Abstract Dyspnoea associated with respiratory infection is a common symptom in infancy and early childhood. Inspiratory stridor is the main symptom in cases of croup and expiratory wheezing in cases of bronchiolitis, obstructive bronchitis and acute asthma exacerbations. Dyspnoea associated with respiratory infection is a common cause of emergency department visits and unplanned hospital admissions among infants and preschool children. The assessment of dyspnea associated with acute childhood respiratory infection is largely subjective, and evidence regarding the severity of acute dyspnoea is needed in order to target hospital admissions more accurately. Wheezing associated with respiratory infection in infancy has been recognized as an important predictor of recurrent wheezing and asthma at school age. The aims of this study were to determine the risk factors for croup, to evaluate factors that reliably predict the need for hospitalizing children with acute wheezing and to find out whether respiratory infection with wheezing during infancy has a positive association with the development of asthma during childhood. The work included two register-based surveys and one prospective cohort study. It is concluded that a family history of croup is an exceptionally strong risk factor for croup and its recurrence in childhood. The early phase of bronchiolitis is unstable in infants below 6 months of age. These infants are most likely to need medical interventions in the first 5 days after onset of the disease. A positive respiratory syncytial -virus test result, a fever of more than 38°C and low initial oxygen saturation are predictors of the need for hospitalization and medical interventions. An initial oxygen saturation >93% effectively identifies children aged more than 6 months with mild wheezing, and this limit can be used to avoid unplanned hospital admissions. There is an association between early respiratory syncytial -virus infections and subsequent wheezing and asthma, in that such infections select children who are prone to wheezing and asthma before school age, but the symptoms tend to decrease with time and an early respiratory syncytial -virus infection will not permanently alter bronchial reactivity. / Tiivistelmä Hengitysvaikeus on yleinen oire lapsilla virusten aiheuttamien hengitystieinfektioiden yhteydessä. Kurkunpäätulehdukseen liittyy sisäänhengitysvaikeus. Ilmatiehyttulehdukseen, ahtauttavaan keuhkoputkentulehdukseen ja akuuttiin astmakohtaukseen liittyy uloshengitysvaikeus. Hengitystieinfektioihin liittyvä hengitysvaikeus on yksi yleisimmistä syistä päivystyspoliklinikkakäynteihin ja äkillisiin sairaalahoitojaksoihin lapsipotilailla. Hengitystieinfektioiden taudinkulun tuntemisella ja hengitysvaikeuden vaikeusasteen arvioinnilla on tärkeä merkitys näiden potilaiden hoidon toteuttamisessa. Hengitystieinfektioon liittyvää hengitysvaikeutta on pidetty riskitekijänä astman kehittymiselle. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kurkunpäätulehduksen riskitekijöitä ja sairaalahoitoon vaikuttavia tekijöitä hengitystieinfektioon liittyvän uloshengitysvaikeuden hoidossa sekä varhaislapsuudessa sairastetun hengitystieinfektion yhteyttä myöhempään astma- ja allergiasairastavuuteen. Tutkimukseen sisältyi kaksi rekisteriaineistoa ja yksi seurantatutkimusaineisto. Tutkimuksessa todettiin, että kurkunpäätulehduksen uusiutuminen on erittäin tavallista ja sisarusten ja vanhempien sairastama kurkunpäätulehdus on merkittävin riskitekijä kurkunpäätulehdukselle ja sen uusiutumiselle. Alle 6 kuukauden ikäisillä lapsilla ilmatiehyttulehduksen taudinkuva on epävakaa ensimmäisen 5 oirepäivän aikana. Kuume, matala happisaturaatioarvo ja respiratory syncytial -virusinfektio ennustavat osastohoidon ja invasiivisten toimenpiteiden tarvetta ilmatiehyttulehduksen yhteydessä. Yli 6 kuukauden ikäisillä lapsilla happisaturaatioarvo > 93 % ennustaa lievää taudinkuvaa hengitystieinfektioon liittyvän uloshengitysvaikeuden hoidossa. Käyttämällä tätä happisaturaatioarvoa raja-arvona, kun arvioidaan sairaalahoidon tarvetta, voidaan merkittävästi ja turvallisesti vähentää sairaalahoidon tarvetta lasten hengitystieinfektioon liittyvän uloshengitysvaikeuden hoidossa. Alle 6 kuukauden iässä sairastettu respiratory syncytial -virusinfektio on riskitekijä varhaislapsuudessa ilmeneville astmaoireille, mutta tämä riski vähenee iän myötä ja 8 vuoden iässä ei ole havaittavissa eroja astma- ja allergiasairastavuudessa, kun verrataan näitä potilaita muun hengitystieinfektion sairastaneisiin potilaisiin ja terveisiin kontrollipotilaisiin.

Abstract Bronchiolitis is an infection of the small airways of the lung and is a common reason for infant hospitalizations. The most common causative pathogen is the respiratory syncytial virus (RSV). Genetic factors are thought to influence the risk of bronchiolitis, and better knowledge of bronchiolitis genetics will likely help to elucidate the disease process. Severe bronchiolitis in childhood may predispose to asthma. Therefore, an effective treatment of bronchiolitis may affect the present-day as well as lifelong respiratory health. In this project, we aimed to identify genetic loci of bronchiolitis susceptibility by a genome-wide association study (GWAS) and suitable follow-up studies, and to study a previously asthma-associated CDHR3 variant for association across five bronchiolitis populations by meta-analysis. We performed the GWAS on a Finnish-Swedish case-control population and identified several loci below the suggestive genome-wide significance level. Of these, three variants showed nominal associations in a replication population from the Netherlands. One of the loci affected KCND3 expression, and two others were intergenic variants with putative regulatory potential. In a follow-up study conducted on a GWAS sub population, we identified the NKG2D locus as a candidate of susceptibility to bronchiolitis. The genomic region encompassing NKG2D variants was reportedly associated with NKG2D mRNA and protein abundance. We validated the association between NKG2D genotypes and protein expression with flow cytometry. The association between NKG2D and bronchiolitis was supported by a Finnish replication study. The meta-analysis was performed on populations from Denmark, Finland, Sweden, Germany, and the Netherlands. A potential virus-specific role for the CDHR3 variant was detected in a population that comprised mostly RSV-negative cases. In conclusion, we identified new candidates of bronchiolitis susceptibility in GWAS and subsequent studies. We found the CDHR3 variant was a potential susceptibility factor in severe non-RSV bronchiolitis and asthma. Our preliminary results provide interesting starting points for further studies. In the future, better understanding of the disease mechanisms and the relationship of bronchiolitis and asthma could provide means to design new therapeutic options. / Tiivistelmä Bronkioliitti on viruksen aiheuttama alahengitystieinfektio, joka usein johtaa pienten lasten sairaalahoitoon. Yleisin bronkioliitin aiheuttaja lapsilla on respiratory syncytial -virus (RSV). Perintötekijöiden arvellaan altistavan bronkioliitille, joten uusi tieto altistavista geeneistä voi auttaa ymmärtämään taudin taustalla olevia biologisia mekanismeja. Lapsuusiän bronkioliitin ajatellaan voivan altistaa astmalle, joten bronkioliitin tehokas hoito voi vaikuttaa merkittävästi hengitysterveyteen myös pitkällä aikavälillä. Työssä pyrittiin selvittämään lapsuusajan bronkioliitille altistavia geneettisiä tekijöitä genominlaajuisella assosiaatiokartoituksella, joka toteutettiin suomalais-ruotsalaisessa tapaus-verrokkiväestössä. Löydökset pyrittiin varmentamaan soveltuvilla jatkotutkimuksilla. Lisäksi tarkastelimme astmalle altistavaa CDHR3-geenin polymorfismia viidessä eurooppalaisessa bronkioliittikohortissa käyttäen meta-analyysia. Assosiaatiokartoituksessa havaittiin useita mahdollisia bronkioliittialttiuteen vaikuttavia geenikohtia. Näistä kolme sai tukea hollantilaisessa väestössä tehdyssä assosiaatioanalyysissä, jossa testattiin assosiaatiokartoituksen lupaavimmat löydökset. Yksi altistavista polymorfismeista vaikutti KCND3-geenin ilmentymiseen, ja kaksi muuta olivat geenien välisiä, mahdollisesti geeninsäätelyyn osallistuvia variantteja. Assosiaatiokartoituksen osa-analyysissä NKG2D tunnistettiin mahdolliseksi bronkioliitille altistavaksi geeniksi. NKG2D-immuunireseptorin alentunut ilmentyminen voi tulostemme perusteella altistaa vakavalle bronkioliitille. Meta-analyysissä, jonka tutkimuskohortit olivat peräisin Tanskasta, Suomesta, Ruotsista, Saksasta ja Hollannista, todettiin mahdollinen yhteys CDHR3-geenin polymorfismin ja muun viruksen kuin RSV:n aiheuttaman bronkioliitin välillä. Toteutimme tässä työssä ensimmäisen genominlaajuisen bronkioliittialttiutta koskevan assosiaatiokartoituksen. Assosiaatiokartoituksessa, sitä seuranneissa jatkotutkimuksissa ja meta-analyysissä tunnistimme useita lupaavia alttiusgeenejä, mutta tuloksemme vaativat varmentamista suuremmissa tutkimusväestöissä.