Abstract Advances over the past few decades in ante- and neonatal care have led to the survival of a growing number of premature infants of extremely low gestational age. However, the occurrence of serious diseases, particularly those affecting the most immature infants, remains high. Bronchopulmonary dysplasia (BPD), a chronic lung disease of premature infants, is one such disease. Our current understanding of the molecular pathogenesis of BPD is incomplete; consequently, there are few preventive and therapeutic options for BPD. Moreover, it is challenging to predict the risk of BPD. Previous studies of BPD in twins revealed that the heritability of BPD is quite high. However, the individual genes that predispose premature infants to BPD are largely unknown. The aim of this study was to identify and study genes associated with BPD in order to investigate its pathogenesis. An additional aim was to add to knowledge of the risk of BPD in newborn premature infants, with an emphasis on twins. A candidate gene study found no consistent association between common polymorphisms of vascular endothelial growth factor receptor 2 and BPD. A second candidate gene study noted an association between the gene encoding Kit ligand and BPD. A genome-wide association study found a suggestive association between a locus close to the gene encoding C-reactive protein (CRP) and BPD, and in subsequent analyses, plasma levels of CRP during the first week of life predicted BPD. Finally, a nationwide register study found that the risk of BPD was lower in twins than in singletons. The results of this study add to what is known of the genetics and pathogenesis of BPD. They also provide new data on the risk of BPD, which may be used to improve early identification of infants for whom the risk of developing BPD is high. / Tiivistelmä Ennenaikaisen syntymän ja keskoslasten hoidon kehittymisen myötä yhä useammat huomattavan epäkypsinä syntyneet lapset jäävät henkiin. Samalla erityisesti juuri näitä lapsia uhkaavien sairauksien esiintyvyys on pysynyt korkeana. Bronkopulmonaalinen dysplasia (BPD, keskosen krooninen keuhkosairaus) on yksi näistä sairauksista. BPD:n molekyylitasoinen tautimekanismi on vielä osin tuntematon, eikä BPD:tä tehokkaasti estävää tai siitä parantavaa hoitoa ole. Myös BPD riskin arvioiminen vastasyntyneen keskoslapsen kohdalla on vaikeaa. BPD on huomattavan perinnöllinen tauti. BPD:lle altistavista geeneistä on kuitenkin vasta vähän tietoa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli lisätä tietoa BPD:n tautimekanismista tutkimalla BPD:lle altistavia geenejä. Lisäksi tutkimuksessa tarkasteltiin BPD:n esiintyvyyttä ja syntymää edeltäviä riskitekijöitä erityisesti kaksosten osalta. Ehdokasgeenitutkimuksessa verisuonten endoteelikasvutekijää koodaava geeni ei assosioitunut toistuvasti BPD:hen. Kit ligandia koodaava geeni sen sijaan assosioitui. Koko genomin assosiaatiotutkimuksessa C-reaktiivista proteiinia (CRP) koodaavan geenin lähistöltä löydettiin BPD:hen mahdollisesti assosioituva alue. Lisäksi ensimmäisen viikon CRP-arvojen osoitettiin ennakoivan myöhemmin kehittyvää BPD:tä. BPD-riskin todettiin olevan matalampi kaksi- kuin yksisikiöisistä raskauksista syntyneillä lapsilla. Tutkimuksen tulokset lisäävät tietoa BPD:n perinnöllisyydestä ja sitä kautta BPD:n tautimekanismista. Tutkimus toi myös uutta tietoa BPD:n riskitekijöistä parantaen vastasyntyneen keskoslapsen BPD-riskin arviota.

Abstract The metabolic syndrome is a cluster of components predisposing to type 2 diabetes and cardiovascular disease. Abdominal obesity and insulin resistance seem to be central in the metabolic syndrome, although no unifying pathophysiological mechanism is available. The aim of this thesis was to determine out how the variation in PTP1B and adiponectin gene as well as variations in the plasma adiponectin concentration contribute to the risk of obesity related diseases. PTP1B is a negative regulator of insulin signalling and therefore considered a candidate gene for type 2 diabetes. In the first study, it was found that three PTP1B polymorphisms studied have not strong impact on type 2 diabetes. However, one SNP may be slightly protective against type 2 diabetes, since it was more frequent in the healthy group compared to group of patients with type 2 diabetes. Another SNP was associated with body mass index (BMI). The combination of certain alleles of PTP1B and LEPR (leptin receptor) genes was also associated to BMI. Adiponectin is an adipocytokine expressed in adipose tissue. It has insulin sensitizing effects in liver and muscle and it has also beneficial effects on cardiovascular health. In the second study, the contribution of adiponectin genotypes with obesity-related phenotypes was studied. In Caucasians, the carriers of rare allele of Tyr111His polymorphism were more insulin resistant and at a higher risk of developing type 2 diabetes. In African-Americans, other polymorphisms were associated with BMI and lipids. Thus, the effects of polymorphisms on obesity related phenotypes seemed to be different between ethnic groups. Plasma adiponectin levels were measured from different study groups. In the third study, it was found out that low plasma adiponectin levels associated with different components of the metabolic syndrome and there was a trend towards reductions in adiponectin with an increasing number of components. Fourth study indicated that baseline low adiponectin level associated with a more than 2-fold risk for developing impaired glucose tolerance or type 2 diabetes in the follow-up study of normoglycemic middle-aged Finnish subjects. In the fifth study, plasma adiponectin levels were measured from postmenopausal women receiving estrogen replacement therapy. We observed a reduction in adiponectin levels in women having peroral estradiol which could be part of the "early harm" profile on cardiovascular risk factors of the peroral estrogen replacement therapy detected in clinical trials. These studies further strengthen the role of plasma adiponectin in the obesity related diseases and bring new information of polymorphisms in the adiponectin and PTP1B genes in different populations. / Tiivistelmä Metabolinen oireyhtymä on kertymä tekijöitä, jotka altistavat tyypin 2 diabetekselle ja sydän- ja verisuonitaudeille. Keskivartalolihavuus ja insuliiniresistenssi, eli insuliinin heikentynyt teho, vaikuttavat olevan keskeisiä metabolisessa oireyhtymässä. Kuitenkaan taustalla olevaa syntymekanismia ei täysin tunneta. Väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia PTP1B- ja adiponektiinigeenin muuntelun sekä plasman adiponektiinitason yhteyttä metaboliseen oireyhtymään, sen osatekijöihin ja seurauksiin. PTP1B on insuliinin toimintaa soluissa estävä molekyyli. Ensimmäisessä tutkimuksessa havaittiin että kolme tutkittua PTP1B-geenin nukleotidimuutosta eivät ole vahvasti yhteydessä tyypin 2 diabetekseen. Eräs nukleotidimuutos saattaisi olla lievästi suojaava tyypin 2 diabetesta vastaan, sillä se oli yleisempi terveillä kuin tyypin 2 diabetesta sairastavilla. PTP1B:n ja leptiinireseptorigeenin eräiden alleelien yhdistelmä oli yhteydessä painoindeksiin. Adiponektiini on rasvakudoksen erittämä hormoni, jolla on suotuisia, insuliinin vaikutusta edesauttavia vaikutuksia elimistössä sekä edullisia vaikutuksia verenkiertoelimistössä. Toisessa työssä havaittiin että Amerikan valkoihoisilla, joilla oli eräs harvinainen adiponektiinigeenin alleeli (Tyr111His), oli heikompi insuliinin teho kuin henkilöillä joilla ei ollut kyseistä muutosta. Tämä alleeli oli yleisempi suomalaisilla tyypin 2 diabetesta sairastavilla kuin terveillä, mikä saattaa tarkoittaa että se liittyy suurentuneeseen riskiin tyypin 2 diabetekselle. Afroamerikkalaisilla taas toiset nukleotidimuutokset olivat yhteydessä lihavuuteen ja plasman rasva-arvoihin. Adiponektiinin pitoisuutta plasmassa mitattiin erilaisissa aineistoissa. Kolmannessa tutkimuksessa havaittiin, että matala pitoisuus oli yhteydessä metabolisen oireyhtymän eri osatekijöihin ja pitoisuus oli sitä matalampi, mitä enemmän osatekijöitä henkilöllä on. Neljännessä tutkimuksessa havaittiin että matala plasman adiponektiinipitoisuus oli yhteydessä suurentuneeseen riskiin saada huonontunut glukoosin sietokyky tai tyypin 2 diabetes tulevaisuudessa. Viidennessä tutkimuksessa adiponektiinitaso määritettiin naisilta jotka olivat ohittaneet vaihdevuodet ja saivat estrogeenikorvaushoitoa. Havaittiin että plasman adiponektiinitaso laski niillä naisilla, jotka saivat korvaushoitoa suun kautta. Tämä saattaisi osittain selittää suun kautta annettavan estrogeenikorvaushoidon epäedullista vaikutusta sydän ja -verisuonitautien riskitekijöihin. Tutkimus vahvistaa edelleen adiponektiinin merkitystä lihavuuteen liittyvissä sairauksissa ja tuo uutta tietoa adiponektiini- ja PTP1B-geenien muuntelun merkityksestä eri väestöissä.