Abstract Thoracic aortic aneurysms (TAAs) are a significant source of morbidity and mortality. Classical risk factors for TAAs are hypertension, atherosclerosis, male gender, smoking, age, high body mass index, family history and chronic obstructive pulmonary disease. In addition, in certain cases of TAAs, i.e., ascending aortic aneurysms (AscAA), genetic factors are highly prominent. Matrix metalloproteinases are in a major role in the destruction of the aortic wall and the imbalance between matrix metalloproteinases, and their inhibitors are involved in the formation of aneurysms. In addition, osteopontin is a potent regulator of matrix metalloproteinases and it is widely expressed in injured arteries. Recently, telomere shortening has been shown to be involved in the development of abdominal aortic aneurysms (AAA). In this aneurysm type, atherosclerosis has a major role. Since atherosclerosis is frequently absent in the case of TAAs, the length of telomeres was measured in the blood samples of TAA patients. The purpose of this thesis was to study the genetic background of TAAs of the ascending aorta and furthermore, the molecular background of this disease. The first study was done with families with TAAs, and dissections and one chromosomal locus (5q13-14) of the studied seven loci showed a significant genetic linkage for TAAs. Two other studies were done exploiting our TAA case-control material. Study II showed elevated levels of osteopontin, matrix metalloproteinase type 2 and 9 in the plasma and tissue samples of TAA patients compared with controls. In the third study, longer blood leukocyte telomeres were found in the DNA samples of TAA patients compared with controls; furthermore, the elevation of telomere lengthening protein telomerase expression was found in the tissue samples of TAA patients. This thesis presents region 5q13-14 as a potential genetic regulator for TAAs in Finnish families. In addition, elevated levels of osteopontin, matrix metalloproteinase type 2 and 9 can be considered as a plasma biomarker for aneurysmal disease. Furthermore, longer blood leukocytes were found to be a significant risk factor for developing TAAs. / Tiivistelmä Rinta-aortan aneurysmat ovat merkittävä sairastumisiin ja kuolemiin johtava tekijä. Perinteisinä riskitekijöinä aneurysmille on pidetty korkeaa verenpainetta, ateroskleroosia, miessukupuolta, tupakointia, ikää, ylipainoa, suvussa esiintyneitä aneurysmatapauksia ja keuhkoahtaumatautia. Näiden lisäksi erityisesti nousevan rinta-aortan alueella esiintyvissä aneurysmissa myös perinnöllisillä tekijöillä on korostunut merkitys. Matriksimetalloproteinaaseilla ja niiden estäjillä on merkittävä rooli, kun aortan seinämää hajotetaan. Tasapainon järkkyminen kyseisten proteiinien keskinäisessä suhteessa voi johtaa aneurysman muodostumiseen. Myös osteopontiinin tiedetään olevan tehokas matriksimetalloproteinaasien säätelijä, ja sitä tuotetaankin yleisesti vahingoittuneessa verisuonessa. Telomeerien lyhentyminen on vastikään yhdistetty vatsa-aortan alueella esiintyviin aneurysmiin, joissa ateroskleroosilla on yleensä merkittävä rooli. Koska ateroskleroosi on vain harvoin nousevan rinta-aortan alueen aneurysmien taustalla, rinta-aortan aneurysmapotilaiden valkosolujen telomeerien suhteelliset pituudet määritettiin. Väitöskirjan ensimmäisessä osatyössä keskityttiin löytämään geneettinen kytkentä rinta-aortan aneurysmien ja jonkin seitsemän tutkitun kromosomialueen välille. Geneettinen kytkentä löydettiin kromosomialueelta 5q13-14. Osatöissä 2 ja 3 hyödynnettiin rinta-aortan aneurysmien potilas- ja verrokkiaineistoja. Osatyö 2 osoitti, että matriksimetalloproteinaasien (2 ja 9) määrät ovat kohonneet rinta-aortan aneurysmapotilaiden näytteissä verrokkeihin verrattuna. Osatyössä 3 telomeerien suhteelliset pituudet veren valkosoluissa olivat pidemmät nousevan rinta-aortan aneurysmapotilaiden näytteissä verrokkihenkilöiden näytteisiin verrattuna. Myös telomeraasin tuotto oli lisääntynyt rinta-aortan aneurysmapotilaiden aorttakudosnäytteissä. Väitöskirjassa esitetään tuloksena kromosomialue 5q13-14 geneettisenä säätelijänä suomalaisissa suvuittain esiintyvissä rinta-aortan aneurysmatapauksissa. Kohonneita matriksimetalloproteinaasien ja osteopontiinin tasoja voidaan lisäksi pitää biomarkkereina rinta-aortan aneurysmien sairastavuudelle. Veren valkosolujen pidemmät telomeerit näyttävät myös olevan yhteydessä rinta-aortan aneurysmien sairastavuuteen.

Abstract The principal aim of this study was to explore associations between systemic inflammatory status and periodontal inflammation and tissue destruction. The study population consisted of 61 patients with chronic periodontitis, 30 periodontally healthy control subjects, and 80 subjects with type 1 diabetes mellitus (T1DM). The T1DM subjects were periodontally treated and re-examined eight weeks after completion of the treatment. The periodontal measures included plaque, probing depth (PD), bleeding on probing (BOP) and attachment level (AL). The serum levels of interleukin (IL)-6, tumor necrosis factor (TNF)-α, and interleukin (IL)-10, as well as the gingival crevicular fluid (GCF) level of matrix metalloproteinase (MMP)-8 were analyzed using commercially available ELISA assays, and serum high density lipoprotein (HDL) level using direct enzymatic methods. Serum IL-6 level associated significantly with the extent of inflamed periodontal pockets in T1DM subjects. Moreover, serum IL-6 modulated local periodontal inflammation in T1DM patients; periodontal healing turned out to be poorer in subjects with a high level of serum IL-6 than in those with a low level. Serum TNF-α/IL-10 ratio was three times higher in chronic periodontitis patients than in periodontally healthy control subjects. In T1DM subjects a significant inverse association between serum HDL level and the extent of inflamed periodontal pockets was found; subjects with a low serum HDL level presented 50% more inflamed periodontal sites than subjects with a high serum HDL level. A significant association between GCF MMP-8 level in shallow crevices and the extent of periodontal attachment loss in chronic periodontitis patients was observed. In conclusion, we focused on analyzing associations between systemic inflammatory status and periodontal conditions. According to our results, periodontal inflammation/infection is associated with systemic inflammatory status using serum IL-6, TNF-α/IL-10 ratio and HDL as indicators. Also, a high level of MMP-8 in GCF in shallow crevices could be indicative of higher susceptibility to periodontal infection and tissue destruction. / Tiivistelmä Tutkimuksen tavoitteena oli tarkastella hampaiden kiinnityskudosten tulehduksen (pardodontiitti) ja siihen liittyvän inflammaation yhteyttä systeemiseen tulehdustilaan. Tutkimusaineistoon kuului 61 yleistervettä potilasta, joilla oli kohtalaisesti tai pitkälle edennyt parodontiitti, 30 yleistervettä yksilöä, joiden hampaiden kiinnityskudokset olivat terveet/lähes terveet (kontrolliryhmä), sekä 80 tyypin 1 diabetes mellitus (T1DM) potilasta, joilla esiintyi vaihtelevasti parodontiittia. T1DM potilaiden parodontiitti hoidettiin, ja heidät tutkittiin uudelleen kahdeksan viikon kuluttua hoidon päättymisestä. Tutkittavilta tarkastettiin plakin määrä, ientaskujen syvyys, ienverenvuoto ja hampaiden kiinnityskudoksen menetys. Systeemistä tulehdustilaa mitattiin käyttäen seerumin interleukiini (IL)-6, tuumorinekroosifaktori (TNF)-α ja interleukiini (IL)-10 tasoja. Lisäksi määritettiin ientaskunesteen matriksimetalloproteinaasi (MMP)-8 taso. Kaikki edellä mainitut tulehduksen välittäjäainetasot määritettiin käyttäen ELISA-menetelmää. T1DM potilaiden seerumin IL-6 pitoisuuden ja tulehtuneiden ientaskujen määrän välillä vallitsi positiivinen yhteys. Lisäksi havaittiin, että seerumin korkea IL-6 taso heikensi parodontiitin paranemista. T1DM potilailla havaittiin käänteinen yhteys seerumin HDL-pitoisuuden ja tulehtuneiden ientaskujen määrän välillä. Tutkittavilla, joilla seerumin HDL-taso oli matala (<1.35 mmol/l), oli 50 % enemmän tulehtuneita ientaskuja kuin niillä, joilla HDL-taso oli korkea (≥1.35). Parodontiitti-ryhmässä seerumin TNF-α/IL-10 suhde oli kolminkertainen verrattuna kontrolliryhmän vastaavaan ilmentäen voimakkaampaa matala-asteista tulehdusta parodontiitti-potilailla. Matalista (<4 mm) ientaskuista kerätyn ientasunesteen MMP-8 pitoisuuden ja parodontiitin vaikeusasteen välillä vallitsi merkittävä postiivinen yhteys parodontiitti-potilailla. Yhteenvetona, systeemisen tulehdustilan ja hampaiden kiinnityskudosten välillä vallitsee kaksisuuntainen yhteys; toisaalta parodontiitti lisää matala-asteista systeemistä tulehdustilaa ja toisaalta kohonnut systeeminen tulehdustila lisää alttiutta parodontiittiin ja siihen liittyvään inflammaatioon. Lisäksi ientaskunesteen korkea MMP-8 pitoisuus matalissa ientaskuissa voi merkitä lisääntynyttä alttiutta parodontiumin alueen tulehdukselle ja kudostuholle.

Abstract Endometrial carcinoma is the most common gynegologic malignancy in developed countries. Due to early symptoms, including abnormal uterine bleeding, endometrial cancer is often diagnosed at an early stage and in that case usually has a good prognosis and high cure rates. However, the nature of the disease is heterogeneous. During the last decades, the improvement in survival rates among endometrial cancer patients has not been significant, suggesting that the traditional clinicopathological factors may be inadequate to identify patients with high-risk disease. Furthermore, aggressive adjuvant treatments can be costly and very toxic. Therefore, better prognostic markers associated with biological aggressiveness of endometrial carcinoma are needed to identify the patients with high-risk disease, and to be able to select the treatment more individually. Gelatinases (MMP-2 and MMP-9) and their tissue inhibitors (TIMP-1 and TIMP-2) have been found to play a role in tumor progression. In the present work, the expression and prognostic value of MMP-2, MMP-9, TIMP-1 and TIMP-2 were assessed in endometrial carcinoma. The patient material consisted of a total of 266 women diagnosed with primary endometrial carcinoma. The tissue expression of immunoreactive proteins was examined in paraffin-embedded tumor sections by immunohistochemical staining using specific antibodies, and the pretreatment serum levels of the proteins were quantitatively measured by ELISA. Tissue MMP-2 expression associated with a worsened prognosis, whereas tissue TIMP-2 overexpression was an indicator of a favorable outcome. Furthermore, we observed a combination of strong MMP-2 and weak TIMP-2 tissue expression to identify a group of women at high risk of adverse outcome in endometrial carcinoma. Patients with negative MMP-2 immunostaining had the best prognosis, regardless of TIMP-2 staining result. In serum measurements, high preoperative TIMP-1 concentration was a prognostic indicator of unfavorable outcome. These results indicate that tissue MMP-2 and TIMP-2 as well as circulating TIMP-1 may be prognostic markers in endometrial carcinoma. Of these, tissue MMP-2 seems to be the most potent prognostic marker. Studies with larger patient materials are needed to further explore the value of these enzymes in clinical practice in endometrial cancer. / Tiivistelmä Kohdunrungon syöpä on yleisin gynekologinen maligniteetti kehittyneissä maissa. Varhaisten oireiden, kuten poikkeavan verisen vuodon, vuoksi kohdunrungon syöpä havaitaan usein varhaisessa vaiheessa, jolloin sen ennuste on hyvä. Taudin käyttäytyminen voi kuitenkin olla moninaista. Viime vuosikymmenten aikana kohdunrungon syöpään sairastuneiden ennuste ei ole merkittävästi parantunut. Vaikuttaisi siltä, että perinteiset ennustetekijät eivät ole riittävän tarkkoja ennustamaan syövän taudinkulkua. Lisäksi liitännäishoidot voivat olla kalliita, ja niihin voi liittyä vakavia haittavaikutuksia. Uusien biologisten ennustetekijöiden löytäminen olisi tärkeää, jotta aggressiivista syöpätyyppiä sairastavat potilaat pystyttäisiin tunnistamaan entistä paremmin, ja hoito kyettäisiin räätälöimään yksilöllisemmin taudinkuvaa vastaavasti. Gelatinaasien (MMP-2 ja MMP-9) sekä niiden kudosinhibiittoreiden (TIMP-1 ja TIMP-2) on havaittu osallistuvan syövän etenemiseen. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin MMP-2:n ja MMP-9:n sekä niiden kudosinhibiittoreiden TIMP-1:n ja TIMP-2:n ilmentymistä ja ennusteellista merkitystä kohdunrungon syövässä. Aineisto käsitti yhteensä 266 primaariseen kohdunrungon syöpään sairastunutta naista. Määritysmenetelminä käytettiin sekä immunohistokemiallista värjäystä parafiiniin valettujen kudosnäytteiden osalta että ELISA-määrityksiä ennen hoitoa otettujen seeruminäytteiden osalta. Syöpäkudoksen runsas MMP-2 -proteiinin ilmentyminen liittyi epäsuotuisaan ennusteeseen, kun taas kasvainkudoksen voimakas TIMP-2 -proteiinin ilmentyminen oli hyvän ennusteen merkki. Lisäksi kasvainkudoksen voimakkaan MMP-2- ja heikon TIMP-2 -proteiinien ilmentymisen yhdistelmän havaittiin liittyvän suurempaan syövästä johtuvaan kuolleisuuteen. MMP-2 -negatiivisten potilaiden eloonjäämisennuste oli paras, TIMP-2 -värjäystuloksesta riippumatta. Seerumin korkea TIMP-1 -pitoisuus oli merkittävä huonontuneen ennusteen merkki. Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että kasvainkudoksessa esiintyvät MMP-2- ja TIMP-2 -proteiinit samoin kuin seerumin TIMP-1 -pitoisuus voivat ennustaa kohdunrungon syövän kliinistä käyttäytymistä. Kasvainkudoksessa esiintyvä MMP-2 -proteiini vaikuttaisi olevan merkittävin ennusteellinen tekijä, mutta tulosten varmistamiseksi tarvitaan lisää tutkimuksia suuremmilla potilasaineistoilla.