Abstract Tissue repair and cancer progression involve similar mechanisms, including degradation of extracellular matrix in which matrix metalloproteinases (MMPs) play essential roles. The action of MMPs is important in normal physiological processes but MMPs also contribute to various pathological conditions. MMP-8 belongs to a family of collagenases with a diverse set of substrates. MMP-8 action is involved in skin wound healing and in various human cancers. The function of MMP-8 in cancer appears to be highly complex and varies depending on the cancer type and location. Little is known about the involvement of MMP-8 in oral physiology and pathology. The aim of this study was to clarify the role of MMP-8 in oral tissue repair and oral tongue squamous cell carcinoma (OTSCC). Studies with MMP-8 deficient mice revealed that the function of MMP-8 in tissue repair is highly dependent on the spatial aspects. In alveolar bone, MMP-8 increased inflammation and affected collagen metabolism. In tongue wounds, MMP-8 impaired early healing and reduced transforming growth factor (TGF) -β1 levels. This study also revealed the protective role of MMP-8 in OTSCC patients, in agreement with previous studies indicating positive features of MMP-8 in cancer. Low MMP-8 level and high vascular endothelial growth factor (VEGF) -C levels in tumors correlated with worse prognosis in these patients. In mouse tongue fibroblast cell cultures, MMP-8 reduced TGF-β1 signaling molecule phosphorylated Smad2 levels and impaired the collagen contraction ability. TGF-β1, apoptosis factor Fas-ligand (Fas-L) and estrogen receptors (ERs) were identified as novel MMP-8 substrates. In OTSCC cell cultures, MMP-8 impaired cell migration and invasion. Diminished TGF-β1 levels were involved in the defective migration of MMP-8 overexpressing cells. Moreover, MMP-8 affected the expression of MMP-9, MMP-1, cathepsin-K, VEGF-C and TGF-β1. In mouse models of OTSCC, MMP-8 protected against tumor development but was not able to prevent metastasis formation. The main findings of this study were that 1) MMP-8 action in tissue repair depends on the site of the injury and 2) in OTSCC, MMP-8 has tumor suppressive effects, but in mouse, MMP-8 does not inhibit metastasis formation. In addition, 3) four novel MMP-8 substrates (TGF-β1, Fas-L, ER-α and -β) were identified that may explain the spatial and diverse roles of MMP-8. / Tiivistelmä Kudosvaurioiden paranemiseen ja syövän etenemiseen liittyy useita samankaltaisia mekanismeja. Molemmissa toimivat soluvälitilan muokkaamiseen osallistuvat proteaasit, joista matriksin metalloproteinaaseilla (MMP) on tärkeä merkitys; ne osallistuvat lukuisiin elimistön keskeisiin fysiopatologisiin prosesseihin. Kollagenaasi MMP-8 muokkaa monentyyppisiä molekyylejä. Se on mukana ihohaavan paranemisessa ja useissa syövissä. MMP-8:n toiminta syöpätiloissa on hyvin moninainen riippuen syöpätyypistä ja sijainnista. Väitöstutkimuksessa selvitettiin MMP-8:n merkitystä suun kova- ja pehmytkudosvaurioprosesseissa sekä kielisyövässä, joissa se on ollut tuntematon. MMP-8 poistogeenisillä hiirillä tehdyissä pehmyt- ja kovakudoshaavoissa MMP-8:n vaikutusmekanismit riippuivat kohdekudoksesta. Alveoliluun paranemisen yhteydessä MMP-8 lisäsi tulehdusta ja osallistui kollageenin muokkaamiseen. Akuutin kielihaavan paranemisessa MMP-8 hidasti haavan umpeutumista ja vähensi transformoivan kasvutekijä-β1:n (TGF-β1) määrää. Kuten useissa muissakin syövissä, myös kielisyövässä todettiin MMP-8:lla olevan suojaava vaikutus. Potilaan ennuste huononi, jos kasvainsolukon matala MMP-8-taso yhdistyi korkeaan verisuonten kasvutekijä-C:n (VEGF-C) määrään. Hiiren kielen normaaleissa fibroblastiviljelmissä MMP-8 vähensi TGF-β1:n solunsisäistä signalointia välittävän fosforyloidun Smad2:n määrää sekä solujen kykyä supistaa kollageenikiekkoja. Koeputkessa MMP-8 pilkkoi TGF-β1:tä, estrogeenireseptoreja (ER) ja apoptoositekijä Fas-ligandia (Fas-L). Ihmisen kielikarsinoomasoluviljelmissä korkea MMP-8:n määrä vähensi solujen migraatiota ja invaasiota sekä muutti MMP-1:n, MMP-9:n, katepsiini-K:n, TGF-β1:n ja VEGF-C:n ilmentymistä. Migraation heikentyminen MMP-8:aa tuottavissa soluissa johtui osin vähentyneestä TGF-β1:n määrästä. Hiiren kokeellisissa kielisyövissä MMP-8 hidasti syövän muodostumista mutta ei estänyt etäpesäkkeiden muodostusta. Tässä väitöskirjatutkimuksessa on kolme päälöydöstä: 1) MMP-8:n vaikutus kudoksen paranemisprosessiin riippuu vauriokohdasta, 2) MMP-8 on kielisyövän kehittymisessä puolustuksellinen molekyyli, mutta sen lisääntynyt tuotto ei hiirikokeissa estänyt etäpesäkkeiden muodostusta, 3) MMP-8:lle löydettiin neljä uutta kohdemolekyyliä (TGF-β1, Fas-L, ER-α ja -β), joiden muokkaus saattaa osin selittää MMP-8:n monipuoliset kudos- ja prosessispesifit vaikutukset.

Abstract Hidradenitis suppurativa (HS) is a chronic inflammatory disease of hair follicles, characterized by subcutaneous inflammatory nodules and abscesses, typically on the axillary, genitofemoral, and perianal skin. Symptoms of HS, such as foul-smelling discharge from the inflamed lesions, pain, and disease location in sensitive areas, markedly diminish patients’ quality of life. Smoking and obesity are associated with HS, which also has several common comorbidities. While there is a growing body of evidence of somatic comorbidities in HS, psychiatric comorbidities have received less attention. Furthermore, literature on comorbidities in young patients with HS is scarce, and no systematic evaluation of mortality in HS has yet been undertaken. This study aimed to clarify the associations between HS and mental disorders, to explore both somatic and psychiatric comorbidities of HS in children and adolescents, and to determine the life expectancy and cause-specific risks of death in patients with HS. The study population comprised over 4300 cases with HS diagnosed in Finnish hospitals between 1987 and 2014. Age- and sex-matched patients with psoriasis and melanocytic nevi served as controls. Patient data were obtained from the statutory Finnish Care Register for Health Care. Information on dates and causes of death of the cases and controls were acquired from Statistics Finland. This study showed a heavy psychiatric disease burden in patients with HS. The prevalence rates and risks of all studied psychiatric comorbidities were higher in the HS than in the control groups. This was also evident in children and adolescents with HS, not only in adults. Furthermore, younger patients also had elevated risks for many somatic disorders including inflammatory bowel and joint diseases. Remarkably, the mean age at death in the HS group was only 60.5 years. The most common causes for death in the order of likelihood were: cardiovascular diseases, neoplasms, ‘accidents, suicides or violence’ and alcohol-related diseases. Suicide risk was elevated in women with HS. HS patients should be cautiously monitored for possible somatic and psychiatric comorbidities. It is clear that these patients require effective, comprehensive and multidisciplinary care to improve their quality of life and prevent premature death. / Tiivistelmä Hidradenitis suppurativa (HS) on krooninen tulehduksellinen karvatuppien sairaus, joka heikentää elämänlaatua merkittävästi. Kivuliaat kyhmyt ja paiseet sekä vuotavat käytävät, jotka sijaitsevat useimmiten kainaloissa, nivusissa, genitaalialueella ja pakaravaossa, ovat sen tyypillisimpiä ilmenemismuotoja. HS-potilailla on moninaisia terveysongelmia, joita ovat mm. tupakointi, lihavuus ja suurentunut riski useisiin somaattisiin sairauksiin. Tutkimustieto HS-potilaiden psykiatrisista sairauksista on kuitenkin vähäistä eikä liitännäissairauksista lapsilla ole juuri lainkaan tietoa. Tämän lisäksi HS-potilaiden kuolemansyitä tai eliniänodotetta ei ole perusteellisesti selvitetty. Tällä tutkimuksella haluttiin määrittää psykiatristen sairauksien riski HS-potilailla ja selvittää sekä somaattisten että psykiatristen liitännäissairauksien todennäköisyyttä lapsuudessa ja nuoruudessa. Tarkoituksena oli myös tutkia, mihin sairauksiin HS-potilailla on suurentunut riski kuolla ja minkä ikäisinä he menehtyvät. Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen hoitoilmoitusjärjestelmästä etsittiin tiedot kaikista Suomen sairaaloissa vuosina 1987–2014 diagnosoiduista HS-tapauksisista (N=4381). Liitännäissairauksien tutkimista varten verrokeiksi valittiin psoriaasi- tai luomidiagnoosin saaneet henkilöt, jotka kaltaistettiin iän ja sukupuolen mukaan. Kuolintiedot menehtyneistä tutkimuspotilaista saatiin Tilastokeskukselta. HS-potilailla havaittiin selkeästi suurentunut psykiatristen sairauksien riski niin aikuisena kuin myös jo alle 18 vuoden iässä. Lisäksi monien somaattisten sairauksien, esim. tulehduksellisten suoli- ja nivelsairauksien, riski oli suurentunut lapsuudessa. HS-potilaiden todettiin menehtyvän huomattavan nuorella iällä, sillä heidän keskimääräinen elinikänsä oli vain 60,5 vuotta. Yleisimmät kuolinsyyt olivat sydän- ja verisuonitaudit, kasvaimet, ’onnettomuudet, itsemurhat ja väkivalta’ sekä alkoholiin liittyvät kuolemat. Itsemurhariski havaittiin suurentuneeksi naisilla. Tämän tutkimuksen perusteella HS-potilailla on runsaasti psykiatrisia liitännäissairauksia. Sekä somaattisten että psykiatristen sairauksien riski onkin pidettävä mielessä aina HS-potilaita hoidettaessa. Tehokas, kokonaisvaltainen ja moniammatillinen hoito on tärkeää potilaiden elämänlaadun parantamiseksi ja ennenaikaisen kuoleman ehkäisemiseksi.

Abstract Mutations in the currently known breast cancer susceptibility genes account for only 25–30% of all familial cases. Novel susceptibility genes can be identified by several methods, including candidate gene re-sequencing and genome-wide microarrays. We have applied microarrays for the detection of a new genomic variation class, copy number variants (CNVs), which potentially could disrupt genes in multiple pathways related to breast cancer susceptibility. The aim of the current study was to evaluate the role of the RNF8, UBC13, MMS2 and RAD51C DNA damage response genes in breast cancer susceptibility as well as to study if rare CNVs are associated with the predisposition to this disease. The analysis of 123 familial breast cancer cases revealed altogether nine different changes in the RNF8 and UBC13 candidate genes. However, none of the observed alterations were considered pathogenic. No alterations were observed in MMS2. The obtained results suggest that breast cancer predisposing alterations in RNF8, UBC13 and MMS2 are rare, or even absent. The RAD51C mutation screening of 147 familial breast cancer cases and 232 unselected ovarian cancer cases revealed two deleterious mutations: c.-13_14del27 was observed in a breast cancer case with familial history of ovarian cancer and c.774delT in an ovarian cancer case. Both mutations were absent in the control cohort. The results of the study support the hypothesis that rare variants of RAD51C predispose predominantly to ovarian cancer. A genome-wide scan of CNVs was performed for 103 familial breast cancer cases and 128 controls. The biological networks of the genes disrupted by CNVs were different between the two groups. In familial breast cancer cases, the observed mutations disrupted genes, which were significantly overrepresented in cellular functions related to maintenance of genomic integrity (P=0.0211). Biological network analysis showed that the disrupted genes were closely related to estrogen signaling and TP53-centered tumor suppressor network, and this result was confirmed by the analysis of an independent young breast cancer cohort of 75 cases. These results suggest that rare CNVs represent an alternative source of genetic variation contributing to hereditary risk for breast cancer. / Tiivistelmä Tunnetut rintasyöpäalttiusgeenien mutaatiot selittävät vain 25–30 prosenttia kaikista perinnöllisistä rintasyöpätapauksista. Uusia alttiusgeenejä voidaan tunnistaa useilla eri menetelmillä, kuten kandidaattigeenien mutaatiokartoituksella ja genomin-laajuisilla mikrosirutekniikoilla. Tässä tutkimuksessa sovelsimme mikrosirutekniikkaa uuden geneettisen variaatioluokan, kopiolukuvariaation (CNV), tutkimiseen. CNV:t voivat vaurioittaa lukuisia rintasyöpäalttiuteen liittyviä biokemiallisia reittejä. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli arvioida RNF8-, UBC13-, MMS2- ja RAD51C -DNA- vauriovastegeenien sekä harvinaisten CNV:iden yhteyttä rintasyöpä-alttiuteen. 123 familiaalisen rintasyöpätapauksen analyysissä löytyi yhteensä yhdeksän muutosta RNF8- ja UBC13-geeneistä, joista yksikään ei osoittautunut patogeeniseksi. MMS2-geenissä ei havaittu muutoksia. Tulosten perusteella rintasyövälle altistavat muutokset RNF8-, UBC13- ja MMS2- geeneissä ovat joko erittäin harvinaisia tai niitä ei esiinny lainkaan. RAD51C-geenin mutaatiokartoitus 147 familiaalisesta rintasyöpätapauksesta sekä 232 valikoimattomasta munasarjasyöpätapauksesta paljasti kaksi haitallista mutaatiota. c.-13_14del27 havaittiin rintasyöpäpotilaalla, jonka suvussa esiintyi munasarjasyöpää, ja c.774delT todettiin munasarjasyöpäpotilaalta. Kumpaakaan mutaatiota ei havaittu verrokkiaineistossa. Tulokset vahvistavat hypoteesia RAD51C-geenin harvinaisten varianttien yhteydestä pääasiassa munasarjasyöpäriskiin. CNV:iden genomin-laajuinen skannaaminen suoritettiin 103 familiaaliselle rintasyöpätapaukselle ja 128 verrokille. CNV:iden häiritsemien geenien muodostamat biologiset verkostot olivat erilaiset näiden kahden ryhmän välillä. Familiaalisilla rintasyöpätapauksilla havaitut CNV:t vaikuttivat geeneihin, jotka olivat voimakkaasti korostuneita genomin eheyttä ylläpitävissä tehtävissä (P=0.0211). Biologisten verkostojen analyysi paljasti, että CNV:iden vahingoittamat geenit liittyivät läheisesti estrogeenisignalointiin sekä TP53-tuumorisupressoriverkostoon, ja tämä tulos vahvistettiin analysoimalla riippumatonta nuorista rintasyöpäpotilaista koostuvaa kohorttia (N=75). Tutkimuksen tulosten mukaan harvinaiset CNV:t ovat vaihtoehtoinen geneettisen variaation lähde perinnölliseen rintasyöpäalttiuteen.