Myotonic dystrophy type 2 (DM2) : Diagnostic methods and molecular pathology

Myotonic dystrophies type 1 (DM1) and type 2 (DM2) are the most common forms of muscular dystrophy affecting adults. They are autosomal dominant diseases caused by microsatellite tri- or tetranucleotide repeat expansion mutations in transcribed but not translated gene regions. The mutant RNA accumulates in nuclei disturbing the expression of several genes. The more recently identified DM2 disease is less well known, yet more than 300 patients have been confirmed in Finland thus far, and the true number is believed to be much higher. DM1 and DM2 share some features in general clinical presentation and molecular pathology, yet they show distinctive differences, including disease severity and differential muscle and fiber type involvement. However, the molecular differences underlying DM1 and DM2 muscle pathology are not well understood. Although the primary tissue affected is muscle, both DMs show a multisystemic phenotype due to wide expression of the mutation-carrying genes. DM2 is particularly intriguing, as it shows an incredibly wide spectrum of clinical manifestations. For this reason, it constitutes a real diagnostic challenge. The core symptoms in DM2 include proximal muscle weakness, muscle pain, myotonia, cataracts, cardiac conduction defects and endocrinological disturbations; however, none of these is mandatory for the disease. Myalgic pains may be the most disabling symptom for decades, sometimes leading to incapacity for work. In addition, DM2 may cause major socio-economical consequences for the patient, if not diagnosed, due to misunderstanding and false stigmatization. In this thesis work, we have (I) improved DM2 differential diagnostics based on muscle biopsy, and (II) described abnormalities in mRNA and protein expression in DM1 and DM2 patient skeletal muscles, showing partial differences between the two diseases, which may contribute to muscle pathology in these diseases. This is the first description of histopathological differences between DM1 and DM2, which can be used in differential diagnostics. Two novel high-resolution applications of in situ -hybridization have been described, which can be used for direct visualization of the DM2 mutation in muscle biopsy sections, or mutation size determination on extended DNA-fibers. By measuring protein and mRNA expression in the samples, differential changes in expression patterns affecting contractile proteins, other structural proteins and calcium handling proteins in DM2 compared to DM1 were found. The dysregulation at mRNA level was caused by altered transciption and abnormal splicing. The findings reported here indicate that the extent of aberrant splicing is higher in DM2 compared to DM1. In addition, the described abnormalities to some extent correlate to the differences in fiber type involvement in the two disorders.

T-type calcium channel:from physiological function to therapeutical targeting – Exploring neuronal development

Tämän tutkimuksen tarkoitus oli tutkia T-tyypin kalsiumkanavan toimintaa ja sen mahdollista roolia neuronaalisten kantasolujen migraatiossa. T-tyypin kalsiumkanavan tehtävän kehittyneissä aivoissa tiedetään olevan elektroenkefalografisten oskillaatioiden tuottaminen. Nämä taas ovat eräiden fysiologisten ja patofysiologisten tapahtumien säätelyssä avainasemassa. Tällaisia tapahtumia ovat uni, muisti, oppiminen ja epileptiset poissaolokohtaukset. Näiden lisäksi T-tyypin kalsiumkanavalla on myös periferaalisia vaikutuksia, mutta tämä tutkielma keskittyy sen neuronaalisiin toimintoihin. Tämän matalan jännitteen säätelemän kanavan toiminta neurogeneesin aikana on vähemmän tutkittua ja tunnettua kuin sen vaikutukset kehittyneissä aivoissa. T-tyypin kalsiumkanavan tiedetään edistävän kantasolujen proliferaatiota ja erilaistumista neurogeneesiksen aikana, mutta vaikutukset niiden migraatioon ovat vähemmän tunnetut. Tämä tutkimus näyttää T-tyypin kalsiumkanavan todennäköisesti osallistuvan neuronaaliseen migraatioon hiiren alkion subventrikkeli alueelta eristetyillä kanta- tai progeniittorisoluilla tehdyissä kokeissa. Selektiiviset T-tyypin kalsiumkanavan antagonistit, etosuksimidi, nikkeli ja skorpionitoksiini, kurtoxin hidastivat migraatiota erilaistuvissa progeniittorisoluissa. Tämä tutkimus koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osasta. Tämän tutkimuksen toinen tarkoitus oli esitellä vaihtoehtoinen lähestymistapa invasiiviselle kantasoluterapialle, joka vaatii kantasolujen viljelyä ja siirtämistä ihmiseen. Tämä toinen tapa on endogeenisten kantasolujen eiinvasiivinen stimulointi, jolla ne saadaan migratoitumaan kohdekudokseen, erilaistumaan siellä ja tehtävänsä suoritettuaan lopettamaan jakaantumisen. Non-invasiivinen kantasoluterapia on vasta tiensä alussa, ja tarvitsee farmakologista osaamista kehittyäkseen. Joitain onnistuneita ei-invasiivisia hoitoja on jo tehty selkärangan vaurioiden korjaamisessa. Vastaavanlaisia menetelmiä voitaisiin käyttää myös keskushermoston vaurioiden ja neurodegeneratiivisten sairauksien hoidossa. Näiden menetelmien kehittäminen vaatii endogeenisten kantasoluja inhiboivien ja indusoivien mekanismien tuntemista. Yksi tärkeä kantasolujen erilaistumista stimuloiva tekijä on kalsiumioni. Jänniteherkät kalsiumkanavat osallistuvat kaikkiin neurogeneesiksen eri vaiheisiin. T-tyypin kalsiumkanava, joka ekspressoituu suuressa määrin keskushermoston kehityksen alkuvaiheessa ja vähenee neuronaalisen kehityksen edetessä, saattaa olla oleellisessa asemassa progeniittorisolujen ohjaamisessa.

Veden ja järvisedimenttien laatu Vihtamonjoen valuma-alueella Sotkamossa

The study area, Vihtamonjoki catchment area, is 55 square kilometres and a third of it has been ditched. The largest ditchings have been done in years 1959-1970. The water system in the catchment area builds up of several lake basins, brooks and rivers. This study tries to discover the water quality at present. It also tries to determine the sedimentation rate and the changes on the sediment quality during the past decades. The water samples were collected in August 2003 and in March 2004 from several places in the catchment area. On March 2004 the sediment samples were collected from four lake basins. Organic matter, total phosphorus, iron, manganese, Fe/Mn-ratio, zinc and copper were determined from sediment samples. The water quality was determined by electric conductivity, alkalinity, pH, oxygen content and the content of sodium, potassium, magnesium, calcium, sulphate, chlorine and fluoride. Also the nutrients, nitrate, ammonium and phosphate, were determined. Chemical analyses and loss on ignition analyses showed clear changes in sediment quality in samples taken from 15-25 cm depth, thus showing the time of the ditching. In most cases the forest ditching had caused increase in mineral matter, iron, zinc and copper and decrease in total phosphorus and organic matter. Sedimentation rates vary between 4,1 to 6,7 mm/year in lakes after the forest ditching. Sedimentation rates have probably increased due to the forest ditching. The Fe/Mn-ratio shows that there has been a lack of oxygen in the lakes for some years after the forest ditching. The water quality proved to be normal in the Vihtamonjoki catchment area. Oxygen content in March 2004 pointed to the conclusion that there might be lack of oxygen in winter. Other analysis showed the water quality to be typical for the Kainuu area.