Diss. -- Helsingin yliopisto. / Tiivistelmä ja 7 erip. - Nimiösivulla myös: Fourth Department of Medicine, University of Helsinki, Finland. - Tiivistelmä myös erillisenä.

Abstract Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer and the second leading cause of cancer-related deaths worldwide. In some CRC patients, the presence of the tumor elicits a systemic inflammatory response and metabolic derangements that lead to progressive tissue wasting. Systemic inflammation has been associated with decreased survival independent of tumor stage. However, the mechanisms and downstream effects of systemic inflammation in CRC are uncertain. The aim of these studies was to examine the determinants of systemic inflammation in CRC. The study material consisted of tumor and serum samples collected from patients with stage I–IV CRC operated at the Oulu University Hospital (n=336). From preoperative serum samples, the levels of cell death marker keratin 18, matrix metalloproteinase 8 (MMP8), and ten metabolites (apolipoprotein A1 and nine amino acids) were measured. CRC patients with systemic inflammation, assessed using a modified Glasgow Prognostic Score, had elevated serum levels of MMP8 and phenylalanine. On the contrary, the concentrations of apolipoprotein A1, glutamine, and histidine were lower compared to patients without systemic inflammation. Increased serum keratin 18 level associated with systemic inflammation in patients with metastatic disease. Elevated keratin 18 and MMP8 levels and decreased apolipoprotein A1 level were independent predictors of worse survival. These studies describe biomarkers of systemic inflammation that provide insight into the mechanisms of systemic inflammation, have potential prognostic value in CRC, and are possible therapeutic targets. The results suggest that cell death and systemic inflammation are strongly connected in CRC, but the potential mechanistic link between them and tissues involved remain to be elucidated. / Tiivistelmä Paksusuolisyöpä on kolmanneksi yleisin syöpä ja toiseksi yleisin syöpäkuoleman aiheuttaja Suomessa. Osalla potilaista syöpään liittyy systeemisen tulehdusreaktion aktivoituminen ja aineenvaihduntahäiriö, joka johtaa yleiseen näivettymiseen. Systeemisen tulehduksen on havaittu olevan yhteydessä huonoon ennusteeseen riippumatta kasvaimen levinneisyydestä. Systeemisen tulehduksen aktivaatiomekanismit ja vaikutukset paksusuolisyövässä ovat kuitenkin huonosti tunnettuja. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää systeemistä tulehdusta määrittäviä tekijöitä paksusuolisyövässä. Aineisto koostui Oulun yliopistollisessa sairaalassa leikattujen paksusuolisyöpäpotilaiden (syövän levinneisyysaste I–IV) kasvain- ja seeruminäytteistä (n=336). Seeruminäytteistä mitattiin solukuolemaa osoittavan keratiini 18:n pitoisuudet, matriksin metalloproteinaasi 8 (MMP8):n määrät sekä 10 metaboliitin (apolipoproteiini A1 ja 9 aminohappoa) tasot. Paksusuolisyöpäpotilailla, joilla systeemistä tulehdusta osoittava mGPS-indeksi oli korkea, seerumin MMP8- ja fenyylialaniinitasot olivat koholla. Sen sijaan apolipoproteiini A1:n, glutamiinin ja histidiinin pitoisuudet olivat matalammat verrattuna potilaisiin, joilla ei ollut systeemistä tulehdusta. Kohonnut keratiini 18 -pitoisuus oli yhteydessä systeemiseen tulehdukseen etäpesäkkeistä tautia sairastavilla potilailla. Kohonnut keratiini 18- ja MMP8-taso sekä matala apolipoproteiini A1-pitoisuus liittyivät potilaiden huonoon ennusteeseen. Tutkimuksessa löydettiin systeemisen tulehduksen merkkiaineita, jotka tuovat hyödyllistä tietoa systeemisen tulehduksen mekanismeista ja potilaiden ennusteesta paksusuolisyövässä, ja ovat mahdollisia terapeuttisia kohteita. Tulosten perusteella paksusuolisyövässä solukuolema liittyy vahvasti systeemiseen tulehdukseen, mutta lisätutkimuksia tarvitaan selvittämään näiden tapahtumien mahdolliset syy-seuraussuhteet sekä tapahtumaan liittyvät kudokset.

Abstract Epidemiological and clinical data suggest that acute appendicitis might have two different forms with different disease severities. Uncomplicated and complicated acute appendicitis appear to be distinct entities instead of consecutive events. Appendicitis does not always inevitably progress to perforation and most cases are uncomplicated by nature. This supports the importance of an accurate differential diagnosis between uncomplicated and complicated acute appendicitis enabling treatment optimization. This thesis consists of three studies. The first study evaluated the possibility to differentiate between uncomplicated and complicated appendicitis using only clinical symptoms and laboratory markers with a special focus on predicting the presence of an appendicolith without the use of modern imaging. We found neither sufficiently reliable to accurately estimate the severity of acute appendicitis or to determine the presence of an appendicolith, supporting the use of computed tomography imaging to assess the disease. The second study focused on clarifying the histopathological differences between uncomplicated acute appendicitis and acute appendicitis presenting with an appendicolith; a calcified deposit of faecal material in the appendiceal lumen. It’s presence has been shown to predict perforation and failure of conservative treatment. This study evaluated the histopathological findings of computed tomography diagnosed uncomplicated acute appendicitis and appendicolith appendicitis without perforation. Acute appendicitis presenting with an appendicolith was histopathologically different from uncomplicated acute appendicitis on all the assessed histological parameters, indicating the potentially complicated nature of appendicolith appendicitis. The third study was a randomized, multicentre clinical trial comparing interval appendectomy with follow-up with magnetic resonance imaging after successful initial non-operative treatment of complicated acute appendicitis presenting with a periappendicular abscess. The study hypothesis was that an interval appendectomy might not be necessary based on the previously reported low appendicitis recurrence rate after a periappendicular abscess. The original study hypothesis was left unresolved, as an unexpectedly high rate of appendiceal neoplasms was detected in the study population and the study was prematurely terminated. The neoplasm rate after a periappendicular abscess in this prematurely terminated study was high (20%). All the neoplasms were detected in patients over 40 years of age, strongly supporting an interval appendectomy for all patients over 40 years of age if this rate of neoplasms is validated in future studies. / Tiivistelmä Aiemmat tutkimukset viittaavat siihen, että on olemassa kaksi erillistä akuutin umpilisäkkeen tulehduksen muotoa: komplisoitumaton ja komplisoitunut. Nämä muodot eivät ole toistensa jatkumo: umpilisäkkeen tulehdus ei aina johda umpilisäkkeen puhkeamiseen, vaan valtaosa umpilisäkkeen tulehdustapauksista on komplisoitumattomia. Oikean hoitotavan valinta edellyttää tarkkaa erotusdiagnostiikkaa tautimuotojen välillä Tämä väitöskirjatyö koostuu kolmesta osatyöstä. Ensimmäisen osatyö selvitti, onko komplisoitumaton ja komplisoitunut umpilisäkkeen tulehdus mahdollista erottaa ilman kuvantamista kliinisin löydöksin ja laboratoriokokein painottaen ulostekiven olemassaolon ennustamista. Umpilisäkkeen tulehduksen vaikeusasteen tai ulostekiven olemassaolon ennustaminen ei ollut mahdollista pelkästään kliinisten löydösten tai laboratoriokokeiden perusteella. Tämä korostaa tietokonetomografian merkitystä taudin vaikeusasteen arvioinnissa. Toinen osatyö selvitti histologisia eroja komplisoitumattoman umpilisäkkeen tulehduksen ja ulostekiven sisältävän äkillisen umpilisäkkeen tulehduksen välillä. Ulostekiven tiedetään ennustavan umpilisäkkeen puhkeamaa ja konservatiivisen hoidon epäonnistumista. Tutkimuksessa selvitettiin histologisia löydöksiä potilailla, joilla oli tietokonetomografiatutkimuksella varmistettu komplisoitumaton äkillinen umpilisäkkeen tulehdus tai ulostekiven sisältävä äkillinen umpilisäkkeen tulehdus ilman puhkeamaa. Tutkimuksessa todettiin, että ulostekiven sisältävät tulehtuneet umpilisäkkeet poikkeavat kaikkien tutkittujen parametrien osalta komplisoitumattomasta umpilisäkkeen tulehduksesta. Tämä tukee käsitystä ulostekiven sisältävän umpilisäkkeen tulehduksen komplisoituneesta luonteesta. Kolmas osatyö oli randomoitu monikeskustutkimus, jossa verrattiin toisiinsa rauhallisessa vaiheessa tehtyä umpilisäkkeen poistoa ja seurantaa magneettiresonanssikuvauksella potilailla, joilla oli onnistuneesti hoidettu konservatiivisesti umpilisäkkeen ympäryskudoksen paise. Hypoteesina oli, että myöhempi umpilisäkkeen poisto ei ole tarpeen, koska tulehduksen uusiutumisen riski umpilisäkkeen vieruskudoksen paiseen hoidon jälkeen on aiemmin raportoitu matalaksi. Tutkimushypoteesi jäi avoimeksi, koska tutkimuksen aikana havaittiin runsaasti umpilisäkkeen kasvaimia, mikä johti tutkimuksen ennenaikaiseen keskeyttämiseen. Umpilisäkkeen kasvainten ilmaantuvuus oli 20 %, kaikki yli 40-vuotiailla potilailla. Mikäli tutkimuksen tulokset vahvistuvat tulevissa tutkimuksissa, kaikille yli 40-vuotiaille potilaille tulisi suositella umpilisäkkeen poistoa sairastetun umpilisäkkeen vieruskudoksen paiseen jälkeen.

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 Colorectal cancer (CRC) is one of the most common malignancies and causes of cancer deaths in Finland. Increased number of tumor-infiltrating immune cells has been associated with improved survival in CRC. However, accurate, reproducible analysis methods, as well as better understanding of the interrelationships between different inflammatory markers would be important in order to establish a valuable prognostic and potentially predictive tool. In these studies, a computer-assisted method for the analysis of the densities of tumor-infiltrating immune cells and a quantitative method for the evaluation of CRC-associated lymphoid reaction (CLR) were adopted and validated. Utilizing the new methods, the inflammatory cell infiltration was characterized in independent groups of 418 (Cohort 1) and 149 (Cohort 2) CRC patients. Serum matrix metalloproteinase-8 (MMP-8) levels were measured in Cohort 2 and in a control group of 83 healthy age- and gender-matched controls. The automated cell counting method was found accurate and reproducible. In the tumor samples, there were high positive correlations between different types of immune cells, with the exception of mast cells and CD1a+ immature dendritic cells. High numbers of T cells predicted improved disease-free survival. High CLR density correlated with low tumor stage, but also with better survival regardless of stage. The median serum MMP-8 level of the patients was more than three times higher than that of the healthy controls. In conclusion, the present studies provide insight into the significance of various immune cell types and inflammatory markers in CRC and validate new methods for the analysis of immune cell infiltration in CRC. The results suggest that, especially, the densities of tumor-infiltrating T cells and CLR represent relevant prognostic indicators in CRC. Further studies are needed to evaluate the potential value of serum MMP-8 as an aid for CRC diagnostics, surveillance, or prognostication. / Tiivistelmä Kolorektaalisyöpä on yksi yleisimmistä pahanlaatuisista kasvaintaudeista ja syöpäkuolemien aiheuttajista Suomessa. Tulehdussolujen korkean määrän kasvainnäytteissä on havaittu olevan yhteydessä potilaiden parempaan ennusteeseen. Tarkat ja luotettavat analyysimenetelmät sekä tieto eri tulehdusmerkkiaineiden keskinäisistä yhteyksistä olisivat tärkeitä, jotta tulehdussolukon määritystä voitaisiin luotettavasti käyttää potilaiden ennusteen arviointiin. Tutkimuksessa otettiin käyttöön ja validoitiin uusi tietokonepohjainen menetelmä kasvaimen tulehdussolukon arviointiin sekä uusi menetelmä kolorektaalisyövän imukeräsreaktion arviointiin. Kasvainnäytteiden tulehdussolukon määrää ja laatua analysoitiin itsenäisissä 418 (Kohortti 1) ja 149 (Kohortti 2) kolorektaalisyöpäpotilaan aineistoissa uusia menetelmiä hyödyntäen. Lisäksi kohortilta 2 sekä 83 terveeltä ikä- ja sukupuolivalikoidulta verrokilta määritettiin seerumin matriksin metalloproteinaasi-8 (MMP-8) -taso. Tietokonepohjaisen kuva-analyysin tarkkuus ja toistettavuus todettiin erinomaiseksi. Kasvainnäytteistä analysoitujen tulehdussolutyyppien määrät olivat riippuvaisia toisistaan mast-soluja ja CD1a+ epäkypsiä dendriittisoluja lukuun ottamatta. T-solujen runsas määrä oli yhteydessä taudin vähäisempään uusiutumisriskiin. Korkea imukerästiheys kasvainnäytteissä oli yhteydessä matalaan levinneisyysasteeseen sekä potilaiden parempaan ennusteeseen levinneisyysasteesta riippumatta. Seerumin MMP-8-tason mediaani oli potilailla yli kolme kertaa korkeampi kuin terveillä verrokeilla. Tutkimus tuo lisätietoa eri tulehdussolutyyppien ja tulehdusmerkkiaineiden merkityksestä kolorektaalisyövässä, ja sen tuloksena validoitiin uusia tulehdussolukon analysointimenetelmiä. Tulosten perusteella erityisesti kasvaimen alueen T-solujen ja imukerästen tiheys tuovat hyödyllistä tietoa potilaiden ennusteesta. Lisätutkimuksia tarvitaan seerumin MMP-8:n mahdollisesta soveltuvuudesta kolorektaalisyövän diagnostiikan, seurannan tai ennusteen määrittämisen apuvälineeksi.

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 Alopecia has been suggested to be associated with coronary artery diseases (CAD). However, the mechanism underlying this association has remained unclear. The purpose of the present study was to examine the relationships between metabolic syndrome-related risk factors, cardiovascular diseases (CVD) and alopecia among Finnish population. In addition, health-related quality of life (HRQOL) was studied in respect of alopecia among both genders. The data come from the national Finrisk survey alopecia sub-study (4 066 men aged 25–74 years old) and two community samples of men and women (aged 55 and 63 years) living in the city of Oulu in 2001 and 1998, respectively. The degree of alopecia was assessed using the Norwood-Hamilton classification scale for men and the Ludwig scale for women. This study showed a high prevalence of alopecia in the general male Finnish population varying from 17% to 73% among men aged 25–74 years, and its association with CVD particularly in age-groups older than 55 years. In addition, insulin resistance, as a metabolic syndrome-related risk factor, was associated with alopecia in middle-aged men. Among men younger than 35 years, low-grade inflammation was associated with alopecia, especially combined with central obesity. Further, in middle-aged general Finnish population, obesity associated most closely with low-grade inflammation, which is in line with the findings among young men with alopecia. Compared to subjects with no alopecia, HRQOL dimension scores (RAND-36) were significantly lower in physical functioning, role limitations due to physical health and general health among women with alopecia, and in physical functioning and social functioning among men with alopecia. Regression analyses of HRQOL-related factors revealed that alopecia was associated with role limitations due to physical health in women but not in men. An association between alopecia and CVD was strengthened in this study. In addition, low-grade inflammation and insulin resistance were associated with alopecia, especially with early onset alopecia. In elderly women, alopecia seemed to be associated with morbidity in vascular diseases. In the future, recognition of the risk factors for cardiovascular disease among subjects with alopecia is a challenge for primary health care that may prevent the development of arterial diseases. / Tiivistelmä Hiustenlähdön yhteys sydän- ja verisuonisairauksiin on ollut tiedossa jo pitkään, mutta yhteyden taustalla olevat patofysiologiset mekanismit ovat edelleenkin epäselviä. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin hiustenlähdön yhteyksiä metaboliseen oireyhtymään ja siihen liittyviin riskitekijöihin suomalaisessa väestössä yleisesti. Lisäksi tutkittiin elämänlaadun yhteyttä hiustenlähtöön 63-vuotiailla miehillä ja naisilla. Tutkimukseen käytettiin kolmea aineistoa; kansallisen Finrisk 2002 tutkimuksen alopecia (hiustenlähtö) alaotos (4066 iältään 25–74-vuotiasta miestä) ja kaksi aineistoa Oulun kaupungista (Oulussa asuneet 55- ja 63-vuotiaat miehet ja naiset vuonna 2001 ja 1998). Hiustenlähdön laajuus määriteltiin miehillä Norwood-Hamiltonin ja naisilla Ludwigin luokitteluasteikon mukaan. Hiustenlähdön esiintyvyys suomalaisessa miesväestössä vaihteli 17 %:sta (25–34-vuotiaat) 73 %:iin (65–74-vuotiaat) ja se näytti liittyvän sydän- ja verisuonisairauksiin 55-vuotiailla ja sitä vanhemmilla miehillä. Lisäksi alentunut insuliiniherkkyys metabolisen oireyhtymän merkkinä oli yhteydessä hiustenlähtöön keski-ikäisillä miehillä. Varhain alkanut hiustenlähtö (alle 35-vuotiaat) liittyi matala-asteiseen tulehdukseen erityisesti keskivartalolihavilla kaljuuntuvilla nuorilla miehillä. Samansuuntainen tulos tuli esille myös väestötutkimuksessa 55-vuotiailla oululaisilla miehillä ja naisilla, jonka mukaan matala-asteinen tulehdus oli yhteydessä erityisesti yleiseen lihavuuteen eikä pelkästään vyötärölihavuuteen. Terveyteen liittyvän elämänlaadun osa-alueiden pisteet (RAND-36) 63-vuotialla hiustenlähdöstä kärsivillä naisilla olivat merkittävästi matalampia kolmella osa-alueella; fyysiset toiminnot, fyysisen terveydentilan aiheuttamat muutokset roolitoiminnoissa ja yleinen terveys. Samanikäisillä kaljuuntuvilla miehillä merkittävästi matalammat terveyteen liittyvät elämänlaadun osakomponentit olivat fyysisten ja sosiaalisten toimintojen alueella. Tilastollisessa regressioanalyysissä ilmeni, että hiustenlähtö selitti fyysisen terveydentilan aiheuttamia rajoituksia roolitoimintoihin erityisesti kaljuuntuvilla naisilla, mutta ei miehillä. Hiustenlähdön yhteys eri sydän- ja verisuonisairauksiin vahvistui tässä tutkimuksessa. Varhainen hiustenlähtö on ilmeisesti merkki sekä matala-asteisesta tulehduksesta että alentuneesta insuliiniherkkyydestä. Myös naisilla hiustenlähtö näyttäisi liittyvän suurempaan sairastavuuteen. Terveydenhuollon tulisi jatkossa tarkemmin paneutua sydän- ja verisuonisairauksien riskin kartoittamiseen hiustenlähdöstä kärsivien potilaiden kohdalla.

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 Gastric erosions are superficial mucosal breaks. With the exception of bleeding, they are considered harmless, but their aetiology, histopathology and long-term course have remained unknown and even the evolution of gastritis in patients with gastric erosions is unclear. The present study aimed to solve clinical significance and pathology of gastric erosions in a long-term follow-up study. Initially, 117 patients and 117 controls were studied in 1974–1981, and a follow-up study was performed in 1996. We evaluated the presence of Helicobacter pylori and Herpes simplex virus (HSV) infections, use of NSAIDs and alcohol, smoking, and assessed features of gastric histopathology. For follow-up, 52 patients and 66 controls were available. In the follow-up visit, 39% patients still had gastric erosions while 11% of the controls had developed erosions (p = 0.001). In H. pylori-positive subjects, peptic ulcer or a scar was more common in patients (17%) than in controls (4%, p = 0.006), but otherwise no increased morbidity or mortality was seen. High antibody titres against HSV predicted the persistence of erosions (p = 0.000), but H. pylori infection, use of NSAIDs, alcohol or smoking were not associated. Initially, inflammation was more active in the region of erosions than elsewhere in the antral mucosa, and more active inflammation in the erosion was associated with HSV seropositivity, H. pylori infection and the recent use of NSAIDs. Initially, H. pylori-positive subjects with chronic or recurrent erosions had higher scores of neutrophils compared to those with non-chronic/non-recurrent erosions. In H. pylori-positive subjects, body gastritis was initially less active in the patient group. With time, antral gastritis worsened only in the patient group. In H. pylori-negative subjects, there was no evolution of gastritis. These results show that a significant proportion of gastric erosions are chronic/recurrent but mostly without serious complications. However, H. pylori-positive patients have a significant risk to develop a peptic ulcer. A significant proportion of chronic gastric erosions is related to HSV infection. Focally enhanced inflammation modified by HSV or NSAID may be important in the pathogenesis of gastric antral erosions. Active inflammation in the erosions seems to predict their chronicity/recurrency. Patients with erosions share the characteristics of gastritis of the duodenal ulcer phenotype. / Tiivistelmä Eroosiot ovat mahalaukun pinnallisia limakalvovaurioita. Niitä pidetään vaarattomina lukuun ottamatta niihin liittyvää verenvuototaipumusta. Niiden etiologiaa, histopatologiaa ja taudinkulkua ei tunneta. Ei myöskään tiedetä eroosiopotilaiden mahan limakalvon tulehduksen kulkua. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää mahalaukun eroosioiden kliininen merkitys ja patologia pitkäkestoisena seurantatutkimuksena. Alkujaan 117 potilasta ja 117 kontrollihenkilöä tutkittiin vuosina 1974–1981, ja seurantatutkimus tehtiin vuonna 1996. Selvitimme helikobakteerin ja Herpes simplex -viruksen (HSV) aiheuttamien infektioiden, tulehduskipulääkkeiden (NSAID) ja alkoholin käytön, sekä tupakoinnin esiintymistä. Lisäksi tutkimme histopatologisesti mahalaukun limakalvoa. Lopulta oli 52 potilaan ja 66 kontrollihenkilön aineisto käytettävissä. Seurantakäynnillä 39 prosentilla potilaista oli yhä mahalaukun eroosioita, kun taas kontrolliryhmästä vain 11 prosentilla oli kehittynyt eroosioita. Helikobakteeri -infektoituneilla maha- tai pohjukaissuolen haava/arpi oli yleisempää eroosioryhmässä (17 %) kuin kontrolleilla (4 %), mutta muuten ei esiintynyt lisääntynyttä sairastuvuutta tai kuolleisuutta. Tulehdus oli aktiivisempaa eroosioissa kuin viereisellä limakalvolla, ja tämä tulehdus liittyi korkeisiin HSV-vasta-ainetasoihin, helikobakteeri-infektioon ja NSAID:n käyttöön. Korkeat HSV-vasta-ainetasot ennustivat eroosioiden pysyvyyttä. Ensimmäisellä käynnillä aktiivinen tulehdus eroosioissa oli voimakkaampaa niillä helikobakteeri-infektoituneilla, joilla eroosiot olivat pysyviä kuin niillä, joilla eroosiot eivät uusineet. Helikobakteeri-infektoituneilla eroosiopotilailla mahalaukun runko-osan limakalvon tulehdus oli aluksi vähemmän aktiivista kuin vastaavilla kontrolliryhmän henkilöillä, mutta ajan myötä mahalaukun corpusosan limakalvon tulehdus voimistui vain eroosioryhmällä. Limakalvotulehdus ei edennyt helikobakteeri-infektoitumattomilla henkilöillä. Tulokset osoittavat, että merkittävä osa mahalaukun eroosioista on kroonisia/toistuvia, mutta enimmäkseen ilman vakavia komplikaatioita. Kuitenkin helikobakteeri-infektoituneilla eroosiopotilailla on merkittävä riski saada maha- tai pohjakaissuolen haava. HSV- infektio liittyy merkittävään osaan kroonisia mahalaukun eroosioita. Paikallisella tulehdusaktiivisuudella, jota HSV ja NSAID:n käyttö muokkaavat, saattaa olla tärkeä rooli eroosioiden synnyssä ja niiden kroonistumisessa. Eroosiopotilailla on samanlainen mahalaukun limakalvon tulehduksen jakauma kuin pohjakaissuolihaavaa sairastavilla.

Abstract Cardiovascular diseases (CVD), and especially atherosclerotic vascular diseases (ASVD), are the largest cause of morbidity and premature death worldwide. Coronary heart disease (CHD) and cerebrovascular disease (stroke) are common and severe manifestations of ASVD. Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease and lipoprotein metabolism disorder. If the regulation of inflammatory process is disturbed, the systemic release of pro-inflammatory mediators, including matrix metalloproteinases (MMPs), may lead to a low-grade systemic inflammation, which is a risk factor for CVDs. MMPs are enzymes that are responsible for the degradation of the extracellular matrix (ECM) during growth and tissue renewal but also in many pathological conditions. These ECM degrading proteases and their regulators play an important role in atherogenesis and subsequent plaque rupture, leading to acute cardiovascular manifestations. The pivotal role of MMPs in atherosclerosis has raised interest in the development of drug therapies targeting these proteases. Doxycycline has inhibitory effects on some MMPs in addition to its antimicrobial properties. The main objective of this thesis project was to investigate the potential of these inflammatory mediators as biomarkers, risk factors, and therapeutic targets in CVD. The special focus was on MMP-8 and its main regulator, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1. The results of this study show that a high serum MMP-8 concentration indicates an acute cardiac condition and predicts a future CVD event. In addition to MMP-8, MMP-7 is a potential biomarker for incident CVD. The balance between these MMPs and their tissue inhibitor may indicate vulnerability to plaque rupture. Measurement of serum MMP-8 concentration is reliable, anti-invasive and inexpensive and can be done in hospital settings. We also show that regular-dose doxycycline decreases the systemic inflammatory burden in patients with earlier myocardial infarction and is a promising anti-inflammatory therapy in the prevention of CVDs with relatively minor side effects. In conclusion, MMP-8 and TIMP-1 can be considered inflammatory risk markers of CVD events and death, and they can be utilized both for diagnostic and screening purposes. The inhibition of MMP-8 by doxycycline may reduce the systemic inflammatory burden in patients with myocardial infarction. / Tiivistelmä Sydän- ja verisuonisairaudet, erityisesti ateroskleroottiset valtimosairaudet, ovat maailman yleisin sairastuvuuden ja ennenaikaisen kuoleman syy. Sepelvaltimotauti ja aivohaveri ovat ateroskleroottisen valtimosairauden yleisiä ja vakavia ilmenemismuotoja. Ateroskleroosi on krooninen tulehduksellinen sairaus ja lipoproteiiniaineenvaihdunnan häiriö. Jos tulehdustapahtuma häiriintyy, elimistöön vapautuvat tulehdusvälittäjäaineet, kuten matriksin metalloproteinaasit (MMP), voivat aiheuttaa elimistön matala-asteisen tulehduksen, joka on sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijä. MMP:t ovat entsyymejä, jotka pilkkovat solunväliainetta kasvun ja kudosten uusiutumisen mutta myös monien tautitilojen yhteydessä. Nämä soluväliainetta hajottavat proteaasit ja niiden säätelijät ovat tärkeässä roolissa ateroskleroottisen plakin muodostumisessa ja repeämisessä, joka johtaa äkillisiin sydäntautitapahtumiin. Matriksin metalloproteinaasien keskeinen rooli ateroskleroosissa on herättänyt kiinnostusta niihin kohdistuvan lääkehoidon kehittämiseen. Doksisykliinillä on joidenkin MMP-entsyymien toimintaa estävä vaikutus antimikrobiaalisten ominaisuuksiensa lisäksi. Tämän väitöskirjatutkimuksen päätavoitteena oli tutkia näiden tulehdusvälittäjäaineiden mahdollisuuksia biomarkkereina, riskitekijöinä ja lääkehoidon kohteena sydän- ja verisuonisairauksissa. Erityinen kiinnostuksen kohde oli MMP-8 ja sen pääsäätelijä ja kudosestäjä, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase (TIMP)-1. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että seerumin korkea MMP 8 pitoisuus viittaa akuuttiin sydäntautiin ja ennakoi tulevaa sydäntautitapahtumaa. MMP-8:n lisäksi MMP-7 on lupaava sydäntapahtuman biomarkkeri. Näiden matriksin metalloproteinaasien ja niiden kudossäätelijä TIMP-1:n välinen tasapaino voi liittyä ateroskleroottisen plakin haurauteen. Seerumin MMP-8:n mittaus on luotettavaa, kajoamatonta ja edullista, ja mahdollista toteuttaa myös sairaalaolosuhteissa. Näytämme myös, että doksisykliini vähentää elimistön tulehdustaakkaa sydäninfarktin sairastaneilla potilailla ja että se on sydäntautien ehkäisyssä lupaava anti-inflammatorinen lääke, jolla on suhteellisen vähän sivuvaikutuksia. Johtopäätöksenä on, että MMP-8:aa ja TIMP-1:tä voidaan pitää lupaavina sydän- ja verisuonitautien sekä kuoleman biomarkkereina sekä diagnostiikka- että seulontakäytössä. Lisäksi tutkimustulokset osoittavat, että MMP-8:n esto doksisykliinillä voi vähentää elimistön tulehdustaakkaa sydänkohtauksen sairastaneilla potilailla.