Kymmenen teollisesti merkittävän puulajin kuoriuutteiden mahdollisuudet tuholaistorjunnassa

Metsäteollisuudesta kertyy vuosittain suuria määriä ylijäämämateriaalia, kuten puun kuorta ja oksia.Ylimääräinen aines käytetään pääasiassa energiantuotantoon, mutta uusia soveltamismahdollisuuksia kaivataan. Kuoren on havaittu olevan potentiaalinen lähde monille bioaktiivisille yhdisteille, joille olisi käyttöä esimerkiksi lääke- ja kemianteollisuudessa sekä maa-, metsä- ja puutarhatuotannon tuholaistorjunnassa. Tutkimus on osa Euroopan Unionin rahoittamaa ForestSpeCs-projektia, jonka tarkoituksena on selvittää metsäteollisuuden ylijäämämateriaalien vaihtoehtoisia käyttötapoja. Valittujen kymmenen teollisesti merkittävän pohjoisen puulajin (Abies nephrolepis, Betula pendula, Larix decidua, L. gmelinii, L. sibirica, Picea abies, P. ajanensis, P. pumila, Pinus sylvestris, Populus tremula) kuoresta uutettujen aineiden soveltuvuutta syönninestoaineeksi testattiin kaaliperhosen (Pieris brassicae L.) ja krysanteemiyökkösen (Spodoptera littoralis Boisduval) toukilla sekä osittain sinappikuoriaisella (Phaedon cochloreae Fabricius) ja idänlehtikuoriaisella (Agelastica alni L.). Uutteet valmistettiin yhteistyössä projektin ryhmien avulla tai itsenäisesti erilaisin menetelmin. Testaukset tehtiin laboratorio-oloissa käyttäen lehtikiekkojen valintabiotestiä sekä karkeilla uutteilla että niistä erotelluilla yksittäisillä yhdisteillä. Tehdyistä mittauksista laskettiin syönninestoindeksit (FDI). Tulosten perusteella lähes kaikki testatut uutteet vaikuttivat ainakin jossain määrin kohdehyönteisen syöntikäyttäytymiseen. Hieman yli puolet kaaliperhosella testatuista 46 uutteesta aiheuttivat yli 50 % syönnineston eli kaaliperhonen suosi kontrollilehtiä uutteella käsiteltyjä todennäköisemmin. Krysanteemiyökkösellä yli 50 %:n syönnineston aiheuttivat vain seitsemän testatuista 56 uutteesta. Lisäksi kolme uutetta lisäsi käsiteltyjen kiekkojen syöntiä merkittävästi. Idänlehtikuoriaistoukat ja -aikuiset karttoivat erityisesti abietiinihapolla käsiteltyjä lehtiä. Sinappikuoriaisella testatut uutteet toimivat myös lupaavasti. Testattujen puulajien kuoresta on mahdollista uuttaa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, mutta tuholaistorjunnan kannalta oikeiden pitoisuuksien ja tehokkaiden uuttomenetelmien löytäminen vaatii jatkotutkimuksia. Kuoren sisältämien yhdisteiden laatu ja määrä vaihtelevat monien tekijöiden, kuten ympäristön ja genetiikan vaikutuksesta. Hyönteisten sietokyky vaihtelee myös paljon lajeittain ja yksilöidenkin välillä on eroja. Uutteista valmistettavia torjunta-aineita olisi kuitenkin mahdollista sisällyttää esimerkiksi integroituun torjuntaan muiden menetelmien rinnalle tulevaisuudessa.

Identification of collagenolytic MMP networks as potential biomarkers in progressive chronic periodontitis subjects and MMP-8 null allele model

Chronic periodontitis results from a complex aetiology, including the formation of a subgingival biofilm and the elicitation of the host s immune and inflammatory response. The hallmark of chronic periodontitis is alveolar bone loss and soft periodontal tissue destruction. Evidence supports that periodontitis progresses in dynamic states of exacerbation and remission or quiescence. The major clinical approach to identify disease progression is the tolerance method, based on sequential probing. Collagen degradation is one of the key events in periodontal destructive lesions. Matrix metalloproteinase (MMP)-8 and MMP-13 are the primary collagenolytic MMPs that are associated with the severity of periodontal inflammation and disease, either by a direct breakdown of the collagenised matrix or by the processing of non-matrix bioactive substrates. Despite the numerous host mediators that have been proposed as potential biomarkers for chronic periodontitis, they reflect inflammation rather than the loss of periodontal attachment. The aim of the present study was to determine the key molecular MMP-8 and -13 interactions in gingival crevicular fluid (GCF) and gingival tissue from progressive periodontitis lesions and MMP-8 null allele mouse model. In study (I), GCF and gingival biopsies from active and inactive sites of chronic periodontitis patients, which were determined clinically by the tolerance method, and healthy GCF were analysed for MMP-13 and tissue inhibitor of matrix metalloproteinases (TIMP)-1. Chronic periodontitis was characterised by increased MMP-13 levels and the active sites showed a tendency of decreased TIMP-1 levels associated with increments of MMP-13 and total protein concentration compared to inactive sites. In study (II), we investigated whether MMP-13 activity was associated with TIMP-1, bone collagen breakdown through ICTP levels, as well as the activation rate of MMP-9 in destructive lesions. The active sites demonstrated increased GCF ICTP levels as well as lowered TIMP-1 detection along with elevated MMP-13 activity. MMP-9 activation rate was enhanced by MMP-13 in diseased gingival tissue. In study (III), we analysed the potential association between the levels, molecular forms, isoenzyme distribution and degree of activation of MMP-8, MMP-14, MPO and the inhibitor TIMP-1 in GCF from periodontitis progressive patients at baseline and after periodontal therapy. A positive correlation was found for MPO/MMP-8 and their levels associated with progression episodes and treatment response. Because MMP-8 is activated by hypochlorous acid in vitro, our results suggested an interaction between the MPO oxidative pathway and MMP-8 activation in GCF. Finally, in study (IV), on the basis of the previous finding that MMP-8-deficient mice showed impaired neutrophil responses and severe alveolar bone loss, we aimed to characterise the detection patterns of LIX/CXCL5, SDF-1/CXCL12 and RANKL in P. gingivalis-induced experimental periodontitis and in the MMP-8-/- murine model. The detection of neutrophil-chemoattractant LIX/CXCL5 was restricted to the oral-periodontal interface and its levels were reduced in infected MMP-8 null mice vs. wild type mice, whereas the detection of SDF-1/CXCL12 and RANKL in periodontal tissues increased in experimentally-induced periodontitis, irrespectively from the genotype. Accordingly, MMP-8 might regulate LIX/CXCL5 levels by undetermined mechanisms, and SDF-1/CXCL12 and RANKL might promote the development and/or progression of periodontitis.