Abstract Resistin was discovered in the year 2000. In the mouse, it was reported to be produced by adipocytes and to be linked with insulin resistance and obesity. Human resistin has been shown to be produced by leucocytes but the literature contains contradictory results on its association with obesity and type 2 diabetes. Aim of this study was to clarify the role of resistin in the human context especially in type 2 diabetes and atherosclerosis. The first study examined the possible association of human resistin gene variants with type 2 diabetes. The studied three variants were not associated with type 2 diabetes though they were demonstrated in the second study to be associated with the plasma resistin concentration. However, two gene variants were associated with the prevalence of cerebrovascular disease in subjects with type 2 diabetes. In the third work, the association of the plasma resistin level with the risk factors of atherosclerosis and early atherosclerosis measured with carotid artery intima-media thickness (IMT) were studied. Plasma resistin level was not associated with IMT independently from the known risk factors of atherosclerosis. However, resistin was associated with inflammatory markers highly sensitive CRP and the number of leucocytes whereas insulin resistance did not associate with resistin. In the fourth study, resistin expression in different leucocytes and its modulation, as well as the effect of resistin on monocyte adhesion to endothelium were evaluated. The novel discovery was that resistin is expressed in all the main leucocyte lineages, with monocytes and neutrophils exhibiting the highest relative mRNA and protein levels of resistin. Resistin expression was up-regulated by pro-inflammatory factors in the cells of both innate and adaptive immunity. The present results demonstrating that resistin increases adhesion and expression of some adhesion molecules support the hypothesis that resistin may be involved in the development of atherosclerosis. The above results indicate that resistin is widely produced by leucocytes and therefore may participate in inflammatory processes. Since it may be considered as an inflammatory cytokine, resistin may also influence the development of atherosclerosis. In the future, resistin could possibly be used as a marker of inflammation. / Tiivistelmä Vereen erittyvä uusi hormoni, resistiini, löydettiin vuonna 2000. Hiirellä resistiinin on havaittu erittyvän rasvasoluista ja sen on arveltu toimivan linkkinä lihavuuden ja insuliiniresistenssin välillä. Ihmisellä resistiinin tehtävä on toistaiseksi huomattavasti epäselvempi ja toisin kuin hiirellä ihmisen resistiinin korkein ilmentymistaso on valkosoluissa. Tämän väitöstutkimuksen tarkoituksena oli selvittää ihmisen resistiinin toimintaa ja erityisesti sen liittymäkohtia tyypin 2 diabetekseen ja ateroskleroosiin. Ensimmäisessä osatyössä on selvitetty resistiini-geenin nukleotidimuuntelun yhteyttä tyypin 2 diabetekseen ja siihen liittyviin tekijöihin diabetespotilasaineistossa. Resistiinin geenimuuntelu ei tulosten perusteella ole yhteydessä tyypin 2 diabetekseen, vaikka sillä näyttääkin olevan vaikutusta plasman resistiini-pitoisuuteen, mikä havaittiin toisessa osatyössä. Geenimuuntelulla oli havaittavissa yhteyttä aivovaltimosairauteen. Kolmannessa osatyössä plasman resistiinipitoisuuden yhteyttä valtimonkovettumatautiin ja sen riskitekijöihin tutkittiin Pohjois-Pohjanmaalta kerätyssä aineistossa (n = 525). Plasman resistiinipitoisuudella ei havaittu itsenäistä yhteyttä kaulavaltimonseinämänpaksuuteen, joka kuvastaa alkuvaiheen valtimokovettumataudin tasoa. Tulehdukselliset merkit kuten veren valkosolujen määrä ja plasman CRP-pitoisuus liittyivät suurentuneeseen plasman resistiinipitoisuuteen mutta insuliiniresistenssimuuttujat eivät. Neljännessä osatyössä tutkittiin resistiinin ilmentymistä. Resistiinin havaittiin ilmentyvän kaikissa keskeisissä valkosolutyypeissä ja lisäksi tulehdustekijät lisäsivät sen tuottoa. Erityisesti neutrofiileissä ja monosyyteissä resistiinin ilmentymistasot olivat korkeita. Endoteelisoluilla selvitettiin resistiinin vaikutuksia ateroskleroosiin liittyviin muutoksiin. Resistiini lisäsi monosyyttien kiinnittymistä endoteelisoluihin, mikä on tyypillinen ilmiö varhaiselle ateroskleroosille. Tämän työn tulosten perusteella ihmisen resistiinillä ei ole merkittävää yhteyttä insuliiniresistenssiin ja tyypin 2 diabetekseen. Sen sijaan havainto resistiinin ilmentymisestä useammissa valkosolutyypeissä, kuin mitä aikaisemmin on raportoitu, ja yhteys tulehdustekijöihin osoittaa, että ihmisen resistiinin toiminta liittyy tulehdustiloihin. Resistiini aiheuttaa myös endoteelisoluissa samanlaisia ateroskleroosille altistavia muutoksia kuin muutkin tulehdustekijät. Tulevaisuudessa plasman resistiini-pitoisuutta voidaan mahdollisesti käyttää tulehdustilojen arvioinnissa.

Abstract The aim of this study was to investigate the status of erosive tooth wear (ETW) in Finnish middle-aged adults and its association with dental caries and sociodemographic and intrinsic factors. In addition, we performed a genome-wide association study (GWAS) to identify whether genetic polymorphism (single nucleotide polymorphism) could explain some of the individual variance in the ETW status. Another aim of the study was to validate the use of the erosion index, the Basic Erosive Wear Examination (BEWE), on 3D models. Of the total Northern Finland Birth Cohort (NFBC1966), a convenience sample of 3,181 people was invited for an oral health examination in 2012–2013, of whom 1,962 participated, thus comprising the study group for the present study. ETW was assessed by sextants using the BEWE index. The clinical data was supplemented by information collected by means of postal questionnaires in 1997–1998 and 2012–2013, blood samples, and 3D models of the dentition. Of those clinically examined, 586 participants were randomly selected for the validation study of the BEWE index on 3D models. ETW was a common finding among the Finnish adult population, and almost half of the population needed at least preventive measures against the condition, and almost one in ten had severe ETW. Male gender and restorative treatment need due to dental caries were associated with ETW, unlike sociodemographic factors. Of the intrinsic factors, daily reflux symptoms and hyposalivation were the most significantly associated with severe ETW. According to the results from the GWAS, susceptibility to ETW could be partly explained by genetic polymorphism. The BEWE index was found reliable for recording ETW clinically and on 3D models, and 3D models were especially sensitive in detecting initial ETW. In conclusion, ETW seems to be common among Finnish adults, especially among males. In addition to risk factors, individual susceptibility should be kept in mind when assessing the risk for the condition. Early diagnosis of ETW is important in maintaining good oral health, and the BEWE seems to be a reliable index for that purpose both clinically and on 3D models. / Tiivistelmä Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää hampaiden erosiivisen kulumisen yleisyyttä ja vakavuutta suomalaisilla keski-ikäisillä aikuisilla, sekä erosiivisen kulumisen yhteyttä hampaiden reikiintymiseen sekä sosiodemografisiin ja sisäisiin tekijöihin. Lisäksi selvitettiin koko genomin kartoitusta hyödyntäen, voidaanko geneettisellä polymorfismilla (yksittäisillä emäsparin vaihdoksilla) selittää yksilön alttiutta erosiiviselle kulumiselle. Tutkimuksen tavoitteena oli myös validoida erosiivista kulumista arvioiva indeksi (The Basic Erosive Wear Examination, BEWE) 3D-malleilla. Koko Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohortista kutsuttiin 3 181 henkilöä suun terveystarkastukseen vuosina 2012–2013. Kutsutuista 1 962 osallistui tutkimukseen muodostaen lopullisen tutkimusjoukon. Erosiivista kulumista arvioitiin käyttäen BEWE-indeksiä. Kliinistä tutkimusta täydensivät vuosina 1997–1998 ja 2012–2013 tehdyt postikyselyt, verinäytteet ja hampaiston 3D-mallit. Kliinisesti tutkituista osallistujista yhteensä 586 henkilöä valittiin satunnaisesti BEWE-indeksin validointitutkimukseen 3D-malleilla. Erosiivinen kuluminen oli yleistä suomalaisilla aikuisilla, ja lähes puolella oli erosiivista kulumista, joka vaatisi vähintään ennaltaehkäiseviä toimia. Vakavaa erosiivista kulumista on lähes joka kymmenennellä. Miessukupuoli ja korjaavan hoidon tarve hampaiden karioitumisen vuoksi olivat yhteydessä erosiiviseen kulumiseen, toisin kuin sosiodemografiset tekijät. Sisäisistä tekijöistä päivittäiset reflux-oireet ja vähäinen syljeneritys olivat vahvimmin yhteydessä vakavaan erosiiviseen kulumiseen. Koko genomikartoituksen perusteella vaikuttaa siltä, että alttius erosiiviselle kulumiselle saattaa selittyä osittain geneettisellä polymorfismilla. BEWE-indeksi näyttää olevan luotettava menetelmä niin kliinisessä arvioinnissa kuin arvioitaessa erosiivista kulumista 3D-malleilla. Alkava erosiivinen kuluminen oli helpommin havaittavissa 3D-malleilta kliiniseen arviointiin verrattuna. Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että erosiivinen kuluminen on yleistä suomalaisilla aikuisilla, etenkin miehillä. Jo tiedettyjen riskitekijöiden lisäksi yksilöllinen alttius erosiiviselle kulumiselle tulisi pitää mielessä riskikartoitusta tehdessä. Erosiivisen kulumisen aikainen diagnosointi on tärkeää hyvän suun terveyden ylläpitämiseksi, ja BEWE-indeksi vaikuttaa soveltuvan diagnosointiin niin kliinisesti kuin 3D malleillakin.

Abstract The hepatic inducible Cytochrome P450s (CYPs) generally prime xenobiotics for elimination. Murine CYP2A5 and human CYP2A6 share similar xenobiotic substrates and some regulatory features. Recently, they were shown to oxidize bilirubin, a byproduct of heme catabolism and a dose-dependent anti- or pro-oxidant, to biliverdin. In this study, the putative role of the redox-sensitive, cytoprotective transcription factor Nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2) in the regulation of hepatic Cyp2a5 expression and induction under diverse hepatotoxic conditions and altered heme homeostasis was characterized. The coordination of Cyp2a5 and the Nrf2 target gene Heme oxygenase-1 (Hmox1), which determines bilirubin formation from heme, responses to heavy metals and modulators of heme homeostasis, was studied in cultured wildtype and Nrf2(-/-) mouse primary hepatocytes. Nrf2 was essential for the basal hepatic expression of CYP2A5 in the endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria, as well as for its induction by cadmium, lead, methyl mercury and phenethyl isothiocyanate. A functional Nrf2 binding antioxidant response element (ARE) about -2.4 kilobases upstream of the Cyp2a5 transcriptional start site was identified. In contrast to Hmox1, a target of BTB and CNC homology 1 (Bach)-mediated repression via AREs, the regulation of Cyp2a5 did not clearly involve Bach1. Excessive heme induced mainly ER-localized CYP2A5 via Nrf2, which was limited by the Nrf2-independent HMOX1 induction. In heme synthesis blockades, CYP2A5 was enhanced via Nrf2 and additional factors, such as the peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α (PGC-1α). The typical CYP2A5 inducers phenobarbital, dibutyryl-cyclic adenosine monophosphate (db-cAMP) and PGC-1α enhance heme synthesis; CYP2A5 was induced via Nrf2 in acute but not chronic phenobarbital exposure without a clear connection to heme, while the responses to db-cAMP and PGC-1α were sensitized in the absence of Nrf2. This suggests novel crosstalk between Nrf2 and PGC-1α. In this study, Cyp2a5 was identified as a sensitive indicator of hepatic Nrf2 pathway activation that could be used, e.g. for in vitro screening of drug candidate hepatotoxicity. The similar subcellular localization and coordination of CYP2A5 and HMOX1 expression in altered heme metabolism support the postulated role for CYP2A5 in bilirubin homeostasis. / Tiivistelmä Vierasaineet stimuloivat maksan Sytokromi P450 (CYP)-entsyymejä, mikä yleensä lisää niiden eliminaatiota. Hiiren CYP2A5 ja ihmisen CYP2A6 ovat lähisukua katalyyttisten ja osin säätelyllisten yhteneväisyyksiensä puolesta. Vastikään niiden osoitettiin katalysoivan hemin hajoamistuotteen, bilirubiinin hapettumista biliverdiiniksi, mikä saattaisi säädellä sen annosriippuvaisia vaikutuksia antioksidanttina ja oksidanttina. Työssä tutkittiin solustressiä aistivan, suojaavan transkriptiotekijän Nrf2 osuutta Cyp2a5-geenin aktivaatiossa maksatoksisissa olosuhteissa ja hemimetabolian muutoksissa. Cyp2a5:n ja bilirubiinin tuotosta vastaavan, Nrf2-säädellyn Hemioksigenaasi-1 (Hmox1):n vasteita verrattiin viljellyissä villityypin ja poistogeenisen Nrf2(-/-) hiiren primaarimaksasoluissa. Tulokset osoittavat, että Nrf2 ylläpitää CYP2A5:n ilmentymistä endoplasmisella kalvostolla (ER) ja mitokondrioissa sekä välittää sen stimulaation altisteilla kadmium, lyijy, metyylielohopea ja fenetyyli-isotiosyanaatti. Toimiva Nrf2-vasteinen antioksidanttivaste-elementti (ARE) tunnistettiin n. -2,4 kiloemäsparia Cyp2a5-geenin luennan aloituskohdasta ylävirtaan. BTB ja CNC homologia 1 (Bach1)-tekijä, joka on tärkeä Hmox1-säätelijä ja ARE-välitteinen transkription estäjä, ei selkeästi osallistu Cyp2a5:n säätelyyn. Hemin ylimäärä stimuloi CYP2A5:n määrää ER-kalvostolla, Nrf2-riippumattomasti stimuloituvan HMOX1 rajoittaessa Nrf2-reitin aktivaatiota. Hemisynteesin estyessä Nrf2 aktivoi Cyp2a5-geeniä muiden mekanismien kuten peroksisomiproliferaattori-aktivoituva reseptori gamman koaktivaattori-1α (PGC-1α) kanssa. Fenobarbitaali (PB), dibutyryyli-syklinen adenosiinimonofosfaatti (db-cAMP) ja PGC-1α lisäävät tunnetusti hemisynteesiä. Nrf2 havaittiin Cyp2a5:n aktivaatiolle välttämättömäksi akuutissa mutta ei kroonisessa PB-altistuksessa ilman selkeästi havaittua hemin osuutta. Cyp2a5-geenin db-cAMP- ja PGC-1α-vasteinen stimulaatio voimistui merkittävästi toimivan Nrf2-reitin puuttuessa, mikä osoittaa vuoropuhelua Nrf2 ja PGC-1α välillä. Väitöskirjatyössä Cyp2a5 tunnistettiin herkäksi Nrf2-reitin aktivaation maksamarkkeriksi, jota voitaisiin hyödyntää esim. lääkeainekandidaattien maksatoksisuuden seulonnassa soluviljelyssä. CYP2A5:n ja HMOX1:n solunsisäinen kohdentuminen ja ekspressio koordinoituvat hemimetabolian muutoksissa, mikä tukee teoriaa CYP2A5:n roolista bilirubiinin metaboliassa maksassa.