Levosimendan: Studies on its mechanisms of action and beyond

Acute heart failure syndrome represents a prominent and growing health problem all around the world. Ideally, medical treatment for patients admitted to hospital because of this syndrome, in addition to alleviating the acute symptoms, should also prevent myocardial damage, modulate neurohumoral and inflammatory activation, and preserve or even improve renal function. Levosimendan is a cardiac enhancer having both inotropic and vasodilatory effects. It is approved for the short-term treatment of acutely decompensated chronic heart failure, but it has been shown to have beneficial clinical effects also in ischemic heart disease and septic shock as well as in perioperative cardiac support. In the present study, the mechanisms of action of levosimendan were studied in isolated guinea-pig heart preparations: Langendorff-perfused heart, papillary muscle and permeabilized cardiomyocytes as well as in purified phosphodiesterase isoenzyme preparations. Levosimendan was shown to be a potent inotropic agent in isolated Langendorff-perfused heart and right ventricle papillary muscle. In permeabilized cardiomyocytes, it was demonstrated to be a potent calcium sensitizer in contrast to its enantiomer, dextrosimendan. It was additionally shown to be a very selective phosphodiesterase (PDE) type-3 inhibitor, the selectivity factor for PDE3 over PDE4 being 10000 for levosimendan. Irrespective of this very selective PDE3 inhibitory property in purified enzyme preparations, the inotropic effect of levosimendan was demonstrated to be mediated mainly through calcium sensitization in the isolated heart as well as the papillary muscle preparations at clinically relevant concentrations. In the isolated Lagendorff-perfused heart, glibenclamide antagonized the levosimendan-induced increase in coronary flow (CF). Therefore, the main vasodilatory mechanism in coronary veins is believed to be the opening of the ATP-sensitive potassium (KATP) channels. In the paced hearts, CF did not increase in parallel with oxygen consumption (MVO2), thus indicating that levosimendan had a direct vasodilatory effect on coronary veins. The pharmacology of levosimendan was clearly different from that of milrinone, which induced an increase in CF in parallel with MVO2. In conclusion, levosimendan was demonstrated to increase cardiac contractility by binding to cardiac troponin C and sensitizing the myofilament contractile proteins to calcium, and further to induce coronary vasodilatation by opening KATP channels in vascular smooth muscle. In addition, the efficiency of the cardiac contraction was shown to be more advantageous when the heart was perfused with levosimendan in comparison to milrinone perfusion.

p53 and DNA damage checkpoint responses in the human prostate

Prostate cancer is the most common noncutaneous malignancy and the second leading cause of cancer mortality in men. In 2004, 5237 new cases were diagnosed and altogether 25 664 men suffered from prostate cancer in Finland (Suomen Syöpärekisteri). Although extensively investigated, we still have a very rudimentary understanding of the molecular mechanisms leading to the frequent transformation of the prostate epithelium. Prostate cancer is characterized by several unique features including the multifocal origin of tumors and extreme resistance to chemotherapy, and new treatment options are therefore urgently needed. The integrity of genomic DNA is constantly challenged by genotoxic insults. Cellular responses to DNA damage involve elegant checkpoint cascades enforcing cell cycle arrest, thus facilitating damage repair, apoptosis or cellular senescence. Cellular DNA damage triggers the activation of tumor suppressor protein p53 and Wee1 kinase which act as executors of the cellular checkpoint responses. These are essential for genomic integrity, and are activated in early stages of tumorigenesis in order to function as barriers against tumor formation. Our work establishes that the primary human prostatic epithelial cells and prostatic epithelium have unexpectedly indulgent checkpoint surveillance. This is evidenced by the absence of inhibitory Tyr15 phosphorylation on Cdk2, lack of p53 response, radioresistant DNA synthesis, lack of G1/S and G2/M phase arrest, and presence of persistent gammaH2AX damage foci. We ascribe the absence of inhibitory Tyr15 phosphorylation to low levels of Wee1A, a tyrosine kinase and negative regulator of cell cycle progression. Ectopic Wee1A kinase restored Cdk2-Tyr15 phosphorylation and efficiently rescued the ionizing radiation-induced checkpoints in the human prostatic epithelial cells. As variability in the DNA damage responses has been shown to underlie susceptibility to cancer, our results imply that a suboptimal checkpoint arrest may greatly increase the accumulation of genetic lesions in the prostate epithelia. We also show that small molecules can restore p53 function in prostatic epithelial cells and may serve as a paradigm for the development of future therapeutic agents for the treatment of prostate cancer We hypothesize that the prostate has evolved to activate the damage surveillance pathways and molecules involved in these pathways only to certain stresses in extreme circumstances. In doing so, this organ inadvertently made itself vulnerable to genotoxic stress, which may have implications in malignant transformation. Recognition of the limited activity of p53 and Wee1 in the prostate could drive mechanism-based discovery of preventative and therapeutic agents.

Essays on socially optimal phosphorus policies in crop production

Phosphorus is a nutrient needed in crop production. While boosting crop yields it may also accelerate eutrophication in the surface waters receiving the phosphorus runoff. The privately optimal level of phosphorus use is determined by the input and output prices, and the crop response to phosphorus. Socially optimal use also takes into account the impact of phosphorus runoff on water quality. Increased eutrophication decreases the economic value of surface waters by Deteriorating fish stocks, curtailing the potential for recreational activities and by increasing the probabilities of mass algae blooms. In this dissertation, the optimal use of phosphorus is modelled as a dynamic optimization problem. The potentially plant available phosphorus accumulated in soil is treated as a dynamic state variable, the control variable being the annual phosphorus fertilization. For crop response to phosphorus, the state variable is more important than the annual fertilization. The level of this state variable is also a key determinant of the runoff of dissolved, reactive phosphorus. Also the loss of particulate phosphorus due to erosion is considered in the thesis, as well as its mitigation by constructing vegetative buffers. The dynamic model is applied for crop production on clay soils. At the steady state, the analysis focuses on the effects of prices, damage parameterization, discount rate and soil phosphorus carryover capacity on optimal steady state phosphorus use. The economic instruments needed to sustain the social optimum are also analyzed. According to the results the economic incentives should be conditioned on soil phosphorus values directly, rather than on annual phosphorus applications. The results also emphasize the substantial effects the differences in varying discount rates of the farmer and the social planner have on optimal instruments. The thesis analyzes the optimal soil phosphorus paths from its alternative initial levels. It also examines how erosion susceptibility of a parcel affects these optimal paths. The results underline the significance of the prevailing soil phosphorus status on optimal fertilization levels. With very high initial soil phosphorus levels, both the privately and socially optimal phosphorus application levels are close to zero as the state variable is driven towards its steady state. The soil phosphorus processes are slow. Therefore, depleting high phosphorus soils may take decades. The thesis also presents a methodologically interesting phenomenon in problems of maximizing the flow of discounted payoffs. When both the benefits and damages are related to the same state variable, the steady state solution may have an interesting property, under very general conditions: The tail of the payoffs of the privately optimal path as well as the steady state may provide a higher social welfare than the respective tail of the socially optimal path. The result is formalized and an applied to the created framework of optimal phosphorus use.

Essays on the Economics of Intellectual Property Rights

Väitöskirjassani tarkastelen informaatiohyödykkeiden ja tekijänoikeuksien taloustiedettä kahdesta eri perspektiivistä. Niistä ensimmäinen kuuluu endogeenisen kasvuteorian alaan. Väitöskirjassani yleistän ”pool of knowledge” -tyyppisen endogeenisen kasvumallin tilanteeseen, jossa patentoitavissa olevalla innovaatiolla on minimikoko, ja jossa uudenlaisen tuotteen patentoinut yritys voi menettää monopolinsa tuotteeseen jäljittelyn johdosta. Mallin kontekstissa voidaan analysoida jäljittelyn ja innovaatioilta vaaditun ”minimikoon” vaikutuksia hyvinvointiin ja talouskasvuun. Kasvun maksimoiva imitaation määrä on mallissa aina nolla, mutta hyvinvoinnin maksimoiva imitaation määrä voi olla positiivinen. Talouskasvun ja hyvinvoinnin maksimoivalla patentoitavissa olevan innovaation ”minimikoolla” voi olla mikä tahansa teoreettista maksimia pienempi arvo. Väitöskirjani kahdessa jälkimmäisessä pääluvussa tarkastelen informaatiohyödykkeiden kaupallista piratismia mikrotaloustieteellisen mallin avulla. Informaatiohyödykkeistä laittomasti tehtyjen kopioiden tuotantokustannukset ovat pienet, ja miltei olemattomat silloin kun niitä levitetään esimerkiksi Internetissä. Koska piraattikopioilla on monta eri tuottajaa, niiden hinnan voitaisiin mikrotaloustieteen teorian perusteella olettaa laskevan melkein nollaan, ja jos näin kävisi, kaupallinen piratismi olisi mahdotonta. Mallissani selitän kaupallisen piratismin olemassaolon olettamalla, että piratismista saatavan rangaistuksen uhka riippuu siitä, kuinka monille kuluttajille piraatti tarjoaa laittomia hyödykkeitä, ja että se siksi vaikuttaa piraattikopioiden markkinoihin mainonnan kustannuksen tavoin. Kaupallisten piraattien kiinteiden kustannusten lisääminen on mallissani aina tekijänoikeuksien haltijan etujen mukaista, mutta ”mainonnan kustannuksen” lisääminen ei välttämättä ole, vaan se saattaa myös alentaa laillisten kopioiden myynnistä saatavia voittoja. Tämä tulos poikkeaa vastaavista aiemmista tuloksista sikäli, että se pätee vaikka tarkasteltuihin informaatiohyödykkeisiin ei liittyisi verkkovaikutuksia. Aiemmin ei-kaupallisen piratismin malleista on usein johdettu tulos, jonka mukaan informaatiohyödykkeen laittomat kopiot voivat kasvattaa laillisten kopioiden myynnistä saatavia voittoja jos laillisten kopioiden arvo niiden käyttäjille riippuu siitä, kuinka monet muut kuluttajat käyttävät samanlaista hyödykettä ja jos piraattikopioiden saatavuus lisää riittävästi laillisten kopioiden arvoa. Väitöskirjan viimeisessä pääluvussa yleistän mallini verkkotoimialoille, ja tutkin yleistämäni mallin avulla sitä, missä tapauksissa vastaava tulos pätee myös kaupalliseen piratismiin.

Studies on the Effects of Property Taxation, Rent Control and Housing Allowances

Tämä väitöskirja koostuu asuntomarkkinoiden taloustieteellistä analyysia esittelevästä johdantoluvusta ja kolmesta tutkimuksesta, joissa analysoidaan asuntomarkkinoihin vaikuttavia politiikkatoimenpiteitä. Luvussa 2 tutkitaan Suomen kiinteistöverojärjestelmän vaikutusta asuntorakentamiseen. Vuonna 2001 tehtiin uudistus, jonka myötä kunnat voivat verottaa rakentamatonta asuintonttia korkeammalla veroasteella kuin rakennettua tonttia. Maanomistajan rakentamispäätöksen teoreettisen mallin mukaan rakentamattoman tontin korotettu kiinteistöveron pitäisi nopeuttaa rakentamista, mutta toisaalta myös rakentamiseen investoitu rahamäärä saattaa muuttua. Asuintonttien kiinteistöverojen yleinen taso ei vaikuta maanomistajan käyttäytymiseen, sillä tontin verotusarvo ei riipu rakentamispäätöksestä. Vain rakentamattoman ja rakennetun tontin veroasteiden erolla on merkitystä. Empiiriset tulokset ovat sopusoinnussa teorian kanssa. Tulosten mukaan prosenttiyksikön nousu rakentamattoman ja rakennetun tontin veroasteiden erossa lisää omakotialoitusten määrää viidellä prosentilla lyhyellä aikavälillä. Luvussa 3 analysoidaan vuokrasääntelystä vuokralaisille aiheutuvia hyötyjä ja haittoja. Vuokrasäännellyissä asunnoissa asuvat kotitaloudet hyötyvät vuokrasääntelystä alhaisen vuokran muodossa. Heille saattaa kuitenkin koitua myös haittaa siitä, että toiveita vastaavan asunnon löytäminen on vuokrasääntelytilanteessa vaikeaa, koska vapaille asunnoille on suuri määrä ottajia. Vapaarahoitteisen vuokra-asuntokannan vuokrien sääntely purettiin Suomessa asteittain vuosina 1992–1995. Tutkimuksen empiiriset tulokset viittaavat siihen, että vuokrasääntelyn aiheuttamista suurista eroista halutun ja todellisen asuntokulutuksen välillä koituvat hyvinvointitappiot kumosivat merkittävän osan matalien vuokrien hyödyistä vuokralaisille. Luvussa 4 tutkitaan Suomen asumistukijärjestelmän kannustinvaikutuksia. Asumistuen määrää rajoittavat asunnon pinta-alalle ja neliövuokralle asetetut ylärajat. Neliövuokrarajoite voidaan tulkita asumisen laatua rajoittavana tekijänä. Tutkimuksen teoreettisessa osassa osoitetaan, että asumistukijärjestelmä luo vahvat kannustimet muuttaa asuntoihin, joissa pinta-ala- ja laaturajoitteet purevat. Empiiristen tulosten mukaan asumistukeen oikeutetut kotitaloudet eivät näytä reagoivan kannusteisiin. Tukeen oikeutettujen kotitalouksien asumisvalinnat suhteessa pinta-ala ja laaturajoitteisiin vastaavat muiden kotitalouksien valintoja ja asunnonvaihdon mahdollistama potentiaalinen asumistuen lisäys ei nosta muuttotodennäköisyyttä. Muuttamiseen liittyvät kustannukset ja vajavaiset tiedot tukijärjestelmästä saattavat selittää heikkoa reagointia asumistuen luomiin kannustimiin. Toinen mahdollinen selitys on asumistuen vajaakäyttö. Tutkimuksen mukaan vain 70–80 prosenttia asumistukeen oikeutetuista kotitalouksista nostaa tukea. Asumistuen hyödyntämisen todennäköisyys riippuu koulutustasosta, tuen määrästä ja tulo-odotuksista.

Modelling and Forecasting Property Rents and Returns (summary section only)

Recently, focus of real estate investment has expanded from the building-specific level to the aggregate portfolio level. The portfolio perspective requires investment analysis for real estate which is comparable with that of other asset classes, such as stocks and bonds. Thus, despite its distinctive features, such as heterogeneity, high unit value, illiquidity and the use of valuations to measure performance, real estate should not be considered in isolation. This means that techniques which are widely used for other assets classes can also be applied to real estate. An important part of investment strategies which support decisions on multi-asset portfolios is identifying the fundamentals of movements in property rents and returns, and predicting them on the basis of these fundamentals. The main objective of this thesis is to find the key drivers and the best methods for modelling and forecasting property rents and returns in markets which have experienced structural changes. The Finnish property market, which is a small European market with structural changes and limited property data, is used as a case study. The findings in the thesis show that is it possible to use modern econometric tools for modelling and forecasting property markets. The thesis consists of an introduction part and four essays. Essays 1 and 3 model Helsinki office rents and returns, and assess the suitability of alternative techniques for forecasting these series. Simple time series techniques are able to account for structural changes in the way markets operate, and thus provide the best forecasting tool. Theory-based econometric models, in particular error correction models, which are constrained by long-run information, are better for explaining past movements in rents and returns than for predicting their future movements. Essay 2 proceeds by examining the key drivers of rent movements for several property types in a number of Finnish property markets. The essay shows that commercial rents in local markets can be modelled using national macroeconomic variables and a panel approach. Finally, Essay 4 investigates whether forecasting models can be improved by accounting for asymmetric responses of office returns to the business cycle. The essay finds that the forecast performance of time series models can be improved by introducing asymmetries, and the improvement is sufficient to justify the extra computational time and effort associated with the application of these techniques.