GATA Transcription Factors in Tissue Homeostasis and Pathology of the Gastrointestinal Tract and Liver

Mammalian gastrointestinal tract and liver are self-renewing organs that are able to sustain themselves due to stem cells present in their tissues. In constant, inflammation-related epithelial damage, vigorous activation of stem cells may lead to their uncontrolled proliferation, and further, to cancer. GATA-4, GATA-5, and GATA-6 regulate cell proliferation and differentiation in many mammalian organs. Lack of GATA-4 or GATA-6 leads to defective endodermal development and cell differentiation. GATA-4 and GATA-5 are considered the ones with tumor suppressive functions, whereas GATA-6 is more related to tumor promotion. In the digestive system their roles in inflammation and tumor-related molecular pathways remain unclear. In this study, we examined the GATA-related molecular pathways involved in normal tissue organization and renewal and in inflammation-related epithelial repair in the gastrointestinal tract and liver. The overall purpose of this study was to elucidate the relation of GATA factors to gastrointestinal and hepatic disease pathology and to evaluate their possible clinical significance in tumor biology. The results indicated distinct expression patterns for GATA-4, GATA-5, and GATA-6 in the human and murine gastrointestinal tract and liver, and their involvement in the regulation of intestine-specific genes. GATA-5 was confined to the intestines of suckling mice, suggesting an association with postnatal enzymatic changes. GATA-4 was upregulated in bowel inflammation concomitantly with TGF-β signaling. In gastrointestinal tumors, GATA-4 was restricted to benign neoplasias of the stomach, while GATA-6 was detected especially at the invasive edges of malignant tumors throughout the gut. In the liver, GATA-4 was upregulated in pediatric tumors along with erythropoietin (Epo), which was detected also in the sera of tumor patients. Furthermore, GATA-4 was enhanced in areas of vigorous hepatic regeneration in patients with tyrosinemia type I. These results suggest a central role for GATA-4 in pediatric tumor biology of the liver. To conclude, GATA-4, GATA-5, and GATA-6 are associated with normal gastrointestinal and hepatic development and regeneration. The appearance of GATA-4 along with TGF-β-signaling in the inflammatory bowel suggests a protective role in the response to inflammation-related epithelial destruction. However, in extremely malignant pediatric liver tumors, GATA-4 function is unlikely to be tumor-suppressing, probably due to the nature of the very primitive multipotent tumor cells. GATA-4, along with its possible downstream factor Epo, could be utilized as novel hepatic tumor markers to supplement the present diagnostics. They could also serve a function in future biological therapies for aggressive pediatric tumors.

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.