Bakgrund: Akne är en av de vanligaste dermatologiska sjukdomarna och drabbar nästan alla människor under puberteten. Sjukdomen kan även fortsätta eller utvecklas i vuxen ålder där prevalensen av akne är högre bland kvinnor. Vid måttlig till svår akne förekommer inflammatoriska lesioner i ansikte och på övre bål som ofta lämnar ärr vid läkning. Isotretinoin (Iso) är det mest effektiva läkemedlet mot akne men kommer med många besvärliga och allvarliga biverkningar. Utifrån två fallpresentationer verkar Iso kunna påverka kroppens folatstatus negativt. Folat är ett essentiellt vitamin som har en viktig roll i DNA-syntesen och metabolismen av aminosyror. Syfte: Syftet med litteraturstudien var att undersöka om behandling med Iso har negativ effekt på kroppens folatstatus. Vid undersökning av detta söktes följande frågor att besvaras: Sänker Iso kroppens folatstatus? Ökar Iso homocysteinnivåerna i plasma? Sänker Iso kroppens B12-status? Metod: Arbetet har utförts genom systematisk litteratursökning i Pubmed och Scopus under januari och februari 2021. I båda databaserna har fyra olika fritextsökningar genomförts med isotretinoin som bestående sökord vidare tillsammans med folic acid, folate, homocysteine och vitamin B12. Elva artiklar har inkluderats för analys. Resultat: Effekten av Iso på kroppens folatstatus undersöktes i tio studier och i sex av dessa studier observerades signifikant minskade serumfolatnivåer. Homocysteinnivåer undersöktes i tio studier och i åtta av dessa observerades ökade homocysteinnivåer efter behandling med Iso. Åtta studier undersökte förändringar i serumkoncentrationen av B12 vid behandling med Iso och i tre av dessa studier observerades signifikant minskande B12-nivåer. Slutsats: Utifrån resultatet går det att tolka att omsättningen av folat och B12 kan ha ökat vid stigande homocysteinnivåer. Tillskott av folsyra och B12 kan vara att rekommendera till patienter med akne som behandlas med Iso och där homocysteinnivåerna i plasma stiger. Studier med längre behandlingsperiod bör utföras för att kunna avgöra hur en fullständig behandling med Iso påverkar vitaminstatusen för folat och B12. / Background: Acne is one of the most common dermatological diseases generally affecting people going through puberty. The prevalence of adult acne is increasing and especially among women. Clinical symptoms of acne in moderate and severe cases are inflammatory lesions located in the face and upper body that can often cause scarring. Isotretinoin (Iso) is the most effective therapeutic drug against acne but has many side-effects. Iso appears to adversely affect the body's folate status according to two case presentations. Folate is an essential vitamin and has an important role in DNA synthesis and amino acid metabolism. Aim: The aim of the literature study was to examine if treatment with Iso has a negative effect on the body's folate status. Following questions were searched to be answered: Does Iso lower the body's folate status? Dose Iso increase plasma homocysteine levels? Does Iso lower the body's vitamin B12 status?Method: Eleven articles examining the effect of Iso treatment on folate status, homocysteine and B12 levels were collected from a literature search in Pubmed and Scopus during January and February 2021. Four different free text searches were carried out with isotretinoin as the consisting key word together with folic acid, folate, homocysteine ​​and vitamin B12. Results: The effect of Iso on the body's folate status was examined by ten studies and in six of these studies significantly reduced serum folate levels were observed. Homocysteine levels were examined in ten studies and in eight of these were increased homocysteine levels observed after treatment with Iso. Eight studies examined changes in the serum concentration of B12 and in three of these studies significantly decreased B12 levels were observed after treatment with Iso. Conclusion: The results give an indication that the turnover of folate and B12 may have increased with rising homocysteine plasma levels. Supplements of folic acid and B12 may be recommended for patients undergoing treatment with Iso if plasma homocysteine levels are rising during treatment. Studies with a longer treatment period with Iso need to be done to determine how a complete treatment with Iso affects folate and B12 status.

Cyanobakterier är intressanta mikroorganismer för produktion av biobränslen från solljus, vatten och atmosfärisk koldioxid och anses därför vara potentiella mikrobiella cellfabriker. Men på grund av långsam tillväxt och låg produktion är genteknologi processen intensiv och tidskrävande för cyanobakterier. En alternativ metod till prototypteknik för metabola vägar är att använda cellfri metabolisk teknik där cellysat av överuttryckta enzymer används. I detta projekt försökte vi utveckla en metod för cellfri metabolisk ingenjörsteknik för cyanobakterien Synechocystis PCC 6803 med hjälp av den övre mevalonatvägen som exempelreaktionsväg. Vi började med att utveckla tre fluorescensbaserade metoder för att detektera proteinöveruttryck med hjälp av de tre enzymerna från mevalonatreaktionsvägen. Dessa metoder använde fusering av YFP-proteinet till målproteinet, en delad GFP-reporterprotein eller translationskoppling. Ett av de överuttryckta enzymerna verkade vara giftigt för Synechocystis-celler så flera inducerbara promotorer användes för att försöka uttrycka enzymet. Den högst uttryckande konstruktionen för varje gen valdes ut och proteiner extraherades och blandades i en cellfri metabolisk ingenjörsreaktion. Även om inget mevalonat kunde detekteras med hjälp av gaskromatografi i detta projekt, berodde detta sannolikt på otillräckligt högt proteinöveruttryck av mevalonatgenerna. / Cyanobacteria are desirable microorganisms for the production of biofuels from sunlight, water and atmospheric carbon dioxide, and are therefore considered potential microbial cell factories. But due to slow growth rate and low production rates, the engineering processes for bioproduction is labour intensive and time consuming. An alternative method to prototype metabolic pathway engineering is to use cell-free metabolic engineering, where cell lysates of enriched enzymes are used. In this project, we attempted to develop a method for cell-free metabolic engineering for the cyanobacterium Synechocystis PCC 6803 using the upper mevalonate pathway as an example pathway. We started by developing three fluorescence-based methods for detecting protein overexpression using the three enzymes from the mevalonate pathway. These methods used YFP fusion to target proteins, a split GFP reporter tag or translation coupling. One of the overexpressed enzymes appeared to be toxic to Synechocystis cells so several inducible promoters were used to try and express the enzyme. The highest expressing construct for each gene was selected and proteins were extracted and mixed in a cell free metabolic engineering reaction. Although no mevalonate could be detected using gas chromatography in this project, this was likely due to insufficiently high protein overexpression of the mevalonate pathway genes.

Anaerob nedbrytning vid låg temperatur är ett energieffektivt system, men få studier har fastställt kinetiken för anaerob nedbrytning av matavfall vid dessa temperaturer. I denna studie bestämdes kinetiken för en anaerob rötkammare för matavfall med mesofil inokulum vid 20°C. Effekten av acklimatiseringstiden avslöjades. Därefter användes biokol och spårämnen för att utvärdera deras inverkan vid 20°C. Det visade sig att tillsats av spårämnen ökade kinetiken upp till 114% av kontrollreaktorn. Denna studie visade att olika biokol har varierande effekt på kinetiken (här negativ och neutral effekt). De kinetiska värdena utvärderades med en första ordningens modell och användes för att uppskatta en virtuell fabrik. Med ett inflöde på 27 000 ton bioavfall/år och 80 % av den maximala metanpotentialen ansågs en psykrofil i ett steg vara orealistiskt (hydraulisk retentionstid (HRT): 9,6 månader med den experimentella kinetiken). Lovande resultat kan dock uppnås med en lämplig kombination av utetemperatur och substrattemperatur. / Low temperature anaerobic digestion is an energy efficient system, however few studies have determined the kinetics of the anaerobic digestion of food waste at those temperatures. This study determined the kinetics of a food waste anaerobic digestor with mesophilic inoculum at 20°C. The impact of acclimatation time was revealed. Then biochar and trace elements were employed to evaluate their impact at 20°C. It was shown that addition of the trace elements boosted the kinetic up to 114% of the control reactor. This study proved that different biochars have variable effect on the kinetics (here negative and neutral effect). The kinetic values were evaluated with a first order model and used to estimate a virtual factory. With 27 000 tons of biowaste /year influx and 80% expression of the maximum methane potential, a single stage psychrophilic was deemed unrealizable (Hydraulic Retention Time (HRT): 9.6 month with the experimental kinetics). However, promising results can be obtained with an adequate exterior temperature & substrate temperature couple.

Bakgrund: Sömnproblem är ett utbrett problem och är oftast en del av vissa livsstilssituationer där jobb, familjeliv och sjukdom kan påverka sömnen negativt. Fysisk aktivitet är en strategi för att förbättra sömnen, men vid tillfällen där aktiv rörelse inte är möjlig kan avslappningstekniker användas. Yoga nidra, även kallad yogisk sömn, är en guidad meditationsteknik som involverar många olika avslappningstekniker. En effekt av yoga nidra tycks vara ökad parasympatisk aktivitet och minskad sympatisk aktivitet. Syfte: Syftet med studien var att undersöka yoga nidras påverkan på sömnen på vuxna individer.                                                                                                          Metod: En systematisk litteraturstudie baserad på vetenskapliga artiklar publicerade 2019-2024. Databaserna PubMed och Web of Science användes för litteratursökningen. Resultat: Sex artiklar mötte inklusionskriterierna. Samtliga studier var experimentella. Fem av studierna visade på signifikant förbättrad sömn efter upprepad intervention. En studie gav oförändrad effekt efter en yoga nidra session.                                  Slutsats: Resultatet från litteraturstudien tyder på att yoga nidra kan inverka positivt på sömnen om interventionen utförs kontinuerligt. Dock rådde heterogenitet bland artiklarna gällande studiens kvalitet, population och interventionens längd, vilket försvårar tolkning av resultat. Bättre och mer enhetliga studier samt fler deltagare behövs för att kunna påvisa ett samband. / Background: Sleep problems are widespread and are usually part of certain lifestyle situations where work, family life and illness can affect sleep negatively. Physical activity is one strategy to improve sleep, but relaxation techniques can be used when active movement is not possible. Yoga Nidra, or yogic sleep, is a guided meditation technique that involves many different relaxation methods. One effect of yoga nidra appears to be increased parasympathetic activity and decreased sympathetic activity. Aims: The study aimed to examine the effect of yoga nidra on sleep in adults. Methods: A systematic literature study based on scientific articles published 2019-2024. The literature search was done using Pub Med and Web of Science databases. Results: Six articles met the inclusion criteria and were included in the study. All studies were experimental. Five of the studies showed significantly improved sleep after repeated intervention. One study found an unchanged effect after only one yoga nidra session. Conclusions: The results from the literature study indicate that yoga nidra may have a positive effect on sleep if the intervention is carried out over a period of time. However, there was heterogeneity among the articles regarding the study quality, population and intervention length, making it difficult to assess the results. Better and more unitary studies and more participants are needed to determine a connection.

Fettvävnaden är en viktig regulator för ämnesomsättningen och uppvisar en komplex cellulär arkitektur som påverkar olika fysiologiska och patologiska processer. Dess heterogena natur är relativt ostrukturerad och består huvudsakligen av bräckliga feta adipocyter och immunceller. Dessa komplikationer försvårar studier av mikroarkitekturen - som är avgörande för att förstå dess beteende - vilket nyligen har gynnats av teknik med rumslig upplösning, som möjliggör studier av genomiska profiler samtidigt som informationen från vävnaden bevaras. I detta arbete undersöks kromatindynamiken i fettvävnad med hjälp av den nyutvecklade Spatial Assay for Transposase-Accessible Chromatin med sekvensering med hög genomströmning (Spatial ATAC-seq). Med fokus på subkutan vit fettvävnad samlades prover in från en individ som led av fetma före och fem år efter en bariatrisk operation för att studera förändringar i samband med betydande viktnedgång. Studien omfattar detaljer för både experimentella protokoll och avancerade beräkningsverktyg för dataanalys, inklusive användning av en utvecklingsversion av Semla-paketet för att integrera data om rumslig tillgänglighet och kromatintillgänglighet. Analysen visade på en mångsidig cellulär arkitektur och distinkta genomiska egenskaper i vävnaden, vilket framhävde förekomsten av specifika celltyper som AdipoLEP-liknande adipocyter och infiltrerande immunceller. Denna studie visade att det är möjligt att tillämpa Spatial ATAC-seq för att undersöka de molekylära mekanismerna i fettvävnad som ligger till grund för metabol hälsa och sjukdom, särskilt i samband med fetma och viktminskning. / Adipose tissue is a critical regulator of metabolism, exhibiting a complex cellular architecture that influences various physiological and pathological processes. Its heterogeneous nature is relatively unstructured, mainly formed by fragile fatty adipocytes and immune cells. These intricacies complicate the study of its microarchitecture – crucial for understanding its behaviour – which has recently benefitted from spatially resolved technologies, that enable the study of genomic profiles while keeping the information from the tissue. This work explores the chromatin dynamics of adipose tissue using the newly developed Spatial Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing (Spatial ATAC-seq). Focusing on subcutaneous white adipose tissue, samples were collected from an individual suffering from obesity before and five years after bariatric surgery to study changes associated with significant weight loss. The study comprises details for both experimental protocols and advanced computational tools for data analysis, including the use of a development version of Semla package to integrate spatial and chromatin accessibility data. The analysis revealed a diverse cellular architecture and distinct genomic features across the tissue, highlighting the presence of specific cell types such as AdipoLEP-like adipocytes and infiltrating immune cells. This study demonstrated the feasibility of applying Spatial ATAC-seq in investigating the molecular mechanisms of adipose tissue underlying metabolic health and disease, particularly in the context of obesity and weight loss.

Glykosidhydrolaser (GHs) är enzymer som katalyserar hydrolys av glykosidbindningar i polysackarider och fungerar på endo- eller exo-sätt, beroende på om de riktar sig mot mitten eller änden av en glykan-kedja. De är viktiga i kolcykeln och i olika industrier som använder biomassa som substrat. GHs är fördelaktiga i många industriella processer på grund av deras höga specificitet, omsättningsgrad och biologiska nedbrytbarhet, men de kan vara instabila och är ofta dyra att producera. De varierar i specificitet och har ibland flera katalytiska domäner eller icke-katalytiska tillbehörsdomäner, vilket hjälper till att bryta ner polysackarider och/eller främjar enzymets livslängd. Många GHs kan ha kolhydratbindande moduler (CBMs) som ökar deras termostabilitet och/eller katalytiska aktivitet. CBMs är kopplade till andra domäner i multimodulära domäner av inter-domän länkar (IDLs), vilket är polypeptidkedjor som ger strukturell flexibilitet och låter CBMs nå önskade mål på ett substrat, men den fulla funktionen av IDLs i enzymstabilisering har inte dokumenterats. Kitinaser är en grupp av GHs som riktar sig mot det motsträviga polysackaridet kitin, vilket finns i både marina och markbundna miljöer. De finns i organismer såsom insekter med kitinhaltiga exoskelett och i svampar eller andra mikrober med kitininnehållande cellväggar, men de finns även i organismer som inte syntetiserar eller ens metaboliserar kitin, på grund av deras andra relevanta funktioner inom patogenicitet, immunförsvar, etc. Kitin och dess oligosackarid-derivat har flera funktioner i biomass-industrier och kan användas för medicinska ändamål. Många GHs innehåller icke-katalytiska CBMs, varav många är kitinbindande, och spelar därför en roll i att främja kitinbindning och hydrolys av deras enzympartners. Detta projekt fokuserar på ett modulärt GH18-kitinas kodat av genen Cpin_2580. Kitinasdomänen är flankerad av två CBMs. Tidigare forskning har visat att dessa inte är kitinbindande men föreslog att de påverkar enzymets termostabilitet. Däremot undersöktes inte IDL:ernas påverkan i den tidigare studien. För att bestämma rollen av IDLs designades primers för att klona nya genvarianter av Cpin_2580 för att producera nya proteiner med varierande längder av länkar för att bestämma vad för effekt längden har på enzymets termostabilitet. Dessa primers användes till PCR för att skapa gensekvenser med den befintliga Cpin_2580-18s-plasmiden som mall, följt av kloning, proteinproduktion, rening och analys med hjälp av fluoroforbindningsanalys. Nya proteinvarianter kunde genereras och produceras i liten skala, men produktionen upplevde problem, vilket ledde till att IDLs roll inte kunde fastställas fullt ut. / Glycoside hydrolases (GHs) are enzymes that catalyse the hydrolysis of glycosidic bonds in polysaccharides, functioning in endo- or exo-manners, depending on whether they target the middle or the end of a glycan chain. They are crucial in the carbon cycle and various industries that utilise biomass as substrate. GHs are advantageous in many industrial processes due to their high specificity, turnover rates, and biodegradability, but they can be unstable and are often costly to produce. They vary in specificity and sometimes carry multiple catalytic domains or non-catalytic accessory domains, aiding in polysaccharide breakdown and/or promoting the longevity of the enzyme. Many GHs can have carbohydrate binding modules (CBMs) attached that can be considered accessory domains, which increases their thermostability and/or catalytic activity in many cases. CBMs are attached to other domains in multi-modular enzymes by inter-domain linkers (IDLs), which are polypeptide chains that give structural flexibility and allow the CBMs to reach desired targets on a substrate, but the full function of IDLs in enzyme stabilisation has not been documented. Chitinases are a group of GHs that targets the recalcitrant polysaccharide chitin, which exists in both marine and terrestrial environments. They exist in organisms such as insects that have chitinous exoskeletons and in fungi or other microbes with chitin-containing cell walls, but they are also found in organisms that do not synthesise or even metabolise chitin, due to their other functions of relevance in pathogenicity, immune defence, etc. Chitin and its oligosaccharide derivatives have multiple functions in biomass industries, and can be used for medical purposes. Many chitinases contain non-catalytic CBMs, many of which are often chitin-binding, and therefore have a role in promoting chitin attachment and hydrolysis by their enzyme partners. This project focuses on a modular GH18 chitinase encoded by the gene Cpin_2580. The chitinase domain is flanked by two CBMs. Previous research has shown that these are not chitin-binding but suggested they do influence the thermostability of the enzyme. However, the impact of the IDLs was not explored in that previous study. To determine the role of the IDLs, primers were designed with the purpose of cloning new gene variants of the gene Cpin_2580 to produce novel proteins with varying lengths of linkers to determine the effect the length has on the thermostability of the enzyme. These primers were used for PCR to create novel gene sequences using the pre-existing Cpin_2580-18s plasmid as a template, followed by cloning, protein production, purification, and analysis using fluorophore binding assay. Novel protein variants could be generated and produced at small scale, but scaled-up protein production experienced problems, which led to the role of IDLs not being fully determined.

The development of medicine is generally a long and costly process, and one big factor is estimating the affinity of protein-drug binding. Leveraging machine learning in this field is a promising approach as it can streamline the prediction process and reduce the need for expensive experimental methods. Machine learning methods have already enabled significant advances in predicting protein-drug binding affinity, yet there remains room for improvement. The primary challenge is the quality of data used for these machine learning models. In this work, two ensemble machine learning models, Random Forest and Extreme Gradient Boosting Machine, have been tested and compared with a recent database of protein-ligand complex features calculated from molecular dynamics simulation. Additional features were also extracted from the PDB database through PLIP (Protein-Ligand interaction Profiler), aiming to improve the predictions further. The results indicate that while the features from the PDB database provided strong predictive power, including features from molecular dynamic simulations did not improve the models’ performance.

RNA-bindande proteiner (RBP:er) har framträtt som kritiska regulatorer i post-transkriptionell genreglering, och deras dysreglering bidrar till cancerpatogenes. CAPRIN1, ett cytoplasmiskt protein, har identifierats som ett onkofetalt RBP med potentiell betydelse i hepatocellulärt karcinom (HCC), en mycket malign form av levercancer med dålig prognos. Detta examensarbete syftade till att använda gensredigeringsteknologier som CRISPR-interferens (CRISPRi) och RNA-interferens (RNAi) för att störa CAPRIN1-uttryck i HCC-cellinjer och analysera dess effekter på cellproliferation och mängden av CAPRIN1:s främsta RNA-mål. CRISPRi-konstruktioner som riktade sig mot transkriptionsstartstället (TSS) av CAPRIN1 designades och validerades, men trots lyckad kloning och uttryck av guideRNA:er (gRNA:er) resulterade CRISPRi-medierad gensläckning (KD) inte i någon signifikant minskning av CAPRIN1-uttryck. Ineffektiviteten hos CRISPRi tillskrevs låg transfektionseffektivitet, vilket bekräftades av fluorescensmikroskopi med EGFP-expressande plasmider i HepG2- och Huh7-celler. Detta kräver ytterligare optimering av elektroporationsparametrar eller utforskning av alternativa leveransmetoder. I kontrast uppnådde RNAi-medierad KD en betydande minskning av CAPRIN1-uttryck, vilket visade hög KD-effektivitet (90%) enligt RT-qPCR. Denna nivå av gensläckning gav en robust modell för vidare analyser. Efterföljande RT-qPCR av sex topp-RNA-mål identifierade av RAPseq visade varierande svar, med oväntad uppreglering av MYC och Cyclin D2, vilket går emot litteratur som antyder att deras stabilitet beror på CAPRIN1. Denna diskrepans kan förklaras av betydande standardavvikelse i uttrycksnivåerna, vilket understryker behovet av att upprepa experimenten samt genomföra en transkriptomanalys med RNA-seq för att identifiera meningsfulla mål såsom långa icke-kodande RNA (lncRNA:er). Ytterligare, MTT-proliferationstester, visade ökad cellproliferation efter CAPRIN1-KD, även om experimentella inkonsekvenser såsom ojämna cellantal begränsade slutsatsernas pålitlighet. För att erhålla tillförlitliga resultat behöver dock MTT-testet upprepas för att säkerställa konsistens med den positiva kontrollen och samla in statistiskt signifikanta data.Sammanfattningsvis, trots att CRISPRi-försöket stötte på betydande utmaningar, kan gRNA-designen och klonade plasmider användas i framtida studier när elektroporationsprotokollet har optimerats. Dessutom visade den framgångsrika RNAi-medierade KD av CAPRIN1 en alternativ metod som kan antas för vidare studier med andra RBP-kandidater. Framtida studier bör syfta till att optimera elektroporationssystemet, validera KD på proteinnivå och använda RNA-seq för en omfattande analys av CAPRIN1:s inverkan på transkriptomet i HCC-cellinjer. Dessa ansträngningar kommer att förbättra förståelsen av CAPRIN1:s regulatoriska mekanismer och dess potential som terapeutiskt mål vid HCC. / RNA-binding proteins (RBPs) play a crucial role in post-transcriptional gene regulation, and their dysregulation is implicated in cancer pathogenesis. CAPRIN1, a cytoplasmic activation/proliferation-associated protein, identified as an oncofetal RBP with potential significance in hepatocellular carcinoma (HCC), is a worthy candidate to be studied. Objective: This project aimed to establish a protocol for silencing RBPs gene expression via CRISPR interference (CRISPRi) technology using CAPRIN1 as a case study, as the roles of CAPRIN1 in tumorigenesis remains unknown. Results: Despite successful cloning of the designed gRNAs, CRISPRi-mediated knockdown did not reduce CAPRIN1 expression, attributed to low transfection efficiency as indicated by fluorescence microscopy. RNAi-mediated knockdown, however, achieved substantial reduction in CAPRIN1 expression (90%). Subsequent analysis of CAPRIN1 top RNA interactors showed substantial standard deviations, highlighting the need for repeating the experiments. The MTT assay showed uneven initial seeding densities, necessitating further repetitions of the assay. Conclusions: The study highlights the challenges associated with CRISPi-mediated knockdown, especially in transfecting HepG2 cells with large plasmids using electroporation. However, the designed gRNAs and cloned plasmids have the potential to be used in future studies, provided that the transfection process is further optimized. RNAi proved to be an effective alternative for gene silencing, achieving high knockdown efficiency and enabling subsequent analysis of CAPRIN1 target RNAs. Prioritizing further optimization of CRISPRi transfection protocols in upcoming projects will facilitate the adoption of this workflow for investigating other RBP candidates. Additionally, performing a comprehensive RNA-seq analysis could provide a deeper understanding of CAPRIN1’s role in HCC.

The mastoid, located in the temporal bone, houses an air cell system whose cells have a variation in size that can go far below current conventional clinical CT scanner resolution. Therefore, the mastoid air cell system is only partially represented in a CT scan. Where the conventional clinical CT scanner lacks level of minute details, micro-CT scanning provides an overwhelming amount of ne details. The temporal bone being one of the most complex in the human body, visualization of micro-CT scanning of this boneawakens the curiosity of the experimenter, especially with the correct visualization settings. This thesis first presents a statistical analysis determining the surface area to volume ratio of the mastoid air cell system of human temporal bone, from micro-CT scanning using methods previously applied for conventional clinical CT scans. The study compared current results with previous studies, with successive downsampling the data down to a resolution found in conventional clinical CT scanning. The results from the statistical analysis showed that all the small mastoid air cells, that cannot be detected in conventional clinical CT scans, do heavily contribute to the estimation of the surface area, and in consequence to the estimation of the surface area to volume ratio by a factor of about 2.6. Such a result further strengthens the idea of the mastoid to play an active role in pressure regulation and gas exchange. Discovery of micro-channels through specific use of a non-traditional transfer function was then reported, where a qualitative and a quantitative pre-analysis were performed and reported. To gain more knowledge about these micro-channels, a local structure tensor analysis was applied where structures are described in terms of planar, tubular, or isotropic structures. The results from this structural tensor analysis suggest these microchannels to potentially be part of a more complex framework, which hypothetically would provide a separate blood supply for the mucosa lining the mastoid air cell system. The knowledge gained from analysing the micro-channels as locally providing blood to the mucosa, led to the consideration of how inflammation of the mucosa could impact the pneumatization of the mastoid air cell system. Though very primitive, a 3D shape analysis of the mastoid air cell system was carried out. The mastoid air cell system was first represented in a compact form through a medial axis, from which medial balls could be used. The medial balls, representative of how large the mastoid air cells can be locally, were used in two complementary clustering methods, one based on the size diameter of the medial balls and one based on their location within the mastoid air cell system. From both quantitative and qualitative statistics, it was possible to map the clusters based on pre-defined regions already described in the literature, which opened the door for new hypotheses concerning the effect of mucosal inflammation on the mastoid pneumatization. Last but not least, discovery of other structures, previously unreported in the literature, were also visually observed and briefly discussed in this thesis. Further analysis of these unknown structures is needed.

The human skeleton is a living and dynamic tissue that constantly is being renewed in a process called bone remodeling. Old bone is resorbed by osteoclasts and new bone is formed by osteoblasts. Bone is a composite material made up by mineral crystals in the form of hydroxyapatite (calcium and phosphate) that provides the hardness of bone, and collagen fibrils that provides elasticity and flexibility. Alkaline phosphatase (ALP) is a family of enzymes that is present in most species and catalyzes the hydrolysis of various phosphomonoesters at alkaline pH. Despite the generalized use of ALP as a biochemical marker of bone formation, the precise function of bone ALP (BALP) is only now becoming clear. Three circulating human BALP isoforms (B1, B2, and B/I) can be distinguished in healthy individuals and a fourth isoform (B1x) has been discovered in patients with chronic kidney disease and in bone tissue. Paper I. Three endogenous phosphocompounds, (i.e., inorganic pyrophosphate (PPi), pyridoxal 5′-phosphate (PLP) and phosphoethanolamine (PEA)), have been suggested to serve as  physiological substrates for BALP. The BALP isoforms display different catalytic properties towards PPi and PLP, which is attributed to their distinct N-linked glycosylation patterns. The catalytic activity, using PEA as substrate, was barely detectable for all BALP isoforms indicating that PEA is not a physiological substrate for BALP. Paper II. Mouse serum ALP is frequently measured and interpreted in mammalian bone research. However, little is known about the circulating ALPs in mice and their relation to human ALP. We characterized the circulating and tissue-derived mouse ALP isozymes and isoforms from mixed strains of wild-type and knockout mice. All four BALP isoforms (B/I, B1x, B1, and B2) were identified in mouse serum and bone tissues, in good correspondence with those found in human bones. All mouse tissues, except liver, contained significant ALP activities. This is a notable difference as human liver contains vast amounts of ALP. Paper III. The objective of this study was to investigate the binding properties of human collagen type I to human BALP, including the two BALP isoforms B1 and B2, together with ALP from human liver, human placenta and E. coli. A surface plasmon resonance-based analysis showed that BALP binds stronger to collagen type I in comparison with ALPs expressed in non-mineralizing tissues. The B2 isoform binds significantly stronger to collagen type I in comparison with the B1 isoform, indicating that glycosylation differences in human ALPs are of crucial importance for protein–protein interactions with collagen type I. Paper IV. Tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) is highly expressed in osteoclasts and frequently used as a marker of bone resorption. Intriguingly, recent studies show that TRAP is also expressed in osteoblasts and osteocytes. TRAP displays enzymatic activity towards the endogenous substrates for BALP, i.e., PPi and PLP. Both TRAP and BALP can alleviate the inhibitory effect of osteopontin on mineralization by dephosphorylation, which suggests a novel role for TRAP in skeletal mineralization.