Abstract Prematurity is the main cause of morbidity and mortality in infants. In 25–40% of the cases preterm birth is associated with intrauterine inflammation. Surfactant proteins (SPs) A, C, and D have roles in innate immunity. In the female reproductive tract and in amniotic fluid (AF), these proteins may modulate the inflammatory responses leading to preterm birth. The aim of the present study was to establish a mouse model of lipopolysaccharide (LPS)-induced preterm birth of live-born pups and to study the activation of the innate immune system. By using mice overexpressing either rat SP-A (rSP-A) or rSP-D the roles of SP-A and SP-D in inflammatory responses were investigated. In addition, the expression of SP-C in gestational tissues was analyzed. The association of SP-C single nucleotide polymorphism (Thr138Asn) with spontaneous preterm birth and preterm premature rupture of membranes (PPROM) was investigated in a homogenous northern Finnish population of mothers and infants. Wild-type (WT) mice were injected with a single dose of intraperitoneal LPS at 16 or 17 days of gestation (term 19–20 days) leading to preterm delivery of live-born fetuses. After LPS, cytokine levels increased rapidly in maternal serum and in the uterus. This maternal inflammatory response was followed by the modest inflammatory activation in fetal and feto-maternal compartments. In fetal lung the expression of SP-A and SP-D was downregulated. The overexpression of SP-A or SP-D was evident in gestational tissues of rSP-A or rSP-D mice, respectively. In addition, excess of these proteins was detected in AF. Overexpression of either rSP-A or rSP-D modulated the LPS-induced inflammatory response related to preterm birth. Most notably, the expression of IL-4 and IL-10 in uteri and IL-10 in fetal membranes was lower in overexpressing animals. SP-C was detected in mouse and human placentas, fetal membranes, and in uteri of pregnant mice. The fetal SP-C polymorphism strongly associated with the duration of PPROM. The present study provides new information about the molecular events in inflammation induced preterm birth, particularly about the roles of cytokines and SPs in this process. Understanding of the mechanisms involved in preterm parturition may provide means for prevention and management of preterm births in the future. / Tiivistelmä Ennenaikaisuus on suurin vastasyntyneiden terveyttä ja henkeä uhkaava vaara. Kohdunsisäiset tulehdusreaktiot ovat ennenaikaisten synnytysten yleisimpiä aiheuttajia. Surfaktanttiproteiinit (SP:t) A, C ja D osallistuvat synnynnäisen immuniteetin säätelyyn. Voidaan olettaa, että synnytyskanavassa ja lapsivedessä surfaktanttiproteiinit säätelevät ennenaikaiseen synnytykseen johtavia tulehdusreaktioita. Tutkimuksen tavoitteena oli luoda hiirimalli, jossa ennenaikainen synnytys saadaan aikaan lipopolysakkaridin (LPS:n) injektiolla vatsaonteloon. Hiirimallin avulla tutkittiin puolustusjärjestelmän aktivaatiota sekä äidin että sikiön kudoksissa. Rotan SP-A:ta (rSP-A:ta) tai rSP-D:tä yli-ilmentävien hiirten avulla selvitettiin, muuttavatko nämä proteiinit ennenaikaiseen syntymään johtavaa vastetta. Lisäksi määritettiin SP-C:n ilmentyminen hiiren ja ihmisen kohdussa, sikiökalvoilla ja istukassa. SP-C-geenin yhden emäksen polymorfian (Thr138Asn) liittymistä ennenaikaiseen synnytykseen tai sikiökalvojen puhkeamiseen tutkittiin homogeenisessä pohjoissuomalaisessa tutkimuspopulaatiossa. Villin tyypin hiirille raskauden 16. tai 17. päivänä annettu LPS-annos sai aikaan elävien poikasten ennenaikaisen syntymisen. Emon seerumissa havaittiin sytokiinipitoisuuksien nopea nousu LPS:n vaikutuksesta. Emon tulehdusvaste johti synnynnäisen immuniteetin aktivaatioon istukassa, sikiökalvoilla ja kohdussa, kun taas muutokset sikiön kudoksissa olivat pieniä. Sikiön keuhkoissa SP-A:n ja SP-D:n ilmentyminen väheni. SP-A:ta tai SP-D:tä yli-ilmentävillä hiirillä havaittiin lisääntynyt SP-A:n tai SP-D:n määrä kohdussa, sikiökalvoilla, istukassa ja lapsivedessä. SP-A:n tai SP-D:n yli-ilmentyminen muutti LPS:n aiheuttamaa tulehdusvastetta. Erityisesti IL-4:n ja IL-10:n ilmentyminen kohdussa ja IL-10:n ilmentyminen sikiökalvoilla vähenivät. SP-C:n ilmentyminen havaittiin hiiren ja ihmisen istukassa ja sikiökalvoilla sekä hiiren kohdussa raskauden aikana. Sikiön SP-C-geenin polymorfia liittyi sikiökalvojen ennenaikaisen puhkeamisen kestoon. Tutkimus antaa lisätietoa tulehduksen aiheuttaman ennenaikaisen synnytyksen mekanismista sekä sytokiinien ja SP-A:n SP-D:n osuudesta synnytystapahtumassa. Mekanismin ymmärtäminen on erittäin tärkeää, jotta ennenaikaiset synnytykset voitaisiin tulevaisuudessa ehkäistä tehokkaammin.

Abstract The aim of this study was to investigate the nature of the association between obesity and periodontal infection and the association of statin medication with periodontal infection. This study was based on the nationally representative Health 2000 Survey, conducted by the National Institute for Health and Welfare (former National Public Health Institute of Finland) in 2000–2001. Article I included 396 dentate, non-diabetic subjects, aged 30–59 years, who had never smoked and who participated in the Follow-up Study on Finnish Adults’ Oral Health about four years later. Article II included 2,784 dentate, non-diabetic subjects, aged 30–49 years. Article III included 425 dentate, non-diabetic, non-rheumatic subjects, aged 45–64 years, who had never smoked and who participated in the in-depth examinations of the Health 2000 Survey. Article IV included 1,297 dentate, non-diabetic subjects, aged 30–49 years, who had never smoked. Article V included 2,032 dentate, non-diabetic, non-rheumatic subjects, aged 40–69 years, who did not smoke. The data used in this study were collected via home-visit interviews, self-administered questionnaires, clinical health examinations and laboratory measurements. In this general population of Finnish adults, high BMI was found to be associated with the incidence of new teeth with pathologically deepened periodontal pockets during four-year follow-up. On the other hand, the presence of teeth with deepened periodontal pockets was found to be associated with obesity in an exposure-response manner. Serum IL-6 levels were found to be associated with the number of teeth with deepened periodontal pockets, but no consistent association was found between serum TNF-α, triglyceride, HDL-C or LDL-C levels and periodontal infection. Statin medication was found to be inversely associated with the number of teeth with deepened periodontal pockets among subjects with visible signs of gingival inflammation, whereas among subjects with no signs of inflammation, statin medication was associated with an increased likelihood of having periodontal infection. The results of this study support the view that obesity could be causally related to the development of periodontal infection, but does not provide evidence that high body weight could be considered a major risk factor. The present study also suggests that a bi-directional association between obesity and periodontal infection is possible. The present study suggests that elevated serum IL-6 could mediate the association of obesity with periodontal infection. The results of this study also suggest that statins could be beneficial as a part of periodontal treatment. / Tiivistelmä Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää lihavuuden ja parodontaali-infektion välisen yhteyden luonnetta sekä statiinien käytön yhteyttä parodontaali-infektioon. Tutkimus perustui kansalliseen Terveys 2000 -tutkimukseen, jonka toteutti Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (entinen Kansanterveyslaitos) vuosina 2000 ja 2001. Artikkeli I perustui 396 hampaalliseen henkilöön, jotka olivat ei-diabeetikkoja, 30–59-vuotiaita, eivät koskaan olleet tupakoineet sekä olivat osallistuneet suunterveyden seurantatutkimukseen neljä vuotta myöhemmin. Artikkeli II perustui 2784 hampaalliseen henkilöön, jotka olivat ei-diabeetikkoja, 30–49-vuotiaita eivätkä olleet koskaan tupakoineet. Artikkeli III perustui 425 hampaalliseen henkilöön, joilla ei ollut diabetesta tai reumaa, olivat 45–64-vuotiaita, eivät koskaan olleet tupakoineet ja olivat osallistuneet Terveys 2000 -tutkimuksen täydentäviin tutkimuksiin. Artikkeli IV perustui 1297 hampaalliseen henkilöön, jotka olivat ei-diabeetikkoja, 30–49-vuotiaita eivätkä olleet koskaan tupakoineet. Artikkeli V perustui 2032 hampaalliseen henkilöön, jotka olivat ei-diabeetikkoja, ei-reumaatikkoja, 40–69-vuotiaita, jotka olivat hampaallisia eivätkä tupakoineet. Tutkimuksen aineisto kerättiin kotihaastattelusta, kyselyistä, kliinisestä tutkimuksesta sekä laboratoriomittauksista. Korkean painoindeksin todettiin olevan yhteydessä uusien ientaskuhampaiden ilmaantumiseen seurannan aikana. Toisaalta ientaskuhampaiden esiintymisen todettiin olevan yhteydessä lihavuuteen altistus-vastesuhteen mukaisesti. Seerumin IL-6 pitoisuuden todettiin olevan yhteydessä ientaskuhampaiden lukumäärään, mutta seerumin TNF-α-, triglyseridi-, LDL-kolesteroli- tai HDL-kolesterolipitoisuudella ei todettu yhteyttä ientaskuhampaiden lukumäärään. Statiinien käytön todettiin olevan käänteisesti yhteydessä ientaskuhampaiden lukumäärään henkilöillä, joilla oli näkyviä merkkejä ikenen inflammaatiosta. Henkilöillä, joilla ei ollut näkyviä merkkejä inflammaatiosta, statiinien käyttö oli yhteydessä suurentuneeseen todennäköisyyteen ientaskuhampaiden esiintymiseen. Tämän tutkimuksen tulokset tukevat käsitystä, että lihavuus voi olla kausaalisesti yhteydessä parodontaali-infektion kehittymiseen, mutta ei puolla käsitystä, että sitä voitaisiin pitää merkittävänä riskitekijänä. On myös mahdollista, että lihavuuden ja parodontaali-infektion välillä on kaksisuuntainen yhteys. Tämän tutkimuksen tulosten mukaan on mahdollista, että kohonnut seerumin IL-6 pitoisuus voi välittää lihavuuden yhteyden parodontaali-infektioon. Tutkimuksen tulosten mukaan on myös mahdollista, että statiineista voi olla hyötyä osana parodontaalihoitoa.

Abstract Intrauterine infections apparently cause about 85% of preterm deliveries at less than 28 weeks of gestation. Infection and inflammation play an important role in morbidity and mortality during perinatal period. The inflammatory mechanisms and pathophysiological consequences of intrauterine infection are poorly understood. According to current evidence from animal studies, the phenotypes of fetal inflammatory response are variable, ranging from spontaneous preterm birth to fetal death. The fetus is rather well protected against infectious agents by both structural and functional barriers. Toll-like receptors (TLR) are a part of innate immune system. Binding of bacterial or viral component to TLR induces inflammatory response in the host. The present study addressed the hypothesis that the effects of bacterial lipopolysaccharide (LPS) on the fetus, depends on the route by which it reaches the fetus. In this experimental study we hypothesized that an acute inflammation within the amniotic cavity may cause an innate immune response in the fetus consequently leading to cardiovascular distress. Secondly the role of the placenta in protecting the fetus from acute infectious challenges was evaluated. Additionally, the role of gestational age in the fetal immune response was studied. In the present study, LPS from Gram-negative bacteria caused an acute intrauterine inflammation in mice as indicated by the elevated levels of inflammatory mediators (e.g. cytokines) in amniotic fluid. The fetal heart revealed mRNA and protein expression of TLR4, which recognizes LPS. Moreover, the data showed a cytokine response in the fetal heart and severe cardiac dysfunction. In contrast, intraperitoneal LPS administered to the mother did not cause an acute cytokine response in the fetus. After intraperitoneal LPS the placenta showed severe blood congestion and a cytokine response. The data suggest that TLRs play roles in regulating the acute inflammatory responses in the placenta. Despite the absence of a fetal immune response, the placental lesions caused a fetal cardiovascular compromise. In addition, the present data indicate that the fetal expression of TLR4 is tissue specific and developmentally regulated. Present study provides new insights into the acute inflammatory mechanisms in maternal and fetal compartments and the pathophysiological changes in fetal cardiovascular hemodynamics. / Tiivistelmä Hyvin ennenaikaisen, alle 28. raskausviikolla tapahtuneen synnytyksen taustalta löytyy usein kohdunsisäinen infektio (IUI). Kohdunsisäisen infektion aiheuttama synnytys on suurimpia sikiön vammautumiseen tai kuolemaan johtavia syitä. Tulehdukselliset mekanismit, jotka johtavat synnytykseen tai sikiön vammautumiseen ovat huonosti tunnettuja. Tollin kaltaiset reseptorit (TLR) ovat osa synnynnäisen immuniteetin puolustusjärjestelmää. Niiden tarkoitus on tunnistaa nopeasti elimistölle vieraat, usein bakteeri- tai virusperäiset rakenteet ja käynnistää tulehdusvaste tuottamalla tulehdusvälittäjäaineita. Nämä välittäjäaineet säätelevät tulehdusprosessia, toisaalta niiden liiallinen tuotto voi aikuisilla johtaa elinvaurioihin kuten sydämen toimintahäiriöön. On esitetty että tulehdusvälittäjäaineet käynnistäisivät myös ennenaikaisen synnytyksen IUI:ssa. TLR-reseptorien merkityksestä sikiön tulehdusvasteessa tai synnytyksen käynnistymisessä on vain vähän tietoa. Väitöskirjatyössä tutkittiin kokeellisen hiirimallin avulla bakteeriperäisen lipopolysakkaridin (LPS) kykyä aiheuttaa sikiön tulehdusvaste, sekä muutoksia sikiön sydämen ja verenkierron toiminnassa, riippuen LPS:n reitistä sikiöön. Toisaalta kokeellisella mallilla tutkittiin istukan kykyä suojata sikiötä voimakkaalta tulehdusreaktiolta. Tarkoituksena oli tutkia myös sikiön kehitysasteen vaikutusta LPS:n aiheuttamaan tulehdusvasteeseen. Tutkimuksessa havaittiin LPS:n aiheuttavan kohdunsisäisen tulehduksen kun sitä annettiin suoraan lapsiveteen. Sikiön sydämessä todettiin TLR4 lähetti-RNA:n ja proteiinin ilmentyminen sekä nopea sytokiinien tuotannon lisääntyminen kuvastaen äkillistä tulehdusprosessia. Samanaikaisesti ultraäänitutkimuksessa todettiin sikiön sydämen vaikea toimintahäiriö. Toisaalta, jos LPS annettiin kantavalle emolle vatsaonteloon, tulehdusvälittäjäaineiden tuotannon lisääntymistä sikiössä ei havaittu. Sen sijaan istukassa todettiin akuutti verentungos ja tulehdusvaste. Edellä kuvattu istukan toimintahäiriö johti myös sikiön sydämen ja verenkierron toiminnan vaikeutumiseen huolimatta siitä, ettei sikiön sydämessä havaittu tulehduksellista vastetta. Lisäksi sikiöstä ja istukasta saadut tulokset viittaavat siihen, että TLR-reseptorit ovat mukana LPS:n tunnistamisessa ja äkillisen tulehdusvasteen käynnistymisessä. Tutkimus antaa uutta tietoa raskauden aikaisista tulehduksellisista mekanismeista sekä sikiön sydämen toiminnan äkillisistä muutoksista voimakkaan tulehduksen aikana.

Abstract Despite improvements in peri- and neonatal care and an increase in the overall survival of very preterm infants, the incidence of neurologic sequelae has remained high. The pathogenesis of many brain imaging findings, such as white matter damage, WMD, is poorly understood. The factors predisposing to brain damage differ between term and preterm infants. More detailed information is needed of how brain imaging correlates with neurodevelopmental impairment after the neonatal period. The present study investigated the pre- and perinatal factors leading to brain damage and their effects on neurologic and neurodevelopmental outcome in very preterm children. We also analyzed the differences in umbilical cord serum cytokines in term and preterm children with cerebral palsy, CP. Furthermore, the correlations between the findings on diffusion-weighted imaging, DWI, measurements in brainstem auditory evoked potentials, and neurodevelopmental outcome were assessed. We demonstrated that pregnancies complicated by combined histologic chorioamnionitis and placental insufficiency independently predicted abnormal neurologic outcome at 2 years of corrected age. WMD additively predicted poor outcome. Isolated fetal inflammatory response, umbilical cord serum acute phase cytokines (IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α), did not associate with neurologic outcome in either term or preterm children. Instead, a cluster of cytokines different from acute phase cytokines were related to CP, and the protein profile differed between term and preterm children. Disturbed hemodynamics during the pre- and perinatal period affected outcome in very preterm infants. In severe placental insufficiency, fetal cardiac compromise associated with suboptimal neurodevelopmental outcome at 1 year of corrected age. In addition, several clinical factors characterising cardiorespiratory status after birth associated with abnormal neurologic outcome at 2 years of corrected age. We found the apparent diffusion coefficient, ADC, a quantitative measurement of water diffusion, in pons to correlate with the conduction rate of impulses travelling through the auditory tract. We also demonstrated a high value of ADC in corona radiata to associate with poor outcome in gross motor and eye-hand coordination skills at 2 years of corrected age. Both pre- and perinatal factors associate with later outcome in very preterm infants. An isolated fetal inflammatory response does not predict neurologic outcome. Findings on DWI in specific brain regions predict abnormal neurodevelopmental outcome. / Tiivistelmä Huolimatta vastasyntyneisyyskauden parantuneista hoitotuloksista ja että yhä useampi hyvin ennenaikaisena syntynyt lapsi jää eloon, heidän neurologisen vammautuneisuuden ilmaantuvuus on edelleen korkea. Monien aivojen kuvantamislöydösten, kuten valkean aineen vaurion, syntymekanismit tunnetaan huonosti. Aivojen vaurioitumiselle altistavat tekijät eroavat täysiaikaisena ja ennenaikaisena syntyneillä lapsilla. Tarvitaan myös aiempaa yksityiskohtaisempaa tietoa aivojen kuvantamislöydösten merkityksestä lasten vastasyntyneisyyskauden jälkeiseen kehitykseen. Tässä tutkimuksessa selvitettiin raskauden- ja syntymänaikaisia tekijöitä, jotka vaikuttavat aivojen vaurioitumiseen hyvin ennenaikaisena syntyneillä lapsilla sekä näiden tekijöiden merkitystä lasten neurologiseen kehitykseen. Tarkastelimme myös napaveren seerumin välittäjäaineiden, sytokiinien, eroavuuksia täysiaikaisena ja ennenaikaisena syntyneillä CP-lapsilla. Lisäksi selvitimme diffuusiomagneettitutkimus- ja aivorunkoherätevastelöydösten sekä neurologisen kehityksen välisiä yhteyksiä. Tämän tutkimuksen mukaan kohdunsisäinen tulehdus ja istukan vajaatoiminta yhtä aikaa esiintyessään ovat poikkeavan neurologisen kehityksen itsenäisiä riskitekijöitä lapsilla 2 vuoden korjatussa iässä tutkittuna. Valkoisen aivoaineen vaurio edelleen lisäsi näiden lasten huonon neurologisen kehityksen ennustetta. Raskauden kestosta riippumatta, sikiön tulehdusvastetta kuvaavat napaveren akuutin vaiheen tulehdusvälittäjäaineet (IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-8, TNF- α) eivät vaikuttaneet lapsen neurologiseen kehitykseen. Sen sijaan, CP-lasten napaverestä löytyi erityinen joukko ei-akuutin vaiheen välittäjäaineita. Nämä valkuaisaineet erosivat toisistaan täysiaikaisena ja ennenaikaisena syntyneillä CP-lapsilla. Raskauden- ja syntymänaikaiset verenkierron häiriöt vaikuttivat hyvin ennenaikaisena syntyneiden lasten myöhempään kehitykseen. Vaikeassa istukan vajaatoiminassa sikiön sydämen toiminnan heikkeneminen liittyi lapsen suboptimaaliin neurologiseen kehitykseen 1 vuoden korjatussa iässä tutkittuna. Lisäksi useat syntymänjälkeiset keuhkojen ja verenkierron tilaa kuvaavat kliiniset tekijät liittyivät lapsen poikkeavaan neurologiseen kehitykseen 2 vuoden korjatussa iässä tutkittuna. Tutkimuksemme mukaan, veden diffuusiota määrällisesti kuvaava diffuusiokerroin, ADC, aivosillasta mitattuna, liittyi impulssien johtumisnopeutueen kuuloradastossa. Lisäksi korkea ADC-arvo aivojen sepelviuhkassa liittyi karkean motoriikan ja silmä-käsi-yhteistyötaitojen huonoon kehitykseen 2 vuoden korjatussa iässä tutkittuna. Sekä raskauden- että syntymänaikaiset tekijät vaikuttavat hyvin ennenaikaisena syntyneiden lasten myöhempään kehitykseen. Yksittäinen sikiön tulehdusvaste ei ennakoi lapsen neurologista kehitystä. Tiettyjen aivoalueiden diffuusiokuvantamislöydökset ennustavat lapsen poikkeavaa neurologista kehitystä.

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 The response of the innate immune system is triggered through Toll-like transmembrane receptors (TLR) that recognize a variety of microbial products. TLR4 is the principal mediator for Gram negative bacterial endotoxin (LPS), whereas TLR2 mediates the response to Gram positive bacteria, mycobacteria, and yeast. Stimulation of TLR activates complex cascades leading first to the production of inflammatory mediators, such as proinflammatory cytokines IL-1 α/β and TNF-α. Overproduction of inflammatory cytokines as well as failure in the activation of innate immunity are detrimental to the host. Excess inflammatory stimulation leads to a septic shock, which may cause multi-organ failure and even death. The lack of any innate response exposes the host to overwhelming bacterial infections. Appropriate regulation of the innate immune response could be a target for attempts to find therapeutics to septic shock. This experimental study focuses on functional activation of the signaling receptors TLR4 and TLR2 upon a LPS challenge. An acute inflammation model was used for both in vivo and in vitro experiments. LPS was used to stimulate a mouse macrophage cell line. It was administred intraperitoneally or intra-amniotically to non-pregnant or time-mated mice. The basal and induced mRNA expression levels and the protein production of TLRs as well as the mRNA expression of several inflammatory mediators were studied. The present study showed that the expression of TLR4 and TLR2 is strain and tissue-specific. At the mRNA level, the levels of TLR4 expression limited the extent of the acute cytokine response. The quality of the cytokine response was modulated by protein aggregates formed by TLR4 on the cell surface. The LPS challenge caused a marked increase in the expression of TLR2 mRNA but not the protein; the significance of this remains to be studied. The study further showed that the expression of TLRs is regulated during the perinatal period, and that the acute cytokine response to LPS in the lung develops during antenatal differentiation. The present study provides information about how the activation of TLR regulates the acute inflammatory response and further helps to elucidate new targets for the anti-inflammatory strategies in controlling inflammatory events. / Tiivistelmä "Toll-like"-reseptorit (TLR) ovat solukalvon proteiineja, jotka spesifisesti tunnistavat erilaisia bakteerirakenteita. Infektiossa tällainen bakteerirakenne sitoutuu reseptoriin ja seurauksena solussa käynnistyy synnynnäinen immuunivaste eli tulehdusvälittäjäaineiden tuotto. Liiallinen tulehdusvälittäjäaineiden tuotto voi johtaa septiseen shokkiin eli verenmyrkytykseen, elinvaurioihin ja jopa kuolemaan. Septisen shokin synty voisi olla estettävissä immuunivasteen voimakkuuden tarkoituksenmukaisella säätelyllä. Väitöskirjassa on tutkittu, miten TLR4 ja TLR2 aktivoituvat bakteeri-infektiossa, tarkoituksena selvittää, säätelevätkö reseptorit immuunivasteen käynnistystä ja voimakkuutta solussa. Tutkimuksessa todettiin, että TLR4:n ja TLR2:n geenien ilmentymistä säädellään eri tavoin eri hiirikannoilla ja eri kudoksissa. TLR4-tason nousu aiheutti voimakkaamman immuunivasteen, kun taas reseptorin matala esiintymistaso laski immuunivasteen voimakkuutta. Lisäksi TLR4:aan solukalvolla sitoutuvat muut proteiinit vaikuttivat immuunivasteen laatuun. Tutkimuksessa todettiin myös, että TLR:n määrä sikiön keuhkoissa rajoittaa keuhkojen immuunivasteen kehittymistä. Tutkimus antaa tietoa siitä, miten TL-reseptorien aktivaatio säätelee synnynnäistä immuunipuolustusta ja selventää mahdollisuutta kontrolloida immuunivasteen voimakkuutta vaikuttamalla TL-reseptoriin.

Abstract Vitamin D deficiency, obesity and short telomere length are reported to be associated with increased risk of metabolic diseases and all-cause mortality, through modulation of inflammatory pathways. The season of blood sampling, obesity and physical activity have been identified as determinants of 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D], but their association with 25(OH)D2 (D2) and 25(OH)D3 (D3) is still poorly understood. In addition, relationships between 25(OH)D, body mass index (BMI), inflammation, and leukocyte telomere length (LTL) has not been previously established. A better understanding of the determinants, risk factors of vitamin D deficiency, and their relationship with BMI, inflammation, and LTL is needed. The study was based on the 31-year follow-up study of the Northern Finland Birth Cohort 1966 (N=4,758). Statistical analyses were used to 1) examine potential determinants of D2 and D3, and identify risk factors associated with hypovitaminosis D, 2) investigate the relationship of 25(OH)D and BMI with LTL and test whether it is independent of inflammatory pathways and, 3) assess how the association of BMI with inflammatory biomarkers might be mediated through 25(OH)D. Our results showed that D2 contributed 5% and D3 95% of the total 25(OH)D concentrations. When examined, the determinants for each isoform, periods of low sunlight exposure associated with increased D2, but with decreased D3. Oral contraceptives associated with increased concentrations of both. We confirmed the known risk factors of low vitamin D: low sunlight periods, residing in northern latitudes, and physical inactivity. Serum 25(OH)D was not an important determinant of LTL, and inflammation may partly mediate the BMI-LTL association. Higher serum 25(OH)D was inversely associated with inflammatory biomarkers, and the association between BMI and biomarkers was modestly mediated through lowered 25(OH)D. In conclusion, our results support the role of known risk factors in vitamin D deficiency and add information on specific determinants of D2 and D3. 25(OH)D did not associate with LTL in young adulthood. We have also provided new insights into a plausible role of vitamin D in BMI associated inflammation. An improved understanding of the role of vitamin D benefits public health in many ways (it can help prevent vitamin D deficiency by implementing lifestyle modification and supplementation). / Tiivistelmä D-vitamiinin puutos, lihavuus ja lyhyt telomeerien pituus liittyvät mahdollisesti lisääntyneeseen riskiin sairastua metabolisiin sairauksiin sekä yleisemmin kuolleisuuteen. Eräs selitys tälle voi löytyä tulehdustekijöistä. Lihavuuden, liikunnan puutteen ja verinäytteenoton ajankohdan tiedetään vaikuttavan 25-hydroksi-D-vitamiinin [25(OH)D]-pitoisuuteen, mutta niiden yhteys D-vitamiinin isomuotoihin (D2, D3) on vielä huonosti tunnettu. Aiemmin ei ole selvitetty 25(OH)D:n, painoindeksin (BMI), tulehduksen ja leukosyyttien telomeerien pituuden (LTL) välisiä yhteyksiä, ja siksi näistä tarvitaan lisätutkimusta. Tutkimusaineistona oli Pohjois-Suomen 1966 syntymäkohortin, 31-vuoden seurantaan osallistuneet henkilöt (N=4,758). Tutkimuksessa keskityttiin 1) selvittämään D2- ja D3-vitamiinipitoisuuksien määrittäviä tekijöitä ja tunnistamaan D-vitamiinin puutteeseen liittyviä riskitekijöitä, 2) tutkimaan 25(OH)D-pitoisuuden ja BMI:n suhdetta LTL:n kanssa sekä testaamaan, onko suhde riippumaton tulehduksellisista tekijöistä ja 3) arvioimaan ilmeneekö BMI:n ja tulehdussytokiinien välinen yhteys 25(OH)D-pitoisuuden kautta. Tutkimus osoitti, että D2-isomuodon osuus oli 5 % ja D3:n osuus 95 % koko 25(OH)D-pitoisuudesta. Näitä isomuotoja määrittäviä tekijöitä tutkittaessa havaittiin, että vähäisellä auringonvalolle altistumisella on todennäköisesti yhteys lisääntyneeseen D2-pitoisuuteen, mutta alhaisempaan D3-pitoisuuteen. Suun kautta otettavien ehkäisypillereiden käytöllä oli yhteys molempien muotojen lisääntyneisiin pitoisuuksiin. Tutkimus vahvisti alhaisten D-vitamiinipitoisuuksien tunnetut riskitekijät: lyhyt altistus auringon valolle sekä fyysinen passiivisuus. 25(OH)D-pitoisuus ei ollut yhteydessä LTL:ään mutta tulehdus näytti osittain vaikuttavan BMI-LTL-assosiaatioon. Korkeampi 25(OH)D-pitoisuus yhdistyi matalampiin tulehdussytokiinipitoisuuksiin, kun taas matala 25(OH)D-pitoisuus muokkasi BMI:n ja biomarkkereiden välisisiä yhteyksiä, tosin heikosti. Yhteenvetona voidaan todeta, että tulokset tukevat tunnettujen riskitekijöiden merkitystä D-vitamiinin puutoksessa ja tuovat lisää tietoa eri isomuotoihin vaikuttavista tekijöistä. Tutkimus antaa myös uusia näkemyksiä D-vitamiinin roolista lihavuuteen liittyvässä matala-asteisessa tulehduksessa. D-vitamiinin vaikutuksien tarkempi tunteminen on merkityksellistä myös kansanterveyden kannalta.

Abstract Children born preterm are prone to acute brain insults related to subsequent neurodevelopmental impairments. However, the role of specific biomarkers and perinatal clinical factors in the pathogenesis of brain injury and neurodevelopmental sequelae has remained poorly understood. The present study evaluated whether specific immunoproteins at birth predict the risk of intraventricular hemorrhage (IVH) and whether their receptors are localized at the bleeding site. We further investigated whether children who went on to develop cerebral palsy (CP) could be identified on the basis of blood immunoproteins collected during the perinatal period. The association between single nucleotide polymorphisms in the chemokine CCL18 gene and susceptibility to CP was also studied. Finally, we investigated the association of pre- and postnatal factors with cognitive outcomes in very preterm-born schoolchildren without impairments. The present study revealed that a low concentration of CCL18 in cord blood was an independent risk factor of IVH in very preterm infants. The CCL18 receptor, CCR3, was detectable in the periventricular area and in the neurons of the hippocampus in preterm infants already at 23 weeks of gestation. We also identified a cluster of cord blood cytokines that was associated with the risk of CP. In addition, inflammatory cytokine levels were associated with CP risk on days 1 and 7 after birth. The genetic study showed that both IVH and the CCL18 polymorphism independently and additively had an influence on CP susceptibility. Our study further demonstrated that schoolchildren born very preterm without CP or cognitive impairment had poorer performance in visuospatial–sensorimotor skills and in attention–executive functions than term-born children. Fetal growth restriction was an independent risk factor of compromised neurocognitive outcome in very preterm children predicting difficulties in language, memory and learning. In conclusion, specific cytokines and cytokine clusters serve as biomarkers of different pathways involved in damage to the brain structures and in the pathogenesis of CP. In addition, genetic factors can affect these processes. Further, fetal growth restriction and prematurity play important roles in neurocognitive development later in life. / Tiivistelmä Hyvin ennenaikaisina syntyneet lapset ovat alttiita akuuteille aivovaurioille sekä myöhemmin ilmeneville kehityshäiriöille. Eri välittäjäaineiden sekä raskaudenaikaisten ja syntymänjälkeisten kliinisten tekijöiden vaikutusta aivojen vaurioherkkyyteen sekä neurologiseen ja neurokognitiiviseen kehitykseen ei kuitenkaan ole tutkittu riittävästi. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin, ennustaako jokin napaverestä tutkituista sytokiineista aivoverenvuotoa hyvin ennenaikaisesti syntyneillä vastasyntyneillä. Lisäksi selvitettiin, onko sytokiinin spesifinen reseptori osoitettavissa vuotoherkällä alueella aivoissa. Tutkimme myös, ennustaako jokin napaveren immunoproteiini-profiilin komponentti CP-vamman syntyä joko itsenäisesti tai yhdessä muiden perinataalisten riskitekijöiden kanssa sekä lisääkö tietyn sytokiinin (CCL18) geneettinen vaihtelu CP-vamman riskiä hyvin ennenaikaisesti syntyneillä lapsilla. Lisäksi selvitimme, vaikuttavatko raskaudenaikaiset tekijät ja vastasyntyneisyyskauden sairaudet neurokognitiiviseen kehitykseen kouluiässä. Tämän tutkimuksen mukaan napaveren matala CCL18-kemokiinipitoisuus oli itsenäinen aivoverenvuodon riskitekijä. CCR3-reseptori, johon CCL18 sitoutuu, oli osoitettavissa sekä vuotoherkällä alueella että hermosoluissa 23. raskausviikon iästä lähtien. Havaitsimme myös, että tietyt napaveren sytokiiniryppäät ja yksittäisten tulehdusvastevälittäjäaineiden pitoisuudet 1. ja 7. elinpäivänä olivat yhteydessä CP-riskiin. Lisäksi havaitsimme yhteyden CCL18-kemokiinin geneettisen vaihtelun ja aivoverenvuodon sekä CP-vamman kehittymisen välillä. Tutkimuksemme mukaan hyvin ennenaikaisesti syntyneet koululaiset, joilla ei ollut CP- tai kehitysvammaa, suoriutuivat täysiaikaisina syntyneitä verrokkeja heikommin visuaalista hahmotusta ja sensomotoriikkaa sekä tarkkaavuutta ja toiminnanohjausta mittaavissa testeissä. Lisäksi havaitsimme sikiöaikaisen kasvuhäiriön ennustavan itsenäisesti heikkoa suoritusta kieltä, muistia ja oppimista testaavissa tehtävissä ennenaikaisesti syntyneillä lapsilla. Tietyt sytokiinit ja sytokiiniryppäät ovat yhteydessä aivovauriomekanismeihin. Nämä mekanismit saattavat yhdessä perinnöllisen alttiuden kanssa vaikuttaa myös CP-vamman syntyyn. Sikiöaikainen kasvuhäiriö ja ennenaikaisuus vaikuttavat lapsen myöhempään neurokognitiiviseen kehitykseen.