Adipositas und ihre Folgeerkrankungen stellen eine wachsende medizinische Herausforde- rung globalen Ausmaßes dar. Im Rahmen der Adipositasforschung wurde das Fettgewebe als endokrines Organ identifiziert. Von ihm sezernierte Proteine, die sogenannten Adipo- kine, beeinflussen maßgeblich Insulinresistenz und Gefäßverletzbarkeit. Adipositas geht im Fettgewebe mit einer subklinischen chronischen Entzündung einher, die zu einer erhöhten Sekretion von proinflammatorischen Adipokinen führt. Die verstärkte Anwesenheit dieser Proteine ist mit den Komplikationen der Adipositas assoziiert. Die vorliegende Arbeit be- fasst sich mit dem Einfluss von Interleukin (IL)-1β, einem wichtigen Entzündungsmediator des Organismus, auf die Sekretion der proinflammatorischen Adipokine tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1, serum amyloid A (SAA)-3, Lipocalin-2 und Chemerin. Die zugrundeliegenden Untersuchungen wurden mit 3T3-L1- und braunen Adipozyten durch- geführt. Es erfolgte der Nachweis auf mRNA- sowie auf Proteinebene. Der Einsatz von spe- zifischen Inhibitoren erlaubte den Rückschluss auf grundlegende Signalwege. Für alle vier untersuchten Adipokine konnte eine signifikante dosis- und zeitabhängige Steige- rung der mRNA- und Proteinexpression durch IL-1β nachgewiesen werden. Die Transduktion des IL-1β-Signals erfolgte im Falle von Lipocalin-2 und SAA-3 über nuclear factor (NF)-κB und janus kinase (Jak)-2, bei TIMP-1 lediglich über Jak-2 und in Bezug auf Chemerin über NFκB, Jak-2, p44/42 mitogen-activated protein kinase und Phosphatidylinositol-3-Kinase. Die in dieser Arbeit nachgewiesenen Expressions- und Sekretionssteigerungen von TIMP-1, SAA-3, Lipocalin-2 und Chemerin in braunen und weißen Adipozyten festigen IL-1β als einen entscheidenden Mediator proinflammatorischer Prozesse im Fettgewebe. Eine umfassende Bewertung der Funktion von IL-1β im Fettgewebe, insbesondere im Zustand der Adipositas, muss jedoch in weitergehenden Studien erfolgen.

Abstract Cardiovascular diseases (CVD), and especially atherosclerotic vascular diseases (ASVD), are the largest cause of morbidity and premature death worldwide. Coronary heart disease (CHD) and cerebrovascular disease (stroke) are common and severe manifestations of ASVD. Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease and lipoprotein metabolism disorder. If the regulation of inflammatory process is disturbed, the systemic release of pro-inflammatory mediators, including matrix metalloproteinases (MMPs), may lead to a low-grade systemic inflammation, which is a risk factor for CVDs. MMPs are enzymes that are responsible for the degradation of the extracellular matrix (ECM) during growth and tissue renewal but also in many pathological conditions. These ECM degrading proteases and their regulators play an important role in atherogenesis and subsequent plaque rupture, leading to acute cardiovascular manifestations. The pivotal role of MMPs in atherosclerosis has raised interest in the development of drug therapies targeting these proteases. Doxycycline has inhibitory effects on some MMPs in addition to its antimicrobial properties. The main objective of this thesis project was to investigate the potential of these inflammatory mediators as biomarkers, risk factors, and therapeutic targets in CVD. The special focus was on MMP-8 and its main regulator, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1. The results of this study show that a high serum MMP-8 concentration indicates an acute cardiac condition and predicts a future CVD event. In addition to MMP-8, MMP-7 is a potential biomarker for incident CVD. The balance between these MMPs and their tissue inhibitor may indicate vulnerability to plaque rupture. Measurement of serum MMP-8 concentration is reliable, anti-invasive and inexpensive and can be done in hospital settings. We also show that regular-dose doxycycline decreases the systemic inflammatory burden in patients with earlier myocardial infarction and is a promising anti-inflammatory therapy in the prevention of CVDs with relatively minor side effects. In conclusion, MMP-8 and TIMP-1 can be considered inflammatory risk markers of CVD events and death, and they can be utilized both for diagnostic and screening purposes. The inhibition of MMP-8 by doxycycline may reduce the systemic inflammatory burden in patients with myocardial infarction. / Tiivistelmä Sydän- ja verisuonisairaudet, erityisesti ateroskleroottiset valtimosairaudet, ovat maailman yleisin sairastuvuuden ja ennenaikaisen kuoleman syy. Sepelvaltimotauti ja aivohaveri ovat ateroskleroottisen valtimosairauden yleisiä ja vakavia ilmenemismuotoja. Ateroskleroosi on krooninen tulehduksellinen sairaus ja lipoproteiiniaineenvaihdunnan häiriö. Jos tulehdustapahtuma häiriintyy, elimistöön vapautuvat tulehdusvälittäjäaineet, kuten matriksin metalloproteinaasit (MMP), voivat aiheuttaa elimistön matala-asteisen tulehduksen, joka on sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijä. MMP:t ovat entsyymejä, jotka pilkkovat solunväliainetta kasvun ja kudosten uusiutumisen mutta myös monien tautitilojen yhteydessä. Nämä soluväliainetta hajottavat proteaasit ja niiden säätelijät ovat tärkeässä roolissa ateroskleroottisen plakin muodostumisessa ja repeämisessä, joka johtaa äkillisiin sydäntautitapahtumiin. Matriksin metalloproteinaasien keskeinen rooli ateroskleroosissa on herättänyt kiinnostusta niihin kohdistuvan lääkehoidon kehittämiseen. Doksisykliinillä on joidenkin MMP-entsyymien toimintaa estävä vaikutus antimikrobiaalisten ominaisuuksiensa lisäksi. Tämän väitöskirjatutkimuksen päätavoitteena oli tutkia näiden tulehdusvälittäjäaineiden mahdollisuuksia biomarkkereina, riskitekijöinä ja lääkehoidon kohteena sydän- ja verisuonisairauksissa. Erityinen kiinnostuksen kohde oli MMP-8 ja sen pääsäätelijä ja kudosestäjä, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että seerumin korkea MMP 8 pitoisuus viittaa akuuttiin sydäntautiin ja ennakoi tulevaa sydäntautitapahtumaa. MMP-8:n lisäksi MMP-7 on lupaava sydäntapahtuman biomarkkeri. Näiden matriksin metalloproteinaasien ja niiden kudossäätelijä TIMP-1:n välinen tasapaino voi liittyä ateroskleroottisen plakin haurauteen. Seerumin MMP-8:n mittaus on luotettavaa, kajoamatonta ja edullista, ja mahdollista toteuttaa myös sairaalaolosuhteissa. Näytämme myös, että doksisykliini vähentää elimistön tulehdustaakkaa sydäninfarktin sairastaneilla potilailla ja että se on sydäntautien ehkäisyssä lupaava anti-inflammatorinen lääke, jolla on suhteellisen vähän sivuvaikutuksia. Johtopäätöksenä on, että MMP-8:aa ja TIMP-1:tä voidaan pitää lupaavina sydän- ja verisuonitautien sekä kuoleman biomarkkereina sekä diagnostiikka- että seulontakäytössä. Lisäksi tutkimustulokset osoittavat, että MMP-8:n esto doksisykliinillä voi vähentää elimistön tulehdustaakkaa sydänkohtauksen sairastaneilla potilailla.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η έκφραση του παράγοντα αναστολής της μετανάστευσης των μακροφάγων (MIF) στον ιστό από ρινικό πολύποδα αλλά και στον φυσιολογικό ρινικό βλεννογόνο, καθώς και η ικανότητα αυτού να εξουδετερώνει την ανασταλτική δράση των γλυκοκορτικοειδών (ΓΚ) στην επαγόμενη από διάφορους αυξητικούς παράγοντες παραγωγή διαμεσολαβητών, όπως η IL-6 η MMP-1, η MMP-3 το κολλαγόνο τύπου-Ι και ο TIMP-1, που εμπλέκονται στη παθογένεια του ρινικού πολύποδα (ΡΠ). Ο MIF ανιχνεύθηκε στο μέσο καλλιέργειας όλων των ιστών και σε όλα τα εκχυλίσματα. Η έκφρασή του ήταν αυξημένη στον ρινικό πολύποδα σε σχέση με τον φυσιολογικό ρινικό βλεννογόνο. O TGF-β1 προκάλεσε δοσο- και χρονο-εξαρτώμενη αύξηση των επιπέδων της IL-6 του TIMP-1 και του κολλαγόνου τύπου-Ι, και παράλληλα ο TNF-α προκάλεσε δοσο- αλλά και χρονο-εξαρτώμενη διέγερση στην παραγωγή της IL-6 του TIMP-1 και των μεταλλοπρωτεασών MMP-1 και MMP-3. Η δεξαμεθαζόνη προκάλεσε στατιστικά σημαντική και δοσοεξαρτώμενη μείωση της επαγόμενης από τον TGF-β1 και TNF-α, παραγωγής της IL-6 του TIMP-1 του κολλαγόνου τύπου-Ι και των μεταλλοπρωτεασών MMP-1 και MMP-3. Διερευνώντας τον μηχανισμό μέσω του οποίου η δεξαμεθαζόνη ασκεί την κατασταλτική της δράση στην επαγόμενη τόσο από τον TGF-β1 όσο και από τον TNF-α, παραγωγή της IL-6, φάνηκε πως αυτή εκδηλώνεται κυρίως μέσω της επαγωγής αλλά και της προστασίας της ΜΚΡ-1 και κατά συνέπεια της καταστολής του μονοπατιού των ΜΑΡΚ και της ενεργοποίησης του ΑΡ-1, και λιγότερο μέσω της καταστολής της ενεργοποίησης του NF-κB. Ο ISO-1, ένας αναστολέας της δράσης του MIF, ενίσχυσε σημαντικά την κατασταλτική επίδραση της δεξαμεθαζόνης στα επίπεδα της IL-6 και του TIMP-1 στο μέσο καλλιέργειας ιστού από ΡΠ, ενώ αντίθετα προκάλεσε αναστροφή της κατασταλτικής δράσης της δεξαμεθαζόνης, η οποία ήταν στατιστικά σημαντική για την ΜΜΡ-1 όχι όμως και για την ΜΜΡ-3. Η ενίσχυση της κατασταλτικής δράσης της δεξαμεθαζόνης παρουσία του ISO-1, που κυμάνθηκε από 15.0% έως 20.5% θα πρέπει μάλλον να οφείλεται στην αναστολή του ενδογενούς MIF από τον ISO-1. Συμπερασματικά, η παρουσία του MIF στον ιστό του ρινικού πολύποδα, φαίνεται να εξασθενίζει το κατασταλτικό αποτέλεσμα της δεξαμεθαζόνης στην παραγωγή IL-6 και TIMP-1 από αυτόν τον ιστό, ενώ η ταυτόχρονη χρήση του αναστολέα του MIF, ISO-1 οδηγεί σε μια περαιτέρω ενίσχυση της κατασταλτικής δράσης της δεξαμεθαζόνης. Έτσι, είναι λογικό κατ΄αρχήν, να προταθεί πως η δημιουργία ενός φαρμακευτικού σχήματος που περιέχει κορτιζόλη και ένα αναστολέα του MIF, θα μπορούσε να είναι πιο αποτελεσματικό στην θεραπεία της ΡΠ. Απαιτούνται περαιτέρω πειράματα με συνδυασμό ΓΚ και αναστολέων του MIF για να μελετηθεί η επίδρασή τους στη παραγωγή και άλλων παραγόντων που εμπλέκονται στη παθογένεια της ΡΠ προκειμένου να εξαχθούν ασφαλέστερα συμπεράσματα. / In the present study we investigated the expression of macrophage migration inhibitory factor (MIF) in nasal polyp tissues and also in normal nasal mucosa. The ability of MIF to neutralize the inhibitory effect of glucocorticoids on various growth factors induced expression of IL-6, TIMP-1, collagen type-I and matrix metalloproteinases MMP-1 and MMP-3, involved in the pathogenesis of nasal polyps, was studied. MIF was detected in all polyp tissue extracts and tissue culture conditioned media and its expression was increased in nasal polyps compared with normal nasal mucosa. TGF-b1 caused a dose-and time-dependent increase in levels of IL-6 of TIMP-1 and collagen type-I, while the TNF-a induced a dose-and time-dependent stimulation in the production of IL-6 of TIMP-1 and metalloproteinases MMP-1 and MMP-3. Dexamethasone caused a statistically significant and dose-dependent reduction induced by TGF-b1 and TNF-a, production of IL-6 of TIMP-1 of collagen type-I and the metalloproteinases MMP-1 and MMP-3. Investigating the mechanism by which dexamethasone exercises the suppressive action on both induced by TGF-b1 and by TNF-a, production of IL-6, showed that this occurs mainly through the induction and protection of MKP-1 and hence the suppression of the MAPK pathway and activation of AP-1, and less through the suppression of the activation of NF-kB. The ISO-1, an inhibitor of the action of MIF, significantly enhanced the suppressive effect of dexamethasone on the levels of IL-6 and TIMP-1 in tissue culture medium from nasal polyps. In contrary, ISO-1 induced inversion of the suppresive action of dexamethasone, which was statistically significant for MMP-1 but not for MMP-3. Enhancing of the suppresive action of dexamethasone in the presence of ISO-1, which ranged from 15.0% to 20.5% would probably be due to inhibition of endogenous MIF by ISO-1. In conclusion, the presence of MIF in nasal polyp tissue, appears to attenuate the suppressor effect of dexamethasone on the production of IL-6 and TIMP-1by this tissue, while simultaneously using the inhibitor of MIF, ISO-1 leads to an enhancement of dexamethasone activity. Therefore, it is reasonable to propose that the creation of a pharmaceutical regimen containing cortisol and an inhibitor of MIF, might be more effective in the treatment of nasal polyposis. Of course, requires further experiments with a combination of glucocorticoids and MIF inhibitors to study their effect on production of other factors involved in the pathogenesis of nasal polyposis in order to draw safer conclusions.

Abstract Endometrial carcinoma is the most common gynegologic malignancy in developed countries. Due to early symptoms, including abnormal uterine bleeding, endometrial cancer is often diagnosed at an early stage and in that case usually has a good prognosis and high cure rates. However, the nature of the disease is heterogeneous. During the last decades, the improvement in survival rates among endometrial cancer patients has not been significant, suggesting that the traditional clinicopathological factors may be inadequate to identify patients with high-risk disease. Furthermore, aggressive adjuvant treatments can be costly and very toxic. Therefore, better prognostic markers associated with biological aggressiveness of endometrial carcinoma are needed to identify the patients with high-risk disease, and to be able to select the treatment more individually. Gelatinases (MMP-2 and MMP-9) and their tissue inhibitors (TIMP-1 and TIMP-2) have been found to play a role in tumor progression. In the present work, the expression and prognostic value of MMP-2, MMP-9, TIMP-1 and TIMP-2 were assessed in endometrial carcinoma. The patient material consisted of a total of 266 women diagnosed with primary endometrial carcinoma. The tissue expression of immunoreactive proteins was examined in paraffin-embedded tumor sections by immunohistochemical staining using specific antibodies, and the pretreatment serum levels of the proteins were quantitatively measured by ELISA. Tissue MMP-2 expression associated with a worsened prognosis, whereas tissue TIMP-2 overexpression was an indicator of a favorable outcome. Furthermore, we observed a combination of strong MMP-2 and weak TIMP-2 tissue expression to identify a group of women at high risk of adverse outcome in endometrial carcinoma. Patients with negative MMP-2 immunostaining had the best prognosis, regardless of TIMP-2 staining result. In serum measurements, high preoperative TIMP-1 concentration was a prognostic indicator of unfavorable outcome. These results indicate that tissue MMP-2 and TIMP-2 as well as circulating TIMP-1 may be prognostic markers in endometrial carcinoma. Of these, tissue MMP-2 seems to be the most potent prognostic marker. Studies with larger patient materials are needed to further explore the value of these enzymes in clinical practice in endometrial cancer. / Tiivistelmä Kohdunrungon syöpä on yleisin gynekologinen maligniteetti kehittyneissä maissa. Varhaisten oireiden, kuten poikkeavan verisen vuodon, vuoksi kohdunrungon syöpä havaitaan usein varhaisessa vaiheessa, jolloin sen ennuste on hyvä. Taudin käyttäytyminen voi kuitenkin olla moninaista. Viime vuosikymmenten aikana kohdunrungon syöpään sairastuneiden ennuste ei ole merkittävästi parantunut. Vaikuttaisi siltä, että perinteiset ennustetekijät eivät ole riittävän tarkkoja ennustamaan syövän taudinkulkua. Lisäksi liitännäishoidot voivat olla kalliita, ja niihin voi liittyä vakavia haittavaikutuksia. Uusien biologisten ennustetekijöiden löytäminen olisi tärkeää, jotta aggressiivista syöpätyyppiä sairastavat potilaat pystyttäisiin tunnistamaan entistä paremmin, ja hoito kyettäisiin räätälöimään yksilöllisemmin taudinkuvaa vastaavasti. Gelatinaasien (MMP-2 ja MMP-9) sekä niiden kudosinhibiittoreiden (TIMP-1 ja TIMP-2) on havaittu osallistuvan syövän etenemiseen. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin MMP-2:n ja MMP-9:n sekä niiden kudosinhibiittoreiden TIMP-1:n ja TIMP-2:n ilmentymistä ja ennusteellista merkitystä kohdunrungon syövässä. Aineisto käsitti yhteensä 266 primaariseen kohdunrungon syöpään sairastunutta naista. Määritysmenetelminä käytettiin sekä immunohistokemiallista värjäystä parafiiniin valettujen kudosnäytteiden osalta että ELISA-määrityksiä ennen hoitoa otettujen seeruminäytteiden osalta. Syöpäkudoksen runsas MMP-2 -proteiinin ilmentyminen liittyi epäsuotuisaan ennusteeseen, kun taas kasvainkudoksen voimakas TIMP-2 -proteiinin ilmentyminen oli hyvän ennusteen merkki. Lisäksi kasvainkudoksen voimakkaan MMP-2- ja heikon TIMP-2 -proteiinien ilmentymisen yhdistelmän havaittiin liittyvän suurempaan syövästä johtuvaan kuolleisuuteen. MMP-2 -negatiivisten potilaiden eloonjäämisennuste oli paras, TIMP-2 -värjäystuloksesta riippumatta. Seerumin korkea TIMP-1 -pitoisuus oli merkittävä huonontuneen ennusteen merkki. Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että kasvainkudoksessa esiintyvät MMP-2- ja TIMP-2 -proteiinit samoin kuin seerumin TIMP-1 -pitoisuus voivat ennustaa kohdunrungon syövän kliinistä käyttäytymistä. Kasvainkudoksessa esiintyvä MMP-2 -proteiini vaikuttaisi olevan merkittävin ennusteellinen tekijä, mutta tulosten varmistamiseksi tarvitaan lisää tutkimuksia suuremmilla potilasaineistoilla.

Adipositas und ihre Folgeerkrankungen stellen eine wachsende medizinische Herausforde- rung globalen Ausmaßes dar. Im Rahmen der Adipositasforschung wurde das Fettgewebe als endokrines Organ identifiziert. Von ihm sezernierte Proteine, die sogenannten Adipo- kine, beeinflussen maßgeblich Insulinresistenz und Gefäßverletzbarkeit. Adipositas geht im Fettgewebe mit einer subklinischen chronischen Entzündung einher, die zu einer erhöhten Sekretion von proinflammatorischen Adipokinen führt. Die verstärkte Anwesenheit dieser Proteine ist mit den Komplikationen der Adipositas assoziiert. Die vorliegende Arbeit be- fasst sich mit dem Einfluss von Interleukin (IL)-1β, einem wichtigen Entzündungsmediator des Organismus, auf die Sekretion der proinflammatorischen Adipokine tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1, serum amyloid A (SAA)-3, Lipocalin-2 und Chemerin. Die zugrundeliegenden Untersuchungen wurden mit 3T3-L1- und braunen Adipozyten durch- geführt. Es erfolgte der Nachweis auf mRNA- sowie auf Proteinebene. Der Einsatz von spe- zifischen Inhibitoren erlaubte den Rückschluss auf grundlegende Signalwege. Für alle vier untersuchten Adipokine konnte eine signifikante dosis- und zeitabhängige Steige- rung der mRNA- und Proteinexpression durch IL-1β nachgewiesen werden. Die Transduktion des IL-1β-Signals erfolgte im Falle von Lipocalin-2 und SAA-3 über nuclear factor (NF)-κB und janus kinase (Jak)-2, bei TIMP-1 lediglich über Jak-2 und in Bezug auf Chemerin über NFκB, Jak-2, p44/42 mitogen-activated protein kinase und Phosphatidylinositol-3-Kinase. Die in dieser Arbeit nachgewiesenen Expressions- und Sekretionssteigerungen von TIMP-1, SAA-3, Lipocalin-2 und Chemerin in braunen und weißen Adipozyten festigen IL-1β als einen entscheidenden Mediator proinflammatorischer Prozesse im Fettgewebe. Eine umfassende Bewertung der Funktion von IL-1β im Fettgewebe, insbesondere im Zustand der Adipositas, muss jedoch in weitergehenden Studien erfolgen.

No description available.