Epithelial sodium channel in airway epithelium of the newborn infant : Implications for postnatal pulmonary adaptation

The aim of the present thesis was to study the role of the epithelial sodium channel (ENaC) in clearance of fetal lung fluid in the newborn infant by measurement of airway epithelial expression of ENaC, of nasal transepithelial potential difference (N-PD), and of lung compliance (LC). In addition, the effect of postnatal dexamethasone on airway epithelial ENaC expression was measured in preterm infants with bronchopulmonary dysplasia (BPD). The patient population was formed of selected term newborn infants born in the Department of Obstetrics (Studies II-IV) and selected preterm newborn infants treated in the neonatal intensive care unit of the Hospital for Children and Adolescents (Studies I and IV) of the Helsinki University Central Hospital in Finland. A small population of preterm infants suffering from BPD was included in Study I. Studies I, III, and IV included airway epithelial measurement of ENaC and in Studies II and III, measurement of N-PD and LC. In Study I, ENaC expression analyses were performed in the Research Institute of the Hospital for Sick Children in Toronto, Ontario, Canada. In the following studies, analyses were performed in the Scientific Laboratory of the Hospital for Children and Adolescents. N-PD and LC measurements were performed at bedside in these hospitals. In term newborn infants, the percentage of amiloride-sensitive N-PD, a surrogate for ENaC activity, measured during the first 4 postnatal hours correlates positively with LC measured 1 to 2 days postnatally. Preterm infants with BPD had, after a therapeutic dose of dexamethasone, higher airway epithelial ENaC expression than before treatment. These patients were subsequently weaned from mechanical ventilation, probably as a result of the clearance of extra fluid from the alveolar spaces. In addition, we found that in preterm infants ENaC expression increases with gestational age (GA). In preterm infants, ENaC expression in the airway epithelium was lower than in term newborn infants. During the early postnatal period in those born both preterm and term airway epithelial βENaC expression decreased significantly. Term newborn infants delivered vaginally had a significantly smaller airway epithelial expression of αENaC after the first postnatal day than did those delivered by cesarean section. The functional studies showed no difference in N-PD between infants delivered vaginally and by cesarean section. We therefore conclude that the low airway epithelial expression of ENaC in the preterm infant and the correlation of N-PD with LC in the term infant indicate a role for ENaC in the pathogenesis of perinatal pulmonary adaptation and neonatal respiratory distress. Because dexamethasone raised ENaC expression in preterm infants with BPD, and infants were subsequently weaned from ventilator therapy, we suggest that studies on the treatment of respiratory distress in the preterm infant should include the induction of ENaC activity.

Tandemmassaspektrometrinen menetelmä neutraalien isomeeristen oligosakkaridien rakenteen määrittämisessä

Tutkimuksen tavoitteena oli ottaa käyttöön tandemmassaspektrometrinen (MS/MS) menetelmä, jolla voidaan analysoida polysakkarideista purkautuneiden oligosakkaridien rakenteita. Tavoitteena oli, että menetelmällä voidaan määrittää glykosidisten sidosten eri asemat monosakkaridirakenteiltaan samanlaisista neutraaleista lineaarisista oligosakkarideista. Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin oligosakkaridien rakenteiden määrittämiseen käytettyjä MS/MS-menetelmiä ja oligosakkaridien pilkkoutumisreaktioita MS/MS-analyysissa. Kirjallisuuden perusteella MS/MS-analyysissa oligosakkaridien pilkkoutuminen voi tapahtua joko glykosidisen sidoksen katkeamisella tai monosakkaridirenkaan halkeamisella. Monosakkaridirenkaan pilkkoutumisesta muodostuvia tuoteioneja voidaan käyttää glykosidisen sidoksen aseman määrittämiseen. Kokeellisessa tutkimuksessa selvitettiin aluksi monosakkaridirakenteiltaan isomeerisilla disakkaridimalliaineilla glykosidisen sidoksen sijainnin vaikutus disakkaridin pilkkoutumiseen MS/MS-analyysissa. Tämän jälkeen pyrittiin löytämään tunnetuista tri- ja tetrasakkaridimalliaineista näitä eri sidoksille tyypillisiä tuoteionien jakaumia. Tunnettujen tri- ja tetrasakkaridien pilkkoutuminen yhdenmukaisesti disakkaridien pilkkoutumisen kanssa antaisi mahdollisuuden pitkäketjuisempien oligosakkaridien glykosidisten sidosten tunnistamiseen sovelletulla MS/MS-menetelmällä. MS/MS-analyysit tehtiin ioniloukkumassadetektorilaitteistolla käyttäen sähkösumutusionisaatiota (ESI). Oligosakkaridit määritettiin positiivisella ionisaatiolla litium- ja natriumaddukti-ioneina ja negatiivisella ionisaatiolla kloridiaddukti-ioneina. Vertaamalla tri- ja tetrasakkarideista MS/MS-analyyseissa muodostuneita tuoteioneja disakkarideista muodostuneisiin tuoteioneihin, voitiin sekä positiivisella että negatiivisella ionisaatiolla määrittää oligosakkaridin pelkistävän pään sidoksen asema. Negatiivisella ionisaatiolla tri- ja tetrasakkarideista muodostuneista tuoteioneista voitiin määrittää myös muiden kuin pelkistävän pään sidosten asemia. Positiivisella ionisaatiolla muiden sidosten määrittäminen ei ollut mahdollista, koska rengasfragmentti-ioneja muodostui pääosin oligosakkaridin pelkistävästä päästä. Glykosidisen sidoksen katkeamisesta muodostuneet tuoteionit analysoitiin edelleen MS3-analyysilla. MS3-analyysissa muodostuneista tuoteioneista ei voitu tulkita sidosten asemia, koska lähtöionit koostuivat sekä terminaalisen että pelkistävän pään isomeerisista ioneista.