Abstract Acute pancreatitis is a common disease, Finland being among the countries with the highest incidence. The majority of patients have a mild, self-limiting disease. However, 20% of these patients develop severe necrotizing pancreatitis with a mortality rate of 7 to 25%. The mechanisms for developing the severe disease are not known, it is not possible to accurately forecast the severity of the disease and there is no curative treatment yet. This study was aimed at analyzing the early phase of acute experimental porcine oedematous and necrotizing pancreatitis. In Study I, the pancreatic microcirculatory changes were measured and the expression of tight junction proteins (claudins-2, -3, -4, -5 and -7) and the rate of apoptosis in the pancreas were all measured. In Study II, bacterial translocation to the blood in the portal vein blood or to the mesenteric lymph nodes was analyzed and the intestinal expression of tight junction proteins (claudins-2, -3, -4, -5 and -7) and the intestinal apoptosis/ proliferation rates were measured. The basic histology of the jejunum and colon were analyzed. Study III analyzed which cytokines are released from the pancreas to the portal venous blood. In Study IV, the ultrastructure of the epithelium of the jejunum and colon was analyzed and the expression of adherens junction proteins, E-cadherin and β-catenin, were measured from both jejunum and colon. The first study (I) showed that membranous immunoreactivity of claudin-2 in acinar cells appeared in the pancreas during acute oedematous and necrotizing pancreatitis. The expressions of claudins -3, - 4, - 5 and 7 were unaffected. The second study (II) showed that bacterial translocation from the gut was not present at the beginning of acute porcine pancreatitis. The expressions of claudins-2 and -5 do not become altered; however, there might be some decrease in claudin-3 expression in the colon and decrease in the expression of claudins-4 and -7 in the jejunum in necrotizing pancreatitis. Performing the laparotomy itself caused increased apoptosis in the colon and the jejunum. In the third study (III), the initial inflammatory process was diverse in oedematous and necrotizing pancreatitis. Increased monocyte count in combination with elevated PDGF and IL-6 are characteristic of necrotizing pancreatitis in our model. The fourth study (IV) indicated that necrotizing pancreatitis caused damage to the epithelial and endothelial cells of the colon in the early stages of the disease. The expression of E-cadherin immunoreactivity showed a decreasing trend in the colon in both oedematous and necrotizing pancreatitis. The results of this study suggest that claudin-2 increases in acinar cells during acute porcine pancreatitis. Bacterial translocation is not present during the early phase of acute porcine pancreatitis. Increased monocyte count and elevated PDGF and IL-6 are characteristic of early phase necrotizing porcine pancreatitis and necrotizing porcine pancreatitis causes damage to the epithelial and endothelial cells of the colon. / Tiivistelmä Akuutti haimatulehdus on yleinen sairaus, jonka ilmaantuvuus Suomessa on verrattain suuri. Suurimmalla osalla potilaista tauti on lievä ja itsestään paraneva. Kuitenkin 20 %:lle potilaista kehittyy vaikea haimatulehdus, johon liittyy 7–25 %:n kuolleisuus. On epäselvää, miksi toisinaan kehittyy vaikea tautimuoto. Taudin vaikeusastetta ei voida etukäteen tarkasti ennustaa, eikä tautiin ole parantavaa hoitoa. Väitöskirjatyön tarkoituksena oli tutkia lievän ja vaikean haimatulehduksen varhaisvaihetta kokeellisessa sikamallissa. Työssä I mitattiin haiman mikroverenkierron muutoksia, tutkittiin tiivisliitosproteiinien klaudiini-2:n, -3:n, -4:n, -5:n ja -7:n ilmenemistä sekä apoptoosin määrää haimassa. Toisessa työssä tutkittiin mahdollista bakteeritranslokaatiota porttilaskimovereen ja vatsaontelon imusolmukkeisiin, mitattiin suoliston tiivis liitos-proteiinien klaudiinien-2, -3, -4, -5 ja -7 ilmenemistä ja suoliston apoptoosin ja soluproliferaation määrää. Mahdollisia muutoksia ohut- ja paksusuolen perushistologiassa analysoitiin. Kolmannessa työssä mitattiin sytokiinipitoisuuksia porttilaskimoverestä. Neljännessä työssä analysoitiin ohut- ja paksusuolen mikrorakennetta elektronimikroskopian avulla ja mitattiin vyöliitosproteiinien E-cadherin ja β-catenin määrää. I työssä todettiin klaudiini-2:n ilmaantuvan haiman asinaarisolujen solukalvoille lievässä ja vaikeassa kokeellisessa haimatulehduksessa. Klaudiinien 3,- 4,- 5 ja 7 esiintyminen haimassa ei muuttunut. II työssä todettiin, että bakteeritranslokaatiota ei tapahtunut seuranta-aikana. Suolistossa klaudiinien-2 ja -5 ilmenemisessä ei tapahtunut muutoksia. Klaudiini-3:n ilmenemisessä paksusuolessa ja klaudiinien -4 ja -7 ilmenemisessä ohutsuolessa saattaa tapahtua vähenemistä vaikeassa haimatulehduksessa. Tutkimustoimenpide itsessään aiheutti ohut- ja paksusuolen apoptoosin lisääntymistä. III työn mukaan tulehdusvaste oli erilainen akuutissa lievässä ja vaikeassa kokeellisessa haimatulehduksessa. Monosyyttimäärän sekä PDGF:n ja IL-6:n pitoisuuksien lisääntyminen, olivat tyypillisiä vaikealle haimatulehdukselle tässä mallissa. IV työssä todettiin, että vaikea haimatulehdus vaurioittaa paksusuolen epiteeli- ja endoteelisoluja. E-cadherin: n määrässä todettiin jonkin verran vähentymistä sekä lievässä että vaikeassa haimatulehduksessa. Näiden tulosten mukaan klaudiini-2 lisääntyy sian haiman asinaarisoluissa akuutissa haimatulehduksessa. Sialla ei tapahdu bakteerien translokaatiota haimatulehduksen varhaisvaiheessa. Sian vaikeaan haimatulehdukseen liittyy monosyyttien, PDGF:n ja IL-6:n lisääntyminen. Kokeellisessa vaikeassa haimatulehduksessa paksusuolen epiteeli- ja endoteelisolut vaurioituvat jo varhaisvaiheessa.

Abstract Colorectal cancer (CRC) is among the most common cancers in Finland. Prognostic factors are important for predicting disease outcome and adjusting optimal treatment. The currently used prognostic methods for CRC have their limitations and consequently several biomarkers have been studied to find potential prognostic markers, but none have been adapted for routine use so far. In the present study, the relationships between the components of the immune system and other factors modulating tumor growth were assessed and their suitability to be used for use as prognostic tools in CRC were studied. The study material consisted of blood samples and surgical specimens collected from 148 CRC patients operated on in Oulu University Hospital and blood samples of 86 healthy controls. Concentrations of endostatin and 27 cytokines were measured from preoperative serum samples and control samples. Immunohistochemical methods were used for collagen XVIII and inflammatory cell analyses. The levels of several cytokines were altered in CRC patients compared to the controls. The serum cytokine profile achieved an excellent accuracy in discriminating CRC patients from healthy controls. Advanced CRCs were associated with elevated cytokine levels and a metastasized disease was linked to an orientation towards Th2 cytokine milieu. The presence of systemic inflammation, depicted by a modified Glasgow Prognostic Score (mGPS), correlated to CRC progression. The serum endostatin levels were elevated in CRC and correlated with invasion through muscular layer and systemic inflammation, but not with densities of local inflammatory cells. Collagen XVIII was expressed in tumor stroma and in the muscle layer of bowel wall. The serum cytokines and tumor infiltrating immune cells showed relatively weak associations. In conclusion, CRC is associated with significant alterations in serum cytokine milieu, which underlines the relevance of studying several cytokines and their relative alterations. The serum cytokine profile is a promising tool for discriminating CRC patients from healthy controls, but its clinical value needs to be validated. The elevated endostatin levels may result from invasion-related cleavage of collagen XVIII in the bowel wall, but further studies are needed to determine the value of endostatin in CRC prognosis. / Tiivistelmä Paksu- ja peräsuolisyöpä (kolorektaalisyöpä) on yleisimpiä syöpämuotoja Suomessa. Sen ennustetta kuvaavat mittarit ovat tärkeitä taudin etenemisen ennustamisessa ja hoidon suunnittelussa. Käytössä olevat kolorektaalisyövän ennusteen arvioinnin menetelmät eivät ole riittäviä. Uusia merkkiaineita onkin kehitetty ja testattu, mutta rutiinikäyttöön soveltuvia menetelmiä ei ole vielä löydetty. Tässä tutkimuksessa selvitettiin immuunijärjestelmän ja muiden kasvaimen kasvua säätelevien tekijöiden keskinäisiä yhteyksiä ja niiden merkitystä kolorektaalisyövän ennusteen arvioinnissa. Tutkimusmateriaali koostui Oulun yliopistollisessa sairaalassa leikattujen kolorektaalisyöpäpotilaiden (n = 148) leikkaus- ja verinäytteistä ja terveiden verrokkihenkilöiden (n = 86) verinäytteistä. Endostatiinin ja 27 sytokiinin pitoisuudet mitattiin seeruminäytteistä. Kollageeni XVIII:n ja tulehdussolujen analysoimiseen käytettiin immunohistokemiallisia menetelmiä. Useiden sytokiinien pitoisuudet olivat korkeammat potilailla kuin verrokeilla, mutta osassa sytokiineista pitoisuudet olivat alentuneet. Seerumin sytokiiniprofiili erotteli luotettavasti potilaat verrokeista. Pidemmälle edenneeseen tautiin liittyi sytokiinien korkeampia pitoisuuksia ja etäpesäkkeitä muodostanut tauti oli yhteydessä Th1-tyypin sytokiinien esiintymiseen. Systeeminen tulehdusreaktio oli yhteydessä syövän etenemiseen. Endostatiinipitoisuudet olivat kohonneet potilailla ja olivat yhteydessä kasvaimen invaasioon suolen seinämän lihaskerroksen läpi. Endostatiinipitoisuudet korreloivat myös systeemisen tulehdusreaktion kanssa, mutta eivät liittyneet paikallisten tulehdussolujen määrään. Kollageeni XVIII ilmentyi kasvaimen stroomassa ja suolen seinämän lihaskerroksessa. Sytokiineilla ja kasvaimen paikallisilla tulehdussoluilla todettiin olevan vain vähän keskinäisiä yhteyksiä. Kolorektaalisyöpään liittyy useita erisuuntaisia muutoksia seerumin sytokiinipitoisuuksissa, joten on olennaista tutkia eri sytokiinien suhteellisia muutoksia. Seerumin sytokiiniprofiili on lupaava potilaita ja verrokeita erotteleva mittari, jolla voi olla diagnostista arvoa. Kohonneet endostatiinipitoisuudet potilailla voivat johtua kasvaimen invaasioon liittyvästä kollageeni XVIII:n hajoamisesta suolen seinämässä, mutta lisätutkimuksia tarvitaan endostatiinin ennustetta kuvaavan arvon määrittämiseksi.

Abstract Deficiency of pulmonary surfactant is the main cause of respiratory distress syndrome (RDS) in premature newborn infants, which is often complicated by chronic lung disease (CLD). Preterm birth is often associated with intra-amniotic infection (IUI), which is characterized by increased proinflammatory cytokines, such as interleukin-1 (IL-1) and tumor necrosis factor-α (TNF-α), in the amniotic fluid. In very preterm birth due to IUI, the incidence of RDS is decreased, while the incidence of CLD is increased. Maternal glucocorticoids are used in imminent preterm birth to prevent RDS. This study was designed to clarify the contrasting association of these perinatal pulmonary diseases with IUI and the pathogenesis of these lung diseases using an in vitro rabbit model. IL-1 increased the expression of surfactant protein (SP)-A and SP-B in very immature lung. Contrariwise, in transitional and mature fetal lung as well as in newborn lung, IL-1 additively with TNF-α decreased the expression of SP-B and SP-C. Bacterial lipopolysaccharide (LPS) decreased SP-A, -B and -C mRNAs in mature fetal and newborn lung, but had no effect on SP expression in immature lung. Interferon-γ (IFN-γ) had no effect on SP expression at any gestational age, but it modified the effects of the other cytokines. Dexamethasone (Dx) and IL-1 in combination additively increased SP-A and SP-B mRNAs in immature lung. Dx abolished the inhibitory effect of IL-1 on SP-B and SP-C in mature lung. Dx and IL-1 together tended to stabilize SP mRNAs. The present findings provide additional evidence of the role of the transcription factors nuclear factor-κB (NF-κB) and C/CAAT enhancer-binding protein δ (C/EBPδ) in the upregulation of SP-A by IL-1 in immature lung. Proinflammatory cytokines profoundly influence the expression of surfactant proteins in a manner that is strictly dependent on the length of gestation. The present findings help to explain the differences in the incidence of RDS and CLD in preterm births caused by IUI, and they may clarify further the role of surfactant in the pathogenesesis of lung diseases in neonatal infants. / Tiivistelmä Keuhkosurfaktantin puute aiheuttaa ennenaikaisesti syntyville keskosille vastasyntyneen hengitysvaikeusoireyhtymää eli RDS-tautia (Respiratory Distress Syndrome). Toinen keskosilla esiintyvä keuhkosairaus on krooninen keuhkosairaus eli CLD (Chronic Lung Disease). Glukokortikoideja käytetään hoitona ennenaikaisen synnytyksen uhatessa, koska niiden tiedetään vähentävän RDS-taudin riskiä. Kohdunsisäinen infektio on huomattava ennenaikaisen synnytyksen aiheuttaja. Infektiossa tulehduksen välittäjäaineet, kuten sytokiinit interleukiini-1 (IL-1) ja tuumorinekroositekijä alfa (TNF-α) lisääntyvät lapsivedessä. Infektiosta aiheutunut ennenaikainen synnytys vähentää RDS-taudin ilmaantumista pienille keskosille ja toisaalta lisää kroonisen keuhkosairauden riskiä. Tutkimuksen oli tavoitteena selvittää, miksi RDS ja CLD ilmaantuvat eriävästi infektion vuoksi ennenaikaisesti syntyneille vauvoille. Viljelemällä eri-ikäisten kanin sikiöiden sekä vastasyntyneiden kanin poikasten keuhkon kappaleita tutkittiin tulehduksen välittäjäaineiden sekä anti-inflammatorisen glukokortikoidin (deksametasonin) vaikutusta surfaktantin toiminnalle tarpeellisten surfaktanttiproteiinien (SP) ilmentymiseen. IL-1 lisäsi SP-A:n ja SP-B:n ilmentymistä erittäin epäkypsässä kanin sikiön keuhkossa. Toisaalta IL-1 ja TNF-α vähensivät SP-B:n ja SP-C:n ilmentymistä kypsemmässä sikiön sekä vastasyntyneen kanin keuhkossa. Interferoni-gamma (IFN-γ) ei vaikuttanut surfaktanttiproteiinien ilmentymiseen missään gestaatioiässä, mutta se muunsi muiden sytokiinien surfaktanttivaikutusta. Gram-negatiivisten bakteerien soluseinän tuote, lipopolysakkaridi (LPS) vähensi SP-A:n, SP-B:n ja SP-C:n ilmentymistä kypsässä kanin sikiön ja vastasyntyneen kanin keuhkossa. IL-1:llä ja deksametasonilla oli positiivinen yhteisvaikutus surfaktanttiproteiinien ilmentymiseen. Tämän surfaktanttiproteiineja lisäävän vaikutuksen mekanismiksi havaittiin pääasiallisesti lisääntynyt mRNA:n stabiliteetti. Lisäksi tutkimus antaa lisätietoa kahden transkriptiofaktorin, NF-κB:n (nuclear factor kappa B) ja C/EBPγ:n (C/CAAT enhancer binding protein delta), osuudesta IL-1:n aiheuttamassa SP-A:n ilmentymisen lisääntymisessä. Sytokiinien vaikutukset surfaktanttiproteiinien ilmentymiseen ovat riippuvaisia gestaatioiästä. Tutkimuksen löydökset auttavat ymmärtämään RDS:n ja CLD:n vastakohtaista esiintymismäärää keskosilla, joiden ennenaikainen synnytys on aiheutunut kohdunsisäisestä tulehduksesta. Edelleen tutkimus selittää glukokortikoidien positiivista vaikutusta hengitysvajaukseen johtavassa keuhkotulehduksessa.

Abstract It is a generally accepted dogma that sepsis disturbs skin function and wound healing, but surprisingly there is only remote pathophysiological evidence available behind that presumption. As the skin is the largest defensive barrier, the skin dysfunction in severe sepsis deserves more attention. In this study, the suction blister model was used to create experimental wounds. The study population included 44 patients with severe sepsis and 15 controls. The blister fluid was collected to analyse cytokine profile of the skin. The transepidermal water loss and blood flow from the wound were measured. A 4mm biopsy was taken under local anaesthesia on the first and the eighth day of the study from the healthy looking skin. Then 15 healing suction blisters were excised. Serum samples were also collected on the first day of the study. The barrier restoration was diminished, and the inflammation in the wound was more intense in severe sepsis than in the controls. The expression of the basement membrane components Laminin-332 and type IV collagen decreased during the septic disease, but increased over the next 3 months without achieving the level oft he controls. The expression of tight junction proteins remained nearly intact in the healing wound in severe sepsis compared to the controls. The expression of occludin on the leading edge of the migrating keratinocytes was more restricted and late in severe sepsis compared to the controls. The levels of the tumour necrosis factor (TNF), interleukin-10 (IL-10) and IL-6 in skin blister fluid were higher in the sepsis compared to controls. The blister fluid and serum cytokine response in the sepsis differed since the levels of epidermal growth factor, vascular endothelial growth factor, TNF and basic fibroblastic growth factor (bFGF) in the blister fluid did not correlate with the levels of serum. The septic patients with multiple organ failure had higher levels of several cytokines than patients without organ failure. Survivors had lower levels of IL-10 and bFGF in blister fluid than the non-survivors. This study offers novel findings for skin and wound healing in sepsis. Together, all the findings suggest that skin dysfunction in severe sepsis exists even when the most profound structures remain intact. Understanding these mechanisms of impaired wound healing can improve future treatments, such as the timing of surgery. / Tiivistelmä Sepsiksen ajatellaan heikentävän haavanparanemista, mutta tieteellistä näyttöä on niukasti. Iholla on keskeinen osa elimistön puolustuksessa ja tasapainon ylläpidossa, joten sen toiminnan häiriintyminen systeemisessä tulehduksessa ansaitsee suuremman huomion. Imurakkulahaavat tehtiin 44 septiselle potilaalle ja 15 kontrollille. Haavoista mitattiin veden haihtumista ja veren virtausta sekä otettiin imurakkulaneste näytteeksi sytokiinimäärityksiä varten. Tutkimuksen ensimmäisenä ja kahdeksantena päivänä otettiin 4mm biopsiat terveeltä iholta ja 15 potilaalta poistettiin näytteeksi paraneva imurakkulahaava. Seeruminäytteet otettiin tutkimuksen ensimmäisenä päivänä. Veden haihtuminen haavalta oli voimakkaampaa eli ihon barrierin palautuminen oli hidastunut septisillä potilailla verrattuna kontrolleihin. Haavassa havaittu tulehdus oli sepsiksessä voimakkaampi. Tyvikalvon komponenttien Laminiini-332:n ja tyypin IV kollageenin ilmentyminen oli vähäisempää sepsiksen aikana ja lisääntyi 3kk kohdalla, mutta ei kuitenkaan saavuttanut kontrollien tasoa. Tiivisliitosproteiinien ilmentyminen oli lähes muuttumatonta sepsiksessä kontrolleihin verrattuna. Okludiinin ilmentyminen sen sijaan paranevassa haavassa vaeltavien keratinosyyttien etureunassa oli rajoittuneempaa ja myöhäisempää sepsiksessä kuin kontrolleilla. Sytokiineistä tuumorinekroositekijä (TNF), interleukiini-10 (IL-10) ja IL-6 olivat koholla imurakkulanesteessä verrattuna kontrolleihin. Epidermaalinen kasvutekijä, verisuonten endoteelikasvutekijä, TNF ja perusfibroplastinen kasvutekijä (bFGF) pitoisuudet rakkulanesteessä erosivat seerumin pitoisuuksista eli ihon sytokiiniprofiili erosi systeemisestä sytokiiniprofiilista. Potilailla, joilla oli monielinvaurio, todettiin korkeampia sytokiinipitoisuuksia. Potilailla, jotka menehtyivät 30 vrk kuluessa, oli korkeammat pitoisuudet IL-10 ja bFGF rakkulanesteessä. Tämä tutkimus tarjoaa uutta tietoa ihosta ja haavanparanemisesta sepiksessä. Tulosten perusteella voidaan todeta, että ihon toimintahäiriö on sepsiksessä todellinen, vaikka kaikkein perustavimmat rakenteet säilyvät muuttumattomina. Toimintahäiriön mekanismien ymmärtäminen voisi auttaa septisen potilaan hoidossa, kuten kirurgisten toimenpiteiden ajoittamisessa paranemisen kannalta mahdollisimman otolliseen aikaan.

Abstract Prognostic features of colorectal cancer (CRC) are important for determining the optimal treatment for an individual patient. This study was carried out to evaluate the significance of the prognostic significance of inflammatory cell reaction and tumour budding at the invasive front of the tumour in CRC patients, to study the pattern of alterations in the serum cytokine levels of CRC patients compared to healthy controls, and to evaluate whether the patterns of the cytokine levels alter according to the stage of disease. Study material consists of a series of CRC patients operated in Oulu University Hospital (N=466, studies I-II, and N=148, study III). The intensities of inflammatory cell reaction and tumour budding were estimated and the association of these features with survival was analysed (I-II). Preoperative serum samples were collected from patients and age- and sex-matched controls, and concentrations of 13 cytokines and chemokines were analysed (III). Inflammatory cell reaction and tumour budding at the tumour invasive margin were independent prognostic markers in CRC. In patients with stage I-II disease, high-grade inflammation was associated with better 5-year survival (87.6%) than low-grade inflammation (47.0%). Tumour budding was present in 24.0% of cases and predicted worse 5-year survival (15.4% in contrast to 63.5%). Serum levels of PDGF, IL-6, IL-7, and IL-8 were higher, and levels of MCP-1 were lower in CRC patients compared to controls. A pattern of five most predictive cytokines reached an excellent capacity in discriminating patients from healthy controls and reached an AUC of 0.890 in the ROC analysis. High-stage CRC was associated with increased levels of IL-6, IL-8 and IL-1ra, and metastasised disease was accompanied by an orientation to Th2 cytokine milieu. According to this study, patients with CRC can be stratified into different prognostic groups by assessing inflammatory cell reaction and tumour budding at the invasive front of the tumour. Evaluation of these features may give additional information for making treatment decisions. Serum cytokine profile was shown to change during cancer progression and seems promising in separating CRC patients from healthy controls, but its clinical value is yet to be confirmed. / Tiivistelmä Kasvaimen ennusteeseen vaikuttavien tekijöiden tunteminen on tärkeää syöpäpotilaan yksilöllisen hoidon suunnittelussa. Tässä tutkimuksessa selvitettiin kasvaimen tulehdusreaktion ja kasvaimen reunan silmuilevan kasvutavan merkitystä kolorektaalisyöpäpotilaiden ennusteeseen. Lisäksi tutkimuksessa mitattiin tulehdusreaktion välittäjäaineiden, seerumin sytokiinien, pitoisuuksia potilailla ja verrokeilla sekä näiden pitoisuuksien vaihtelua suhteessa syövän levinneisyyteen. Tutkimusaineisto koostui Oulun yliopistollisessa sairaalassa leikatuista kolorektaalisyöpäpotilaista (N=466, tutkimukset I–II, N=148, tutkimus III). Kasvainnäytteistä tutkittiin kasvaimen tulehdusreaktion ja silmuilevan kasvutavan voimakkuutta ja arvioitiin näitä piirteitä suhteessa potilaiden elinaikatietoihin (tutkimukset I–II). Potilaiden ja verrokkihenkilöiden seeruminäytteistä mitattiin 13 sytokiinin pitoisuudet (tutkimus III). Kasvaimen tulehdusreaktio ja silmuileva kasvutapa osoittautuivat itsenäisiksi ennustetekijöiksi. Potilailla oli parempi 5-vuotisennuste (87.6 %), jos kasvaimen tulehdusreaktio oli voimakas verrattuna tapauksiin, joissa tulehdusreaktio oli heikko (47.0 %). 24 %:ssa kasvaimista kasvutapa oli silmuileva, ja näillä 5-vuotisennuste oli huonompi kuin ei-silmuilevissa (15.4 % vs. 63.5 %). Potilailla todettiin korkeammat seerumin PDGF, IL-6, IL-7, ja IL-8 -pitoisuudet ja matalammat MCP-1 -pitoisuudet kuin verrokeilla. Mittaamalla viiden ennustearvoltaan merkitsevimmän sytokiinin pitoisuudet voitiin potilaat luotettavasti erottaa verrokeista ROC-analyysin avulla, kun ROC-käyrän alle jäävä pinta-ala oli 0.890 %. Pidemmälle levinneissä taudeissa todettiin korkeampia IL-6, IL-8 ja IL-1ra -pitoisuuksia, ja etäpesäkkeisissä taudeissa sytokiinipitoisuudet muuttuivat Th2 -profiilin suuntaiseksi. Tutkimuksen mukaan kasvaimen tulehdusreaktion ja silmuilevan kasvutavan arvioinnilla kolorektaalisyöpäpotilaat voidaan jakaa ennusteellisiin ryhmiin, mitä on mahdollista hyödyntää hoidon suunnittelussa. Seerumin sytokiiniprofiilin osoitettiin muuttuvan taudin edetessä, ja sytokiinien pitoisuudet poikkeavat kolorektaalisyöpäpotilailla verrattuna terveiltä verrokeilta mitattuihin arvoihin.

Abstract Ischemic heart disease is one of the leading cause of death in the Western world. There is convincing evidence that stem cell therapy improves cardiac function and reduces the scar formation following an acute myocardial infarction (AMI). The mechanisms involved in the recovery remain partly unknown. Direct injection of stem cells into myocardium is a widely used transplantation technique though there are few details available about the behavior of cells after transplantation. A cardiac explant culture model simulating tissue stress was developed in this study to examine in detail the properties of the stem cells after their transplantation. The migration range in myocardium and the number of adherent stem cells increased with time. In vitro and in vivo studies revealed that after their administration, the stem cells became localized in the slit-like spaces, such as in the capillaries. Even though the study outcomes regarding the impact of stem cell therapy in recovery after AMI have been largely promising, the results of the clinical studies have proved to be more controversial. If one wishes to evaluate the true contribution of the stem cell therapy to the recovery, it is essential to devise a reliable study method for cell targeting. Here, iron labeled stem cells in combination with magnetic resonance imaging (MRI) were used. The MRI data corresponded to the histological results. Thus, it is concluded that MRI is a feasible method for monitoring the effectiveness of cell targeting. Stem cell treatment was shown to increase cardiac function at three weeks after AMI. If there was a high number of stem cells in cardiac tissue after transplantation, this predicted a greater improvement in cardiac function. Improper stem cell injection may lead to leakage of the stem cells out of the myocardium, leading to unreproducible study results. Inflammation modulating factors secreted by the stem cells are considered as key mechanisms in the recovery after AMI. There were differences in the cytokine levels between the stem cell treated and control groups in a clinical and in vivo animal study i.e. stem cell therapy exerted a balancing effect on the inflammatory process, a crucial component in the optimal recovery after AMI. The present study reveals many properties of stem cells, importance of cell targeting and the influence of stem cell therapy on cytokine levels after AMI. / Tiivistelmä Iskeeminen sydänsairaus on yksi yleisimmistä kuolinsyistä länsimaissa. Tutkimusten mukaan kantasoluterapia parantaa sydämen toimintakykyä ja pienentää akuutin sydäninfarktin jälkeen sydämeen muodostuvan arpikudoksen määrää. Paranemiseen liittyvät mekanismit ovat edelleen osittain tuntemattomia. Kantasolujen ruiskutus suoraan sydämeen on paljon käytetty menetelmä, vaikka solujen käyttäytymistä ei tunneta tarkkaan.Tutkimuksessa kehitetyn kudoksen stressitilaa simuloivan sydänkudoksen kasvatusmenetelmän avulla tutkittiin siirrettyjen kantasolujen toimintaa yksityiskohtaisesti. Kantasolujen vaeltaman matkan sydänkudoksessa ja kiinnittyneiden kantasolujen lukumäärä havaittiin kasvavan ajan kuluessa. In vitro ja in vivo tutkimuksissa havaittiin kantasolujen sijaitsevan ruiskutuksen jälkeen rakomaisissa paikoissa kuten pienissä verisuonissa. Vaikka tutkimustulokset kantasoluterapian hyödyistä paranemisen suhteen ovat pääosin lupaavia, kliinisten tutkimusten tulokset ovat ristiriitaisia. Todellisen kantasoluhoidon vaikutuksen arvioimiseksi tarvitaan luotettava menetelmä varmistamaan kantasolujen hakeutuminen vaurioalueelle. Tässä tutkimuksessa rautaleimattujen kantasolujen paikantamisessa käytetty magneettikuvantaminen vastasi histologisia löydöksiä. Magneettikuvantaminen todettiin käyttökelpoiseksi menetelmäksi solujen paikallistamisessa. Kantasoluhoidon osoitettiin parantavan sydämen toimintakykyä kolme viikkoa akuutin sydäninfarktin jälkeen. Suuri kantasolumäärä sydänkudoksessa siirron jälkeen ennusti parempaa toipumista. Puutteellisesti suoritettu kantasoluruiskutus voi johtaa kantasolujen vuotamiseen pois sydänkudoksesta aiheuttaen vaihtelevuutta tutkimustuloksiin. Kantasolujen erittämiä tulehdusta sääteleviä tekijöitä pidetään tärkeimpänä mekanismina paranemisprosessissa. Tutkimus osoitti eroavaisuuksia kantasoluhoidetun ja kontrolliryhmän välillä. Kliinisessä ja koe-eläintutkimuksessa kantasolusiirrolla todettiin tulehdusreaktiota tasapainottava vaikutus, mikä on tärkeää optimaalisen sydänlihaskudoksen paranemisen kannalta akuutin sydäninfarktin jälkeen. Tutkimus toi esiin monia kantasolujen ominaisuuksia, solujen paikantamisen tärkeyden ja kantasoluhoidon vaikutuksen sytokiinipitoisuuksiin akuutin sydäninfarktin jälkeen.