaktioita ja antioksidanttipuolustusta (Kültz 2005). Ikääntymisen myötä stressivasteiden toiminta kuitenkin heikkenee, mikä altistaa elimistön sairauksille ja toimintakyvyn laskulle (Haigis & Yankner 2010; Kourtis & Tavernarakis 2011).
Stressi ei ole aina haitallista
Stressi mielletään usein negatiiviseksi asiaksi, mutta biologisesti ajatellen stressi voi käynnistää myös hyödyllisiä sopeutumisreaktioita. Tätä ilmiötä kutsutaan hormeesiksi. Hormeesissa lievä ja lyhytaikainen stressi aktivoi solujen puolustus- ja stressivastejärjestelmiä tavalla, joka vahvistaa elimistön kykyä korjata ja ylläpitää itseään sekä kestää myöhempiä kuormituksia. Esimerkiksi liikunnan, saunan, kylmäaltistuksen ja paaston hyödyllisten vaikutusten ajatellaan perustuvan osittain juuri tähän mekanismiin (Calabrese 2014; Li ym. 2019; Mattson 2008). Jotta hormeesin mahdollisia hyötyjä saataisiin tehokkaammin käyttöön, olisi tärkeää löytää uusia, helposti ihmisten arkeen sovellettavia tapoja aktivoida elimistön stressivasteita. Ne voisivat tukea elimistön sopeutumis- ja palautumiskykyä arjen kuormituksessa ja samalla tukea tervettä ikääntymistä.
Voiko kasvien stressi tukea ihmisen hormeesia?
Yksi kiinnostava ja vielä hyödyntämätön keino hormeesin aktivoimiseksi ihmisissä on xenohormeesi. Xenohormeesissa kasvit tuottavat ympäristöstään kokeman stressin, kuten voimakkaan valon, kuivuuden tai ravinnepuutosten, seurauksena bioaktiivisia yhdisteitä eli fytokemikaaleja. Näihin yhdisteisiin kuuluvat esimerkiksi polyfenolit, flavonoidit ja karotenoidit, jotka auttavat kasvia selviytymään epäsuotuisissa olosuhteissa ylläpitämällä solujen toimintaa ja suojaamalla niitä vaurioilta.
Xenohormeesin keskeinen ajatus on, että ihminen voi hyötyä näistä samoista yhdisteistä ravinnon kautta. Kun ihminen syö stressiä kokeneita kasveja, niiden sisältämät fytokemikaalit voivat aktivoida myös ihmisen soluissa hormeettisia stressivasteita, jotka, kuten edellä todettiin, tehostavat solujen ylläpitoa ja tukevat siten tervettä ikääntymistä (Baur & Sinclair 2008; Hooper ym. 2010; Howitz & Sinclair 2008; Lamming ym. 2004; Martel ym. 2019; Sharma ym. 2022; Surh 2011; Suter & Lucock 2017). Kyseessä on evoluution näkökulmasta kiehtova ajatus, sillä eläimet ovat voineet hyödyntää kasvien stressin seurauksena tuottamia kemiallisia viestejä ennakoidakseen ympäristön muutoksia. Esimerkiksi kuivuusstressiin joutuneen kasvin tuottamat yhdisteet ovat voineet viestiä myös ravintoa käyttävälle eläimelle vaikeammista olosuhteista, jolloin elimistön oli hyödyllistä aktivoida selviytymistä tukevia mekanismeja jo ennakolta (Baur & Sinclair 2008).
Tunnetuin xenohormeesiin liitetty yhdiste on resveratroli, jota esiintyy esimerkiksi viinirypäleissä ja pähkinöissä. Kasveissa resveratrolin tuotanto lisääntyy erilaisten stressitekijöiden, kuten UV-säteilyn, otsonin ja patogeenien aiheuttaman stressin seurauksena. Resveratroli suojaa kasvia muun muassa vähentämällä UV-vaurioita ja torjumalla patogeenisia homeita. Ihmisissä ja koe-eläinmalleissa resveratrolin on puolestaan havaittu edistävän tervettä ikääntymistä ja suojaavan useilta ikääntymiseen liittyviltä sairauksilta, kuten sydän- ja verisuonisairauksilta, syövältä, neurodegeneratiivisilta sairauksilta ja sarkopenialta (Zhou ym. 2021). Samankaltaisia terveysvaikutuksia on raportoitu myös monille muille kasvien sisältämille yhdisteille, kuten kurkumiinille ja erilaisille polyfenoleille (Hooper ym. 2010; Shah ym. 2024).
Tällä hetkellä fytokemikaalien terveysvaikutusten tutkimus keskittyy pääasiassa yksittäisiin puhdistettuihin tai syntetisoituihin yhdisteisiin. Tässä lähestymistavassa on kuitenkin rajoitteita, sillä kasvit sisältävät tuhansia bioaktiivisia molekyylejä, joista vain murto-osan vaikutuksia tunnetaan. Lisäksi monia yhdisteitä ei voida eristää tai syntetisoida niiden vähäisen pitoisuuden, epästabiiliuden tai monimutkaisen rakenteen vuoksi. Koska kasvien luonnollinen metabolinen kokonaisuus voi olla biologisesti merkityksellisempi kuin yksittäiset yhdisteet, xenohormeesin todellinen potentiaali tulisi selvittää kokonaisia kasveja hyödyntäen yksittäisten ravintolisien sijaan.
Voiko kasveja kasvattaa terveellisemmiksi?
Kasvitieteiden edistysaskeleiden myötä myös viljelymenetelmät ovat kehittyneet pitkälle automatisoiduiksi ja tarkasti kontrolloiduiksi. Nykyisin kasvien valaistusta, lämpötilaa, ravinteita ja muita kasvuolosuhteita voidaan säädellä hyvin tarkasti haluttujen fysiologisten ominaisuuksien saavuttamiseksi. Tämä avaa mahdollisuuksia myös hallitun stressin hyödyntämiseen ravintokasvien xenohormeettisten ominaisuuksien lisäämisessä. Toisin sanoen tutuista ja arkisista ravintokasveista voitaisiin mahdollisesti tehdä entistäkin terveellisempiä.
Aiemmat tutkimukset osoittavat, että hallituilla stressikäsittelyillä voidaan lisätä kasvien terveyden kannalta kiinnostavien fytokemikaalien tuotantoa. Esimerkiksi UV-säteilyn ja muiden abioottisten stressitekijöiden on havaittu lisäävän muun muassa fenolisten yhdisteiden ja flavonoidien pitoisuuksia erilaisissa ravintokasveissa (Sharma ym. 2022; Skowron ym. 2024). Alustavissa tutkimuksissa on tarkasteltu myös stressikäsiteltyjen kasvisten ja niistä valmistettujen tuotteiden mahdollisia terveysvaikutuksia, mutta näyttö perustuu toistaiseksi pitkälti in vitro -malleihin (Ferruzza ym. 2016; Gastélum-Estrada ym. 2023). Xenohormeettisesti rikastettujen kasvisten vaikutuksia ihmisen terveyteen tunnetaan siten vielä huonosti. Keskeinen seuraava askel olisikin tutkia kontrolloiduissa ihmisinterventioissa, aiheuttavatko tällaiset kasvikset mitattavia muutoksia esimerkiksi aineenvaihdunnassa, tulehdusreaktioissa ja yleisessä toimintakyvyssä. Vasta tällainen tutkimus voisi osoittaa, tuottaako kasvin stressaaminen lisähyötyä verrattuna tavanomaisesti kasvatettuun kasvikseen.
Myös käytännön soveltamiseen liittyy vielä useita avoimia kysymyksiä. Vaikka stressikäsittelyillä voidaan lisätä kasvien bioaktiivisten yhdisteiden pitoisuuksia, voimakkaammat käsittelyt voivat samalla heikentää kasvien kasvua ja sadontuottoa. Esimerkiksi UV-B-säteilyn on havaittu lisäävän fenolisten yhdisteiden ja flavonoidien pitoisuuksia basilikassa ja salaatissa, mutta samalla vähentävän niiden biomassaa (Dou ym. 2019; Zhu ym. 2025). Siksi on selvitettävä, millaisilla stressikäsittelyillä fytokemikaalien pitoisuuksia voidaan lisätä ilman, että kasvien kasvu, laatu tai sadon määrä heikkenevät liikaa. Lisäksi on tärkeää tutkia, miten kuluttajat suhtautuvat tällaisiin ”terveysrikastettuihin” kasviksiin. Fytokemikaalien lisääntynyt määrä voi muuttaa kasvisten makua, väriä ja rakennetta ja siten vaikuttaa myös niiden hyväksyttävyyteen kuluttajien keskuudessa (Hoppu ym. 2021; Laužikė ym. 2023). Aistinvaraiset muutokset eivät kuitenkaan välttämättä ole kielteisiä, vaan sopivilla kasvuolosuhteilla voidaan pyrkiä yhdistämään korkea ravitsemuksellinen laatu kuluttajia miellyttäviin ominaisuuksiin.
Jos xenohormeettisten kasvisten terveyshyödyt voitaisiin osoittaa ja niiden käyttö myöhemmin yleistyisi osaksi tavallista ruokavaliota, tarvittaisiin myös pitkäaikaista tutkimusta suuremmissa väestöryhmissä. Tällöin voitaisiin arvioida, voisiko niiden säännöllinen käyttö vaikuttaa esimerkiksi ikääntymiseen liittyvien sairauksien esiintyvyyteen ja terveiden elinvuosien määrään.
Uusi näkökulma funktionaalisiin elintarvikkeisiin
Kuten edellä on mainittu, xenohormeesin terveysvaikutuksista on saatu lupaavaa näyttöä in vitro -malleissa sekä yksittäisten fytokemikaalien osalta myös ihmisillä. Jos myös kokonaisina nautittujen stressikäsiteltyjen kasvisten terveyshyödyt voitaisiin osoittaa ihmisillä, ne voisivat muodostaa uuden sukupolven funktionaalisia elintarvikkeita ja avata uusia mahdollisuuksia ravitsemuksen, maatalouden ja terveyden edistämisen aloilla. Ajatus on kiinnostava myös kestävän kehityksen näkökulmasta. Toisin kuin monia korkean teknologian terveysratkaisuja, xenohormeesia voitaisiin hyödyntää olemassa olevissa maatalous- ja sisäviljelyjärjestelmissä ilman kokonaan uusia tuotantorakenteita. Näin ravintokasvien biologista arvoa voitaisiin mahdollisesti lisätä suhteellisen kustannustehokkaasti hyödyntämällä kasvien omia luonnollisia stressivasteita.
Suomella voisi olla tässä merkittävä mahdollisuus. Maassamme on vahvaa osaamista ravitsemuksessa, terveystutkimuksessa, maataloudessa sekä kontrolloidussa sisäviljelyssä. Lisäksi Suomen ikääntyvä väestörakenne on lisännyt asiantuntemusta ikääntymiseen liittyvissä terveys- ja hoivakysymyksissä sekä terveiden elinvuosien tukemisessa. Yhdistämällä nämä osaamisalueet voitaisiin kehittää uudenlaisia, tutkimukseen perustuvia ravitsemusratkaisuja terveen ikääntymisen tueksi.
Xenohormeesi ja tulevaisuuden terve ikääntyminen
Vaikka väestön elinikä on pidentynyt merkittävästi viimeisen sadan vuoden aikana, samalla myös sairaiden elinvuosien määrä on kasvanut (Partridge ym. 2018). Tämän vuoksi on tärkeää löytää uusia keinoja terveen ikääntymisen tukemiseksi. Tätä ajatellen xenohormeesi on erityisen kiinnostava lähestymistapa, sillä luonnollisiin yhdisteisiin perustuvat ravitsemukselliset interventiot ovat yleensä turvallisia, laajasti hyväksyttyjä ja helposti suuren väestönosan saatavilla.
Ajatus liittyy myös laajempaan muutokseen ravitsemustutkimuksessa. Ruokaa ei nähdä enää pelkästään energian ja ravintoaineiden lähteenä, vaan biologisesti aktiivisena tekijänä, joka voi vaikuttaa elimistön säätelyjärjestelmiin hyvin monimutkaisella tavalla. Tähän liittyen xenohormeesi voi tulevaisuudessa tarjota uuden keinon tukea elimistön stressinsietokykyä, toimintakykyä ja terveitä elinvuosia osana jokapäiväistä ravitsemusta.
Metropolialla on hyvät mahdollisuudet olla mukana kehittämässä ja tutkimassa xenohormeesiin perustuvia ratkaisuja. UrbanFarmLab tarjoaa ympäristön kasvien kontrolloituun kasvatukseen ja erilaisten kasvuolosuhteiden hyödyntämiseen, kun taas Metropolia Proof Health mahdollistaa kehitettyjen ratkaisujen terveysvaikutusten tutkimisen ihmisillä. Näiden ympäristöjen yhdistäminen voisi mahdollistaa koko tutkimusketjun kasvien hallitusta stressikäsittelystä aina niiden biologisten ja terveydellisten vaikutusten arviointiin saakka. Xenohormeesi tarjoaa siten kiinnostavan mahdollisuuden yhdistää Metropolian osaamista kaupunkiviljelyssä, terveystutkimuksessa ja terveen ikääntymisen edistämisessä.
Lähteet
Baur, J. A. & Sinclair, D. A. 2008. What is Xenohormesis? American Journal of Pharmacology and Toxicology, 3(1), 152–159.
Calabrese, E. J. 2014. Hormesis: A fundamental concept in biology. Microbial Cell, 1(5), 145–149.
Dou, H., Niu, G. & Gu, M. 2019. Pre-Harvest UV-B Radiation and Photosynthetic Photon Flux Density Interactively Affect Plant Photosynthesis, Growth, and Secondary Metabolites Accumulation in Basil (Ocimum basilicum) Plants. Agronomy, 9(8), 434.
Ferruzza, S., Natella, F., Ranaldi, G., Murgia, C., Rossi, C., Trošt, K., Mattivi, F., Nardini, M., Maldini, M., Giusti, A. M., Moneta, E., Scaccini, C., Sambuy, Y., Morelli, G. & Baima, S. 2016. Nutraceutical Improvement Increases the Protective Activity of Broccoli Sprout Juice in a Human Intestinal Cell Model of Gut Inflammation. Pharmaceuticals, 9(3), 48.
Gastélum-Estrada, A., Rabadán-Chávez, G., Reza-Zaldívar, E. E., de la Cruz-López, J. L., Fuentes-Palma, S. A., Mojica, L., Díaz de la Garza, R. I. & Jacobo-Velázquez, D. A. 2023. Biofortified Beverage with Chlorogenic Acid from Stressed Carrots: Anti-Obesogenic, Antioxidant, and Anti-Inflammatory Properties. Foods, 12(21), 3959.
Haigis, M. C. & Yankner, B. A. 2010. The Aging Stress Response. Molecular Cell, 40(2), 333–344.
Hooper, P. L., Hooper, P. L., Tytell, M. & Vígh, L. 2010. Xenohormesis: Health benefits from an eon of plant stress response evolution. Cell Stress and Chaperones, 15(6), 761–770.
Hoppu, U., Puputti, S. & Sandell, M. 2021. Factors related to sensory properties and consumer acceptance of vegetables. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 61(10), 1751–1761.
Howitz, K. T. & Sinclair, D. A. 2008. Xenohormesis: Sensing the Chemical Cues of Other Species. Cell, 133(3), 387–391.
Kourtis, N. & Tavernarakis, N. 2011. Cellular stress response pathways and ageing: Intricate molecular relationships. The EMBO Journal, 30(13), 2520–2531.
Kültz, D. 2005. Molecular and evolutionary basis of the cellular stress response. Annual Review of Physiology, 67(Volume 67, 2005), 225–257.
Lamming, D. W., Wood, J. G. & Sinclair, D. A. 2004. MicroReview: Small molecules that regulate lifespan: evidence for xenohormesis. Molecular Microbiology, 53(4), 1003–1009.
Laužikė, K., Viršilė, A., Samuolienė, G., Sutulienė, R. & Brazaitytė, A. 2023. UV-A for Tailoring the Nutritional Value and Sensory Properties of Leafy Vegetables. Horticulturae, 9(5), 551.
Li, X., Yang, T. & Sun, Z. 2019. Hormesis in Health and Chronic Diseases. Trends in Endocrinology & Metabolism, 30(12), 944–958.
Martel, J., Ojcius, D. M., Ko, Y.-F., Ke, P.-Y., Wu, C.-Y., Peng, H.-H. & Young, J. D. 2019. Hormetic Effects of Phytochemicals on Health and Longevity. Trends in Endocrinology & Metabolism, 30(6), 335–346.
Mattson, M. P. 2008. Hormesis defined. Ageing Research Reviews, 7(1), 1–7.
Partridge, L., Deelen, J. & Slagboom, P. E. 2018. Facing up to the global challenges of ageing. Nature, 561(7721), 45–56.
Shah, M. A., Faheem, H. I., Hamid, A., Yousaf, R., Haris, M., Saleem, U., Shah, G. M., Alhasani, R. H., Althobaiti, N. A., Alsharif, I. & Silva, A. S. 2024. The entrancing role of dietary polyphenols against the most frequent aging-associated diseases. Medicinal Research Reviews, 44(1), 235–274.
Sharma, D., Shree, B., Kumar, S., Kumar, V., Sharma, S. & Sharma, S. 2022. Stress induced production of plant secondary metabolites in vegetables: Functional approach for designing next generation super foods. Plant Physiology and Biochemistry, 192, 252–272.
Skowron, E., Trojak, M. & Pacak, I. 2024. Effects of UV-B and UV-C Spectrum Supplementation on the Antioxidant Properties and Photosynthetic Activity of Lettuce Cultivars. International Journal of Molecular Sciences, 25(17), 9298.
Surh, Y.-J. 2011. Xenohormesis mechanisms underlying chemopreventive effects of some dietary phytochemicals. Annals of the New York Academy of Sciences, 1229(1), 1–6.
Suter, S. & Lucock, M. 2017. Xenohormesis: Applying Evolutionary Principles to Contemporary Health Issues. Exploratory Research and Hypothesis in Medicine, 2(4), 79–85.
Zhou, D.-D., Luo, M., Huang, S.-Y., Saimaiti, A., Shang, A., Gan, R.-Y. & Li, H.-B. 2021. Effects and Mechanisms of Resveratrol on Aging and Age-Related Diseases. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2021, 9932218.
Zhu, Y., Patil, B. S. & Zhen, S. 2025. From ultraviolet-B to red photons: Effects of end-of-production supplemental light on anthocyanins, phenolics, ascorbic acid, and biomass production in red leaf lettuce. PloS One, 20(7), e0328303.
Kirjoittaja
-
Olli Matilainen
T&K-ohjelmajohtaja, Metropolia AmmattikorkeakouluToimin Tulevaisuuden terveys ja ikääntyminen -tutkimus- ja kehittämisohjelman johtajana.
Tutustu tekijään
