Abstract Helicobacter pylori is a Gram-negative bacterium, which infects the stomach of more than 50% of the population worldwide. In addition to being the most important risk factor for gastric cancer and peptic ulcers, H. pylori infection is a risk factor for several extra-digestive diseases including dyslipidemia. The consequences of having an H. pylori infection are significantly influenced by the inflammatory response of the host. The pattern recognition receptor Toll-like receptor 4 (TLR4) and the cytokine interleukin 6 (IL6) are important mediators of inflammation in H. pylori related diseases. We have analyzed a series of control subjects and patients with dyspepsia, peptic ulcers or gastric cancer for frequent genetic polymorphisms of the TLR4 and IL6 genes. The prevalence of H. pylori infection, the histologic features of gastritis and cancer and serum endocrine markers and lipid concentrations were also analyzed. Furthermore, the expression of TLR4 was analyzed in specific cell types of gastric mucosa by immunohistochemistry. The TLR4 wild type genotypes of polymorphisms +896 and +1196 were associated with an increased risk of peptic ulcers. The same genotypes also associated with higher serum gastrin levels, but not with atrophy or other features of gastritis. The TLR4 expression was seen in the gastrin and somatostatin secreting cells of gastric mucosa. These results suggest a regulatory link between TLR4 and gastrin secretion. Such a link indicates the presence of a novel effector mechanism for innate immunity in modifying the host endocrine function. The IL6 -174 polymorphism associated significantly with a risk of the diffuse type of gastric carcinoma but not with the intestinal type or its precursor conditions. Finally, we demonstrated that H. pylori infections modify HDL serum levels significantly only in IL6 -174 CC genotype patients, which suggests that the detrimental effects of H. pylori infections on HDL levels are transmitted through IL6. These results clarify the mechanisms of H. pylori related diseases and open new possibilities for research on peptic ulcer disease, gastric cancer and dyslipidemia. / Tiivistelmä Helicobacter pylori on yleinen ihmisen mahalaukussa esiintyvä Gram-negatiivinen bakteeri. Helikobakteeri on tärkein mahasyövän ja maha- ja pohjukaissuolihaavan riskitekijä ja se on myös muun muassa rasva-aineenvaihdunnan häiriöiden riskitekijä. Ihmisen tulehdusvaste vaikuttaa merkittävästi helikobakteeri-infektion seurauksiin. Tollin kaltainen reseptori 4 (TLR4), joka on hahmontunnistusreseptori ja tulehduksenvälittäjäaine interleukiini 6 (IL6) ovat tärkeitä ihmisen tulehdusvasteeseen osallistuvia proteiineja. Olemme tutkineet dyspepsiaa, maha- ja pohjukaissuolihaavaa ja mahasyöpää sairastavilta potilailta sekä kontrollihenkilöiltä TLR4:n ja IL6:n geenien yleisiä emäsjärjestyksen polymorfioita. Tutkimme myös helikobakteeri-infektion yleisyyttä ja histologisia piirteitä, mahasyövän histologisia piirteitä ja seerumin merkkiaineita ja lipidipitoisuuksia. Lisäksi tutkimme TLR4:n ilmenemistä mahan limakalvolla immunohistokemiallisesti. TLR4:n polymorfismien +896 ja +1196 villin tyypin genotyypit liittyivät kohonneeseen maha- ja pohjukaissuolihaavan riskiin. Samat genotyypit liittyivät myös korkeampiin gastriinitasoihin. TLR4:ä esiintyi mahalaukun limakalvolla gastriinia tai somatostatiinia ilmentävissä soluissa. Täten TLR4:n ja maha- pohjukaissuolihaavariskin yhteys näyttää välittyvän gastriinin erityksen kautta, mikä viittaa uuteen säätely-yhteyteen luontaisen immuniteetin ja mahalaukun umpieritysjärjestelmän välillä. IL6 -174 -polymorfismi yhdistyi diffuusin tyypin mahakarsinooman riskiin mutta ei intestinaalisen tyypin karsinooman riskiin. Helikobakteeri-infektio yhdistyi pienentyneisiin HDL-kolesterolipitoisuuksiin vain potilailla, joilla oli IL6 -174 CC genotyyppi, mikä viittaa helikobakteerin kolesterolitasoille haitallisen vaikutuksen välittyvän IL6:n kautta. Nämä tulokset antavat lisätietoa helikobakteerin aiheuttamien sairauksien mekanismeista ja avaavat uusia tutkimuspolkuja myös mahahaavan, mahasyövän ja rasva-aineenvaihdunnan häiriöiden kliiniseen tutkimukseen.

Abstract Cancers of the alimentary tract include many common cancer types, some of which have well-established treatment protocols and relatively good prognosis, such as colorectal cancer, and others, which have generally very poor prognosis. The gastrointestinal canal is colonized by a multitude of bacteria, the effects of which are currently poorly understood. Toll-like receptor 9 (TLR9) in cells of the alimentary tract recognizes the bacterial DNA-fragments and regulates immune functions in the host and the cancer. This thesis examines the function and prognostic significance of Toll-like receptor 9 in oral and esophageal squamous cell carcinoma as well as in esophageal, gastric and colorectal adenocarcinoma. The studies were made using tissue samples from patient cohorts and various cell culture techniques. Our data indicate that high expression of Toll-like receptor 9 in cancer cells associates with metastatic properties in oral and esophageal cancers and poor prognosis in esophageal adenocarcinoma and oral squamous cell carcinoma. Cell culture studies further suggest that TLR9 is functional in alimentary tract cancers and mediates cellular invasion when activated. Based on the results, TLR9 is active in alimentary tract cancers and its expression is related to poor cancer prognosis. Thus, TLR9 may represent a novel therapeutic target in alimentary tract cancers and might provide a link between bacteria and oral and gastrointestinal cancer. / Tiivistelmä Ruuansulatuskanavan syöpiin lukeutuu useita yleisiä syöpätyyppejä, kuten kohtalaisen hyväennusteinen paksusuolen syöpä, jonka hoitokäytäntö on vakiintunut. Toisissa ruuansulatuskanavan syövissä puolestaan ennuste on hyvin huono. Mahasuolikanavaa asuttavat moninaiset bakteerikannat, joiden vaikutuksia ymmärretään vielä kehnosti. Tollinkaltainen reseptori 9 (TLR9) tunnistaa näiden bakteerien DNA-rakenteita ja vaikuttaa yksilön ja syövän immuunivasteeseen. Tämä väitöstutkimus selvittää TLR9:n toimintaa ja ennustevaikutusta suun ja ruokatorven levyepiteelisyövissä, sekä ruokatorven, mahalaukun ja paksusuolen adenokarsinoomassa. Tutkimus toteutettiin käyttäen syöpäpotilaiden kudosnäytteitä sekä soluviljelytekniikoita. Tuloksemme osoittavat, että TLR9:n lisääntynyt ilmentyminen syöpäsoluissa yhdistyy metastasointiin suu- ja ruokatorvisyövissä, sekä korkeaan kuolleisuuteen suun levyepiteelisyövässä ja ruokatorven adenokarsinoomassa. Soluviljelykokeidemme tuloksiin nojaten TLR9 toimii ruuansulatuskanavan syövissä ja sen aktivaatio saa aikaan solujen invasoitumisen. Tutkimustuloksiimme vedoten TLR9 on aktiivinen ja toimiva ruuansulatuskanavan syövissä ja sen ilmentyminen liittyy huonoon ennusteeseen. TLR9 saattaa osoittautua uudeksi syöpähoitojen kohteeksi tai yhdistäväksi tekijäksi syövän ja bakteerien välillä ruuansulatuskanavan syövissä tulevaisuudessa.