Genetic studies on Finnish lupus erythematosus patients with cutaneous manifestations

Lupus erythematosus (LE) is a chronic, heterogeneous autoimmune disorder with abnormal immune responses, including production of autoantibodies and immune complexes. Clinical presentations of the disease range from mild cutaneous manifestations to a more generalised systemic involvement of internal organs. Cutaneous (CLE) forms are further subclassified into discoid LE (DLE), subacute cutaneous LE (SCLE) and acute cutaneous lupus erythematosus (ACLE), and may later progress to systemic disease (SLE). Both genetic and environmental factors contribute to the disease, although the precise aetiology is still elusive. Furthermore, complex gene-gene or gene-environment interactions may result in different subphenotypes of lupus. The genetic background of CLE is poorly known and only a few genes are confirmed, while the number of robust genetic associations in SLE exceeds 30. The aim of this thesis was to characterise the recruited patients clinically, and identify genetic variants conferring susceptibility to cutaneous variants of LE. Given that cutaneous and systemic disease may share underlying genetic factors, putative CLE candidate genes for genotyping were selected among those showing strong evidence of association in SLE. The correlation between relevant clinical manifestations and risk genotypes was investigated in order to find specific subphenotype associations. In addition, epistatic interactions in SLE were studied. Finally, the role of tissue degrading matrix metalloproteinases (MMP) in LE tissue injury was explored. These studies were conducted in Finnish case-control and family cohort, and Swedish case-control cohort. The clinical picture of the patients in terms of cutaneous, haematological and immunological findings resembled that described in the contemporary literature. However, the proportion of daily smokers was very high supporting the role of smoking in disease aetiology. The results confirmed that, even though clinically distinct entities, CLE and SLE share predisposing genetic factors. For the first time it was shown that known SLE susceptibility genes IRF5 and TYK2 also increase the risk of CLE. A tendency toward gene-gene interaction between these genes was found in SLE. As a remarkable novel finding, it was observed that ITGAM polymorphisms associated even more strongly to DLE than SLE, and the risk estimates were substantially higher than those reported for SLE. Several other recently identified SLE susceptibility genes showed signs of good or modest association especially in DLE. Subphenotype analyses indicated possible associations to clinical features, but marginally significant results reflected lack of sufficient power for these studies. Thorough immunohistochemical analyses of several MMPs demonstrated a role in epidermal changes and dermal tissue remodelling in diseased skin, and suggested that targeted action using selective MMP inhibitors may reduce lupus-induced damage in inflamed tissues. In conclusion, the results provide an insight into the genetics of CLE and demonstrate that genetic predisposition is at least in part shared between cutaneous and systemic variants of LE. This doctoral study has contributed IRF5, TYK2, ITGAM and several other novel genes to the so far short list of genes implicated in CLE susceptibility. Detailed examination of the function of these genes in CLE pathogenesis warrants further studies. Furthermore, the results support the need of subphenotype analysis with sample sizes large enough to reveal possible specific disease associations in order to better understand the heterogeneous nature and clinical specificities of the disease. Comprehensive analysis of clinical data suggests that smoking is an environmental triggering factor.

Detection of renal dysfunction during and after anaesthesia and surgery - evaluation of the influence of inorganic fluoride, ketorolac and clonidine

Drugs and surgical techniques may have harmful renal effects during the perioperative period. Traditional biomarkers are often insensitive to minor renal changes, but novel biomarkers may more accurately detect disturbances in glomerular and tubular function and integrity. The purpose of this study was first, to evaluate the renal effects of ketorolac and clonidine during inhalation anesthesia with sevoflurane and isoflurane, and secondly, to evaluate the effect of tobacco smoking on the production of inorganic fluoride (F-) following enflurane and sevoflurane anesthesia as well as to determine the effect of F- on renal function and cellular integrity in surgical patients. A total of 143 patients undergoing either conventional (n = 75) or endoscopic (n = 68) inpatient surgery were enrolled in four studies. The ketorolac and clonidine studies were prospective, randomized, placebo controlled and double-blinded, while the cigarette smoking studies were prospective cohort studies with two parallel groups. As a sign of proximal tubular deterioration, a similar transient increase in urine N-acetyl-beta-D-glucosaminidase/creatinine (U-NAG/crea) was noted in both the ketorolac group and in the controls (baseline vs. at two hours of anesthesia, p = 0.015) with a 3.3 minimum alveolar concentration hour sevoflurane anesthesia. Uncorrelated U-NAG increased above the maximum concentration measured from healthy volunteers (6.1 units/l) in 5/15 patients with ketorolac and in none of the controls (p = 0.042). As a sign of proximal tubular deterioration, U-glutathione transferase-alpha/crea (U-GST-alpha/crea) increased in both groups at two hours after anesthesia but a more significant increase was noted in the patients with ketorolac. U-GST-alpha/crea increased above the maximum ratio measured from healthy volunteers in 7/15 patients with ketorolac and in 3/15 controls. Clonidine diminished the activation of the renin-angiotensin aldosterone system during pneumoperitoneum; urine output was better preserved in the patients treated with clonidine (1/15 patients developed oliguria) than in the controls (8/15 developed oliguria (p=0.005)). Most patients with pneumoperitoneum and isoflurane anesthesia developed a transient proximal tubular deterioration, as U-NAG increased above 6.1 units/L in 11/15 patients with clonidine and in 7/15 controls. In the patients receiving clonidine treatment, the median of U-NAG/crea was higher than in the controls at 60 minutes of pneumoperitoneum (p = 0.01), suggesting that clonidine seems to worsen proximal tubular deterioration. Smoking induced the metabolism of enflurane, but the renal function remained intact in both the smokers and the non-smokers with enflurane anesthesia. On the contrary, smoking did not induce sevoflurane metabolism, but glomerular function decreased in 4/25 non-smokers and in 7/25 smokers with sevoflurane anesthesia. All five patients with S-F- ≥ 40 micromol/L, but only 6/45 with S-F- less than 40 micromol/L (p = 0.001), developed a S-tumor associated trypsin inhibitor concentration above 3 nmol/L as a sign of glomerular dysfunction. As a sign of proximal tubulus deterioration, U-beta 2-microglobulin increased in 2/5 patients with S-F- over 40 micromol/L compared to 2/45 patients with the highest S-F- less than 40 micromol/L (p = 0.005). To conclude, sevoflurane anesthesia may cause a transient proximal tubular deterioration which may be worsened by a co-administration of ketorolac. Clonidine premedication prevents the activation of the renin-angiotensin aldosterone system and preserves normal urine output, but may be harmful for proximal tubules during pneumoperitoneum. Smoking induces the metabolism of enflurane but not that of sevoflurane. Serum F- of 40 micromol/L or higher may induce glomerular dysfunction and proximal tubulus deterioration in patients with sevoflurane anesthesia. The novel renal biomarkers warrant further studies in order to establish reference values for surgical patients having inhalation anesthesia.

Irradiation-mediated tailoring of carbon nanotubes

The ever-increasing demand for faster computers in various areas, ranging from entertaining electronics to computational science, is pushing the semiconductor industry towards its limits on decreasing the sizes of electronic devices based on conventional materials. According to the famous law by Gordon E. Moore, a co-founder of the world s largest semiconductor company Intel, the transistor sizes should decrease to the atomic level during the next few decades to maintain the present rate of increase in the computational power. As leakage currents become a problem for traditional silicon-based devices already at sizes in the nanometer scale, an approach other than further miniaturization is needed to accomplish the needs of the future electronics. A relatively recently proposed possibility for further progress in electronics is to replace silicon with carbon, another element from the same group in the periodic table. Carbon is an especially interesting material for nanometer-sized devices because it forms naturally different nanostructures. Furthermore, some of these structures have unique properties. The most widely suggested allotrope of carbon to be used for electronics is a tubular molecule having an atomic structure resembling that of graphite. These carbon nanotubes are popular both among scientists and in industry because of a wide list of exciting properties. For example, carbon nanotubes are electronically unique and have uncommonly high strength versus mass ratio, which have resulted in a multitude of proposed applications in several fields. In fact, due to some remaining difficulties regarding large-scale production of nanotube-based electronic devices, fields other than electronics have been faster to develop profitable nanotube applications. In this thesis, the possibility of using low-energy ion irradiation to ease the route towards nanotube applications is studied through atomistic simulations on different levels of theory. Specifically, molecular dynamic simulations with analytical interaction models are used to follow the irradiation process of nanotubes to introduce different impurity atoms into these structures, in order to gain control on their electronic character. Ion irradiation is shown to be a very efficient method to replace carbon atoms with boron or nitrogen impurities in single-walled nanotubes. Furthermore, potassium irradiation of multi-walled and fullerene-filled nanotubes is demonstrated to result in small potassium clusters in the hollow parts of these structures. Molecular dynamic simulations are further used to give an example on using irradiation to improve contacts between a nanotube and a silicon substrate. Methods based on the density-functional theory are used to gain insight on the defect structures inevitably created during the irradiation. Finally, a new simulation code utilizing the kinetic Monte Carlo method is introduced to follow the time evolution of irradiation-induced defects on carbon nanotubes on macroscopic time scales. Overall, the molecular dynamic simulations presented in this thesis show that ion irradiation is a promisingmethod for tailoring the nanotube properties in a controlled manner. The calculations made with density-functional-theory based methods indicate that it is energetically favorable for even relatively large defects to transform to keep the atomic configuration as close to the pristine nanotube as possible. The kinetic Monte Carlo studies reveal that elevated temperatures during the processing enhance the self-healing of nanotubes significantly, ensuring low defect concentrations after the treatment with energetic ions. Thereby, nanotubes can retain their desired properties also after the irradiation. Throughout the thesis, atomistic simulations combining different levels of theory are demonstrated to be an important tool for determining the optimal conditions for irradiation experiments, because the atomic-scale processes at short time scales are extremely difficult to study by any other means.

Towards a United States of Africa? Combining Zambian and AU level debate.

Globalisaatio on luonut uuden maailmanjärjestelmän jonka myötä yksittäisten valtioiden vaikutusvalta on vähentynyt entisestään. Tämä pitää paikkansa erityisesti kehittyvien maiden kohdalla, esimerkiksi Afrikassa. Afrikka on pyrkinyt taistelemaan globalisaation tuomia negatiivisia vaikutuksia vastaan alueellistumisen ja maanosan yhtenäisyyttä ajavien hankkeiden kautta jo vuosikymmenien ajan, mutta toistaiseksi tulokset eivät ole olleet vakuttavia. Tällä hetkellä Afrikan Unionissa keskustellaan hankkeesta muodostaa Afrikan Yhdysvallat. Aiemmista hankkeista poiketen tämän uuden aloitteen ajatus perustuu ylikansallisuudelle, jossa yksittäiset valtiot luovuttavat valtaansa ylikansallisille elimille, kuten Afrikan Unionin hallitukselle. Näin ollen on tärkeää tarkastella aloitetta Afrikan Yhdysvaltojen perustamiseksi ja arvioida, voisiko tällainen ylikansallinen organisaatio auttaa Afrikkaa kääntämään globalisaation haittavaikutukset myönteisiksi. Tämä Pro Gradu-tutkielma väittää sen olevan mahdollista, mutta vain siinä tapauksessa että Afrikka on valmis hyväksymään yhtenäisyyden rajoitukset. Aiemman tutkimuksen vähyyden vuoksi on myös tarpeen tutkia Afrikan Yhdysvalloista kansallisilla tasoilla käytävää keskustelua. Tämän vuoksi tässä tutkielmassa painotetaan esimerkkimaa Sambian kautta yhden Afrikan Unionin jäsenmaan keskinäistä keskustelua aiheesta ja verrataan sitä Afrikan Unionin tason keskusteluun. Tutkielma sisältää kirjallisuuskatsauksen sekä tapaustutkimuksen. Tutkimusaineisto koostuu sambialaisista sanomalehtiotteista sekä Sambian valtion ja Afrikan Unionin virallisista asiakirjoista. Pääasiallisena tutkimusmenetelmänä on laadullinen sisällönanalyysi. Teoreettinen viitekehys perustuu afrikkalaisen valtion ja kansalaisyhteiskunnan, alueellistumisen, globalisaation hallinnan, pan-afrikkalaisuuden ja poliittisen integraation teorioihin sekä historialliseen katsaukseen Afrikan yhtenäisyydestä. Perimmäisenä tarkoituksena on lisätä ymmärrystä afrikkalaisesta valtiosta ja politiikasta. Tutkimuksen tulosten mukaan on havaittavissa aukko valtioiden virallisten toimijoiden näkemysten ja kansalaisyhteiskunnan huolenaiheiden välillä. Viralliset toimijat näyttävät olevan kansalaisyhteiskuntaa vahvemmin Afrikan Yhdysvaltojen kannalla. Virallisten toimijoiden korostaessa Afrikan aatteellista yhtenäisyyttä kansalaisyhteiskunta on huolissaan sen toteutumisesta käytännössä. Esiin nousee myös kysymys 'afrikkalaisesta' identiteetistä ja kansalaisuudesta sekä kommunikaatiosta valtion ja kansalaisten välillä.

Word order and tonal shape in the production of focus in short Finnish utterances

This paper presents results from a study on the production of Finnish prosody. The effect of word order and the tonal shape in the production of Finnish prosody was studied as produced by 8 native Finnish speakers. Predictions formulated with regard to results from an earlier study pertaining to the perception of promi- nence were tested. These predictions had to do with the tonal shape of the utterances in the form of a flat hat pattern and the effect of word order on the so called top-line declination within an adver- bial phrase in the utterances. The results from the experiment give support to the following claims: the temporal domain of prosodic focus is the whole utterance, word order reversal from unmarked to marked has an effect on the production of prosody, and the pro- duction of the tonal aspects of focus in Finnish follows a basic flat hat pattern. That is the prominence of a word can be produced by an f 0 rise or a fall, depending on the location of the word in an utterance. The basic accentual shape of a Finnish word is then not a pointed rise/fall hat shape as claimed before since it can vary depending on the syllable structure and the position within an ut- terance.

Luonnonhoitopellot maatalousympäristön luonnon monimuotoisuuden edistämisessä

Luonnonhoitopellot lisättiin uutena vapaaehtoisena toimenpiteenä maatalouden ympäristötukeen vuonna 2009. Luonnonhoitopeltoihin kuuluvat monivuotiset nurmipellot sekä niitty-, riista- ja maisemakasveilla kylvetyt pellot. Toimenpiteen avulla pyritään suojelemaan ja lisäämään maatalousympäristön luonnon monimuotoisuutta sekä muun muassa vähentämään maatalouden ravinnehuuhtoumia. Vuonna 2010 luonnonhoitopeltoja oli yli seitsemän prosenttia Suomen viljelyalasta. Luonnonhoitopeltojen ympäristövaikutusten arvioiminen ja toimenpiteen kehittäminen on tärkeää, jotta toimenpiteeseen käytettävät varat eivät valu hukkaan. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millainen merkitys luonnonhoitopelloilla on maatalousympäristön monimuotoisuuden kannalta; millaiset luonnonhoitopellot ovat monimuotoisuuden kannalta arvokkaimpia; ja kuinka toimenpidettä kannattaa kehittää. Kysymyksiin pyrittiin vastaamaan tutkimalla putkilokasvilajistoa, -lajirikkautta ja kasvillisuuden rakennetta erilaisilla luonnonhoitopelloilla, sekä vertaamalla luonnonhoitopeltojen kasvillisuutta pientareiden ja niittyjen kasvillisuuteen. Maastotyö luonnonhoitopelloilla tehtiin kesällä 2010 Uudenmaan ja Pohjois-Pohjanmaan ELY-keskusalueilla. Lisäksi tutkimuslohkoista kerättiin tietoja viljelijäkyselyn kautta. Niittypellot osoittautuivat tutkimuksessa lajirikkaimmaksi luonnonhoitopeltotyypiksi, mikä selittynee lähinnä sillä, että ne kylvetään heikosti kilpailukykyisellä siemenseoksella. Nurmi- ja niittypelloilla lohkon viljavuus korreloi negatiivisesti lajirikkauden kanssa. Lajikoostumukseltaan kaikki luonnonhoitopellot eroavat toisistaan sekä maatalousympäristön puoliluonnontilaisista elinympäristöistä, ja lisäävät siten monimuotoisuutta maisematasolla. Luonnonhoitopeltojen lajisto ei ole kuitenkaan suojelun kannalta erityisen arvokasta. Toimenpiteen maatalousympäristöä rikastuttavaa vaikutusta vähentää, että tällä hetkellä valtaosa luonnonhoitopelloista on monivuotisia nurmipeltoja. Luonnonhoitopeltojen siemenseoksia kehittämällä, perustamis- ja hoitomenetelmiä tutkimalla ja neuvontaan panostamalla voidaan lisätä luonnonhoitopeltojen arvoa niin luonnon, viljelijän kuin yhteiskunnankin kannalta.

"But we are dong it!" Ghanalaisen Hon kunnan naisvaltuutettujen työssään kohtaamat haasteet

Tässä tutkielmassa kuvataan tekijöitä, jotka haittaavat naisten toimintaa kunnanvaltuutettuina tehokkaalla tai naisten itsensä haluamalla tavalla sekä vaikuttavat heidän mahdollisuuksiinsa vaikuttaa päätöksentekoon Ghanan paikallishallinnossa. Tutkimuksessa analysoidaan sekä paikallishallintoon nimitettyjen että vaaleilla valittujen naisten asemaa valtuutettuina, mitä aiemmissa tutkimuksissa Ghanan paikallishallinnosta ei ole tehty. Ghanassa nimittäin 30 prosenttia kunnanvaltuutetuista nimitetään tehtäväänsä. Lopulta tutkimuksessa analysoidaan nimitettyjen ja vaaleilla valittujen naisvaltuutettujen mahdollisuuksia edustaa halutessaan naisten intressejä. Hon kunnanvaltuuston tapaus oli erittäin kiinnostava, sillä vuonna 2006 naisten osuus kunnanvaltuutetuista nousi 35,7 prosenttiin. Aiemmin naisia oli ollut valtuustossa huomattavasti vähemmän. Tutkimusta varten tehtiin kenttätyötä Ghanassa. Tutkimus perustuu 16 Hon kunnanvaltuutetun haastatteluun ja kunnan pormestarin kanssa käytyyn keskusteluun. Kartoitan Hon kunnanvaltuuston naisvaltuutettujen toimintaan vaikuttavia tekijöitä ja naisedustajien työssä kohtaamia esteitä sekä naisvaltuutettujen omien kokemusten että miespuolisten kunnanvaltuutettujen näkemysten kautta. Tutkimustulokset osoittivat, että naisvaltuutetut kohtasivat työssään monia haasteita. Moni esteistä oli yhdistettävissä toimimattomiin rakenteisiin, miehisiin normeihin ja käytäntöihin sekä toisaalta naisten miehiä huonompaan sosiaaliseen asemaan. Esimerkiksi liikkuminen vaalialueella ja jopa kokouksiin saapuminen olijoillekin naisille suuri haaste. Myös paikallisten ihmisten vaatimukset saada henkilökohtaista rahallista hyötyä valtuutetuilta nousivat esiin naisten esteenä. Toisaalta näkemysten esittäminen kokouksissa vaikutti naisille ongelmalliselta eli huomio kiinnittyi naisten poliittiseen kokemattomuuteen sekä valtuuston institutionaaliseen kulttuuriin. Nimitettyjen naisten asema kunnanvaltuustossa paljastui erilaiseksi kuin vaaleilla valittujen naisedustajien. Nimitettyjen edustajien järjestelmä, jota on perusteltu mahdollisuutena lisätä naisten intressien edustusta paikallishallinnossa, näyttäytyi tutkimusten tulosten perusteella kyseenalaisena keinona lisätä naisten edustusta paikallishallinnossa. Nimitettyjä valtuutettuja ei esimerkiksi nähty legitiimeinä ihmisten edustajina paikallishallinnossa vaan heidän katsottiin edistävän puolueensa intressejä, ei paikallisten ihmisten. Nimitettyjen edustajien järjestelmä myös paljastui paikalliselle poliittiselle eliitille suosiolliseksi järjestelmäksi valita kiintiön kautta edustajiksi itselleen, ei paikallisille ihmisille tai paikallisille naisille, sopivia edustajia.

Kaupunkipurot Helsingissä - Veden laatu vuonna 2004

In recent years urban hydrology and individual urban streams have been in focus and subjects to research also in Helsinki. However, until now there has been lack of research covering simultaneously the whole area of the city of Helsinki. The aim of this study was to find out the general state of water quality in small urban streams in the city of Helsinki. 21 streams were studied: Mätäjoki, Korppaanoja, Mätäpuro, Näsinoja-Tuomarinkylänoja, Tuomarinkartanonpuro, Kumpulanpuro, Tapaninkylänpuro, Tapaninvainionpuro, Puistolanpuro, Longinoja, Säynäslahdenpuro, Viikinoja, Porolahdenpuro, Mustapuro, Marjaniemenpuro, Mellunkylänpuro, Vuosaarenpuro, Rastilanpuro, Ramsinkannaksenpuro, Skatanpuro and Yliskylänpuro. Water samples were collected from 48 sampling points, each stream having at least one point. Four water samples were collected from each point, sampling periods being 9.-11.2., 26.-28.4., 29.6.-1.7. and 25.-27.10.2004. Field measurements associated with water sampling included water temperature, oxygen concentration, pH and electrical conductivity. Water samples were analysed in the Laboratory of Physical Geography in the University of Helsinki and in the Environmental Laboratory of the City of Helsinki Environment Centre for following properties: suspended solids, dissolved substances, alkalinity, principal anions and cations (Na+, K+, Mg2+, Ca2+, F-, Cl-, NO3-, PO43- and SO42-), colour, turbidity, biological and chemical oxygen demand (BOD7 and CODMn-values), nutrient concentrations and bacterial indicators of hygienic quality. The main water quality issues found in this study were low oxygen levels in many streams and poor hygienic quality at least occasionally. E.g. in summer oxygen levels were under 60 % in every stream. Amount of total dissolved substances and nutrients were high in some of the streams studied. Compared to other Finnish streams the values of alkalinity and pH were higher. Although these problems were common, the variation between different streams and sampling points was significant. This was probably due to local conditions. Best overall water quality was found in Mätäpuro and Tuomarinkartanonpuro streams. Seasonal variation was evident in almost all water quality properties. For example the total amount of dissolved substances was largest in winter and decreased during the year. Colour and turbidity were smallest in winter and increased towards the end of the year. The same was true for suspended solids, which had smallest concentration in winter and greatest in autumn. It must be kept in mind that the spring samples were collected after the spring flood otherwise the largest suspended solid concentrations would have been expected in spring. Finnish general water quality classification was used to assess the quality of urban stream waters. Its suitability for small urban streams is not, however, completely trouble-free. This classification does not take into account the quick changes in such small streams but evaluates only the yearly mean values. This can oversimplify the picture of the water quality situation in the streams. Also in order to better reflect the urban environment the analysed water quality properties should also include total dissolved substances and e.g. concentrations of chloride and sodium.