Abstract The epithelial cells form barriers that compartmentalize the organs. Carcinomas are cancers stemming from epithelial cells and are the most common cancer type. The aim of this study was to understand the differentiation and malignant transformation of epithelial Madin-Darby canine kidney (MDCK) cells and to analyse the electrophysiological parameters which regulate their transport capacity. Emphasis was placed on comparing different culture environments, both in 2D and 3D. First, the effects of drugs or basal extracellular fluid composition on MDCK cell, cyst and lumen volumes were analysed using time-lapse microscopy. The results showed that MDCK cells were capable of both water secretion and reabsorption. The cells were able to perform these functions in a hyperpolarizing or depolarizing environment; change in osmolality of basal fluid was not required. Taken together, these results validate MDCK cells as a good basic model for studying kidney function. Next, the aim was to analyse the effect of 2D and 3D culture environments on the gene expression of untransformed MDCK and temperature sensitive ts-Src -transformed MDCK cells and the changes a single oncogene can induce. Microarray analysis revealed a decrease in the expression of survivin, an inhibitor of apoptosis protein, when switching the untransformed cells from 2D environment to 3D. This downregulation of survivin occurs in adult tissues as well, indicating that the cells grown in 3D are closer to the in vivo state than 2D cells. Src oncogene induced disintegration of cell junctions, but did not downregulate E-cadherin expression. The last part was to study further the factors controlling survivin expression and its significance to cell survival. MDCK cells grown in 3D did not suffer apoptosis if the cells remained in contact with the extracellular matrix. If MDCK cells were denied of ECM contacts they were more susceptible to apoptosis than survivin-expressing ts-Src MDCK cells. Finally, if cells were denied of cell-cell junctions, cells lacking survivin suffered apoptosis even though they had proper cell-matrix contacts. Taken together, these results highlighted the importance of cellular contacts to the cells: MDCK cells needed ECM contacts to differentiate and cell-cell contacts to avoid apoptosis. / Tiivistelmä Epiteelisolut ovat erikoistuneet toimimaan rajapintana elimen ja ympäristön välillä. Ihmisten yleisin syöpä on epiteelisoluista alkunsa saanut karsinooma. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli ymmärtää Madin-Darby-koiran munuaisen solujen (MDCK) erilaistumista ja pahanlaatuistumista sekä analysoida sähköfysiologisia tekijöitä, jotka säätelevät näiden solujen kuljetustoimintaa. Erityisenä kiinnostuksen kohteena oli erilaisten kasvuympäristöjen vertailu. Farmakologisten aineiden tai basaalisen, solunulkopuolisen nesteen koostumuksen vaikutusta MDCK-solujen, -kystan sekä luumenin kokoon tutkittiin valomikroskooppisten aikasarjojen avulla. Tulokset osoittivat MDCK-solujen olevan kykeneviä sekä veden eritykseen että absorptioon, niin hyperpolarisoivassa kuin depolarisoivassakin ympäristössä. Basaalisen nesteen osmolaliteetin muutosta ei tarvittu. Nämä tulokset osoittavat MDCK-solujen olevan hyvä munuaisen tutkimuksen perusmalli. Seuraavaksi analysoitiin kaksi- ja kolmiulotteisten (2D ja 3D) viljely-ympäristöjen vaikutusta ei-transformoitujen MDCK-solujen ja lämpötilaherkkien ts-Src-transformoitujen MDCK-solujen geenien ilmentymiseen sekä yhden onkogeenin aktivoimisen aikaansaamia muutoksia. Microarray-analyysi osoitti apoptoosin estäjän, surviviinin, ilmentymisen vähenemisen, kun kasvuympäristö vaihdettiin 2D-ympäristöstä 3D-ympäristöön. Koska surviviinin väheneminen on normaali tapahtuma aikuisissa kudoksissa, voitiin todeta, että 3D-ympäristössä kasvatetut solut ovat lähempänä luonnonmukaista olotilaa kuin 2D-ympäristössä kasvaneet. Src-onkogeeni sai aikaan soluliitosten hajoamisen, mutta ei vähentänyt E-kadheriinin ilmentymistä. Tutkimuksen viimeinen osa keskittyi surviviinin ilmentymistä säätelevien tekijöiden analysoimiseen ja surviviinin merkitykseen solujen eloonjäämiselle. 3D-ympäristössä kasvaneet MDCK-solut eivät kärsineet apoptoosista edellyttäen, että solut pysyivät kosketuksissa soluväliaineeseen. Jos solut irtautuivat soluväliaineesta, ne päätyivät herkemmin apoptoosiin kuin surviviinia ilmentävät ts-Src MDCK-solut. Mikäli solujen väliset liitokset pakotettiin avautumaan, solut joutuivat apoptoosiin, vaikka ne olivat kosketuksissa soluväliaineeseen. Yhteenvetona nämä tulokset korostavat solujen kontaktien merkitystä: MDCK-solut tarvitsevat soluväliainekontakteja erilaistumiseen ja solujen välisiä kontakteja välttyäkseen apoptoosilta.

Abstract The etiology of juvenile idiopathic arthritis (JIA) is still unknown but genetic and enviromental factors play role in the pathogenesis. The aim of the study was to detect endoscopic and immunohistological changes in the gut in JIA compared with the controls and potential correlation of mucosal immunological activation with clinical activity of JIA. JIA patients (n=26) and negative controls (n=71) suffering from gastrointestinal symptoms without significant gastrointestinal disease were recruited for the study. Positive controls were patients with cows milk protein sensitive enteropathy (n=24). The intraepithelial lymphocytes counts, cytotoxic (granzyme A, B) and gamma/delta T-cell count and HLA-DR antigens were evaluated by using immunohistochemistry and messenger RNA expression levels of important immune mediators were assessed with real time PCR (RT-PCR) from fresh frozen intestinal mucosal samples. In JIA compared with negative controls, there was increased presence of lymphonodular hyperplasia and expression of HLA-DR antigens in abnormal mucosal cites, in crypts of the ileum. These changes were correlating with activity of JIA. In JIA compared with negative controls, there were found elevated granzyme B but decreased cytoprotective heat shock protein expression. The mRNA expression levels of anti- inflammatory mediators like TGFβ, IL10 and transcriptor factor of regulatory T-cells FOXP3, inversely correlated with activity of JIA. In conclusion, patients with JIA suffering from gastrointestinal symptoms display evidence of intestinal mucosal immune activation and there is an association between levels of mucosal immune alteration and clinical activity of JIA. These findings support the hypothesis that there is a link between the intestinal immune system and pathogenesis of juvenile idiopathic arthritis. In order to confirm these findings, more extensive series of JIA patients without gastrointestinal symptoms needs to be examined. / Tiivistelmä Lastenreuman tautimekanismi on tuntematon. Geneettiset ominaisuudet ja ympäristötekijät ovat yhteydessä taudin syntyyn. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, onko suolen limakalvolla endoskooppisia tai immunohistologisia muutoksia enemmän lastenreumassa kuin kontrolleilla, ja että liittyvätkö muutokset niveltaudin aktiivisuuteen. Tutkimukseen otettiin 26 suolioireista lastenreumapotilasta, 76 verrokkia joilla ei ollut autoimmuunisairautta sekä 24 viivästynyttä maitoallergiaa sairastavaa lasta, joille tehtiin suolen tähystystutkimus. Ohutsuolinäytteistä arvioitiin immunohistologisesti solunsisäisten lymfosyyttien, gamma/delta-positiivisten lymfosyyttien sekä sytotoksisten (grantsyymi-A ja -B) lymfosyyttien määrä. Lisäksi määritettiin immunohistologisesti ohutsuolen limakalvon epiteelisolujen HLA-DR- antigeenien ja epiteelisolua suojaavien lämpöshokkiproteiinien ilmenemistä sekä käänteis-PCR-menetelmällä keskeisten välttäjäaineiden lähetti-RNA-tasoja. Tutkimuksessa lastenreumaa sairastavilla esiintyi enemmän suolen imukudoskertymää (lymfonodulaarinen hyperplasia) negatiiviseen verrokkiryhmään nähden sekä HLA-DR antigeenejä epätyypillisellä alueella ohutsuolen loppuosan limakalvon kryptassa. Nämä löydökset olivat yhteydessä lastenreuman aktiivisuuteen. Lastenreumassa oli verrokkeja enemmän sytotoksisia lymfosyyttejä ja vähemmän lämpöshokkiproteiineja. Tulehdusta suojaavat lähetti- RNA-tasot korreloivat käänteisesti lastenreumataudin aktiivisuuteen. Väitöstutkimuksen suolioireisilla lastenreumapotilailla oli suolen limakalvolla muutoksia, jotka sopivat poikkeavaan antigeenien käsittelyyn. Nämä löydökset tukevat hypoteesia, että lastenreumassa suolen limakalvon immunologinen aktivaatio on yhteydessä taudin puhkeamiseen. Jotta tulokset voisi yleistää, tarvittaisiin jatkotutkimus, joka on tehty suolioireettomilla lastenreumapotilailla ja riittävällä otoskoolla.

Electrochemical methods have been used to study electron transfer reactions at the interface between an aqueous phase of less than 1 femto liters in volume and a bulk organic phase. The small aqueous phase is formed at the end of a slightly recessed platinum electrode. When a negative potential is applied between the Pt electrode and the aqueous phase, Ru(NH3)63+ in the aqueous phase could be reduced to Ru(NH3)62+. Because the volume of the aqueous phase is very small, the electrochemically formed Ru(NH3)62+ could instantly reach the interface between the aqueous phase and the organic phase which contains 7,7,8,8-Teteracyanoquinodimethane (TCNQ), and be oxidized to form Ru(NH3)63+ by giving electrons to TCNQ at the interface. Our results showed a positive shift in the E1/2 comparing the reaction undertaken in the recessed cavity and the bulk solution.