Abstract Uterine leiomyomas are the most common benign tumours in females. They are myometrial neoplasms, may present single or multiple, and may be located in various sites of the uterus. Leiomyomas distort the uterine cavity and the uterus itself, causing abnormal vaginal bleeding, reduced fertility and also pelvic pressure and pain symptoms. The aim of this study was to elaborate current knowledge on familial uterine leiomyomas and to explore the possible association between uterine leiomyoma and cardiovascular disease risk factors, and also the association between leiomyomas and endometriosis. The natural history of familial uterine leiomyoma study showed significant differences between familial and non-familial leiomyoma cases, familial cases having more severe clinical characteristics. They presented with multiple uterine leiomyomas and were more often symptomatic. They were also diagnosed at a younger age. The prevalence study on uterine leiomyomas and endometriosis offered confirmation of an association between the diseases. Uterine leiomyomas and endometriosis seem to decrease female fertility independently of each other. Uterine leiomyomas related to the hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer (HLRCC) tumour syndrome were studied in regard to their clinical characteristics and immunophenotype. The study provided evidence that women with HLRCC may be identified through distinct leiomyoma clinical characteristics, and routine-use IHC of CD34 and Bcl-2. Distinguishing these leiomyoma cases from sporadic ones may identify families affected by fumarate hydratase (fumarase, FH) mutation. Uterine leiomyoma and cardiovascular disease risk factors were studied in The Northern Finland Birth Cohort 1966 (NFBC1966). The study showed an association between leiomyomas and raised cardiovascular disease risk factors, serum lipids and metabolic syndrome in particular. These findings may suggest that there are shared predisposing factors underlying both uterine leiomyomas and adverse metabolic and cardiac disease risks, or that metabolic factors have a role in biological mechanisms underlying leiomyoma development. This study provides novel information on clinical characteristics of familial uterine leiomyomas and on the immunophenotype of HLRCC-related leiomyomas. The study also offers significant confirmation of associations between uterine leiomyomas and both endometriosis and several CVD risk factors. / Tiivistelmä Kohdun leiomyoomat ovat naisten yleisin hyvänlaatuinen kasvain. Ne ovat myometriumin neoplastisia muutoksia ja ne ilmenevät joko yksittäisinä tai monilukuisina, ja ne voivat sijaita missä tahansa kohdun myometriumia. Leiomyoomat muuttavat kohdun ja kohtuontelon säännöllistä muotoa. Lisäksi ne aiheuttavat vuotohäiriöitä, alentunutta hedelmällisyyttä, ja lantion alueen painetta ja kipua. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli laajentaa nykyistä tietämystä suvuittain esiintyvistä kohdun leiomyoomista ja selvittää mahdollista leiomyoomien ja kardiovaskulaaritautiriskin assosiaatiota, ja lisäksi selvittää leiomyoomien ja endometrioosin assosiaatiota. Suvuittain esiintyvien kohdun leiomyoomien taudinkulkua selvittävässä tutkimuksessa osoitettiin merkittäviä eroja suvuittain ja ei-suvuittain esiintyvien leiomyoomien välillä. Suvuittain esiintyvien leiomyoomien kliininen taudinkuva oli vaikeampi, leiomyoomia oli kohdussa useampia ja ne aiheuttivat useammin oireita ja lisäksi ne diagnosoitiin nuoremmalla iällä. Kohdun leiomyoomien ja endometrioosin yleisyyttä selvittävä tutkimus antoi lisävahvistusta sille havainnolle, että nämä taudit assosioivat keskenään. Tutkimustuloksen mukaan leiomyoomat ja endometrioosi vähentävät naisen hedelmällisyyttä toisistaan riippumatta. Perinnöllinen kohdun leiomyomatoosi ja munuaissyöpä (hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer, HLRCC) -kasvainoireyhtymään liittyvän kohdun leiomyoomia selvittävän tutkimuksen tuloksien mukaan HLRCC-naisten kohdun leiomyoomien kliiniset ominaisuudet poikkeavat satunnaisesti esiintyvien leiomyoomien ominaisuuksista. Naisella HLRCC voitaisiinkin tunnistaa näiden poikkeavien ominaisuuksien perusteella, sekä immunohistokemiallisilla värjäyksillä CD34 ja Bcl-2. Fumaraattihydrataasi (fumaraasi, FH) -geenin mutaatiota kantava suku voitaisiin siten tunnistaa yksittäisen HLRCC leiomyoomatapauksen avulla. Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1966 (Northern Finland Birth Cohort 1966, NFBC1966) tutkittiin kohdun leiomyoomia ja kardiovaskulaarisairauden riskitekijöitä. Tutkimustuloksien perusteella kohdun leiomyoomat assosioivat koholla olevien kardiovaskulaarisairauden riskien kanssa, erityisesti seerumin lipidien ja metabolisen syndrooman suhteen. Näiden tutkimustulosten perusteella voidaan esittää, että leiomyoomien ja terveydelle epäedullisen metabolian ja kardiovaskulaaritaudin riskien taustalla on mahdollisesti joitain yhteisiä altistavia tekijöitä, tai että metabolisilla tekijöillä on rooli kohdun leiomyoomien tautimekanismissa. Tämä tutkimus on tuottanut uutta tietoa suvuittain esiintyvien kohdun leiomyoomien kliinisestä taudinkuvasta ja HLRCC:n liittyvien leiomyoomien immunofenotyypistä. Lisäksi tämä tutkimus esittää lisävahvistusta kohdun leiomyoomien ja endometrioosin assosiaatiolle sekä useille kardiovaskulaaririskitekijöille.

Abstract Cancer is the leading cause of death worldwide. Despite the significant research effort, underlying mechanisms of carcinogenic processes are still poorly understood. In recent decades, a group of extremely reactive oxygen metabolites, reactive oxygen species (ROS), have been linked closely to carcinogenesis. Levels of ROS are constantly controlled by antioxidants to ensure stable redox balance in our cells. An aberrant cellular redox balance is thought to be connected to carcinogenesis by inflicting damage to cellular macromolecules and disturbing normal cellular signalling. In this work, the role of ROS in carcinogenesis was studied by observing the ROS-derived DNA damage marker 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) in breast cancer and endometriosis-associated ovarian cancer. This marker was also measured in connection with endometriosis and PCOS to study the early stages of the carcinogenic process. In addition, peroxiredoxin antioxidant enzymes were studied in endometriosis-associated ovarian cancer to explore their impact on the carcinogenic process and relationship with ROS-derived DNA damage. There seems to be a decreasing trend in the expression of 8-OHdG in the development of breast cancer and endometriosis-associated ovarian cancer. In breast cancer, low levels of 8-OHdG in serum and in tumour tissue were found to be associated with more aggressive disease. In endometriosis-associated ovarian cancer, 8-OHdG and Prx II expressions in tissue decreased with malignant transformation from benign endometriosis tissue to ovarian cancer. Patients with PCOS were found to have lower levels of 8-OHdG in serum compared with healthy controls and metformin treatment further decreased 8-OHdG levels in obese patients. These results, together with observations is previous studies indicate that in breast cancer and endometriosis-associated ovarian cancer, a high level of ROS-derived DNA damage could be significant factor in the initiation stage of carcinogenesis, whereas in later stages carcinomas benefit from lower ROS levels that support tumour growth and survival via cellular signalling. In endometriosis, there seem to be high amounts of ROS-derived DNA damage, which could explain the increased ovarian cancer risk, while in PCOS, aberrant ROS levels could contribute to the pathogenesis of the disease itself and also to possible cancer incidence by inducing abnormal cellular signalling. / Tiivistelmä Syöpä on nykyisin maailman yleisin kuolinsyy. Vaikka syöpätutkimukseen kohdistetaan maailmanlaajuisesti huomattavia resursseja, syövän kehittymisen perimmäinen syy on edelleen heikosti tunnettu. Yhä kasvavan todistusaineiston perusteella happiradikaalien epäillään liittyvän läheisesti syövän kehittymiseen. Nämä erittäin reaktiiviset hapen aineenvaihduntatuotteet ovat välttämättömiä solujemme normaalille toiminnalle, mutta liian suurina määrinä ne voivat vaurioittaa solun rakenteita ja häiritä solun normaalia viestintää. Solut sisältävät useita antioksidantteja, joiden tärkeimpänä tehtävänä on kontrolloida happiradikaalien määrää ja näin ylläpitää solun hapetus-pelkistys -tasapaino. Tässä väitöskirjatutkimuksessa tutkittiin happiradikaalien yhteyttä syövän kehittymiseen tarkastelemalla niiden aiheuttaman DNA-vaurion merkkiainetta, 8-hydroksideoksiguanosiinia (8-OHdG), rintasyövässä ja endometrioosiin liittyvässä munasarjasyövässä sekä peroksiredoksiiniperheen antioksidanttientsyymejä endometrioosiin liittyvässä munasarjasyövässä. 8-OHdG:n avulla selvitettiin myös munasarjojen monirakkulaoireyhtymän (PCOS) ja endometrioosin yhteyttä syövän kehittymiseen. Lisäksi tutkittiin metformiinin vaikutusta happiradikaalien aiheuttamaan DNA-vaurioon. Väitöskirjatutkimuksen tulosten perusteella 8-OHdG:n määrä vähentyy rintasyövän edetessä ja endometrioosiin liittyvän munasarjasyövän kehittyessä. Matalat 8-OHdG -tasot syöpäkudoksessa ja verinäytteissä ovat yhteydessä aggressiivisempaan taudinkuvaan rintasyövässä. Endometrioosiin liittyvässä munasarjasyövässä kudoksen ilmentämä 8-OHdG ja Prx II vähentyi asteittain siirryttäessä hyvänlaatuisesta endometrioosista munasarjasyöpään. Munasarjojen monirakkulaoireyhtymässä potilaiden verinäytteiden 8-OHdG -tasot olivat merkittävästi matalammat terveisiin verrokkeihin verrattuna. Korkeilla happiradikaalipitoisuuksilla ja niistä aiheutuvalla DNA-vauriolla on väitöskirjatutkimuksen tulosten perusteella tärkeä rooli syövän syntyvaiheessa, kun taas syövän myöhemmissä kehitysvaiheissa matalat happiradikaalipitoisuudet tukevat syövän kasvua ja selviytymistä soluviestinnän avulla. Endometrioosipotilaiden kohonnut munasarjasyöpäriski vaikuttaisi olevan seurausta runsaasta happiradikaalien aiheuttamasta DNA-vauriosta endometrioosikudoksessa. Munasarjojen monirakkulaoireyhtymässä poikkeavien happiradikaalitasojen aiheuttama puutteellinen soluviestintä liittyy mahdollisesti taudin patogeneesiin ja syöpäriskiin.