Novel surgical and imaging methods of the middle ear and temporal bone

Välikorvaleikkauksiin usein liittyvän välikorvan ja kuuloluuketjun kirurgisen rekonstruktion tavoitteena on luoda olosuhteet, jotka mahdollistavat hyvän kuulon sekä välikorvan säilymisen tulehduksettomana ja ilmapitoisena. Välikorvan rekonstruktiossa on käytetty implanttimateriaaleina perinteisesti potilaan omia kudoksia sekä tarvittaessa erilaisia hajoamattomia biomateriaaleja, mm. titaania ja silikonia. Ongelmana biomateriaalien käytössä voi olla bakteerien adherenssi eli tarttuminen vieraan materiaalin pintaan, mikä saattaa johtaa biofilmin muodostumiseen. Tämä voi aiheuttaa kroonisen, huonosti antibiootteihin reagoivan infektion kudoksessa, mikä usein käytännössä johtaa uusintaleikkaukseen ja implantin poistoon. Maitohappo- ja glykolihappopohjaiset biologisesti hajoavat polymeerit ovat olleet kliinisessä käytössä jo vuosikymmeniä. Niitä on käytetty erityisesti tukimateriaaleina mm. ortopediassa sekä kasvo- ja leukakirurgiassa. Niitä ei ole toistaiseksi käytetty välikorvakirurgiassa. Korvan kuvantamiseen käytetään ensisijaisesti tietokonetomografiaa (TT). TT-tutkimuksen ongelmana on potilaan altistuminen suhteellisen korkealle sädeannokselle, joka kasvaa kumulatiivisesti, jos kuvaus joudutaan toistamaan. Väitöskirjatyö selvittää uuden, aiemmin kliinisessä työssä rutiinisti lähinnä hampaiston ja kasvojen alueen kuvantamiseen käytetyn rajoitetun kartiokeila-TT:n soveltuvuutta korvan alueen kuvantamiseen. Väitöskirjan kahdessa ensimmäisessä osatyössä tutkittiin ja verrattiin kahden kroonisia ja postoperatiivisia korvainfektioita aiheuttavan bakteerin, Staphylococcus aureuksen ja Pseudomonas aeruginosan, in vitro adherenssia titaanin, silikonin ja kahden eri biohajoavan polymeerin (PLGA) pintaan. Lisäksi tutkittiin materiaalien albumiinipinnoituksen vaikutusta adherenssiin. Kolmannessa osatyössä tutkittiin eläinmallissa PLGA:n biokompatibiliteettia eli kudosyhteensopivuutta kokeellisessa välikorvakirurgiassa. Chinchillojen välikorviin istutettiin PLGA-materiaalia, eläimiä seurattiin, ja ne lopetettiin 6 kk:n kuluttua operaatiosta. Biokompatibiliteetin arviointi perustui kliinisiin havaintoihin sekä kudosnäytteisiin. Neljännessä osatyössä tutkittiin kartiokeila-TT:n soveltuvuutta korvan alueen kuvantamiseen vertaamalla sen tarkkuutta perinteisen spiraali-TT:n tarkkuuteen. Molemmilla laitteilla kuvattiin ohimo- eli temporaaliluita korvan alueen kliinisesti ja kirurgisesti tärkeiden rakenteiden kuvantumisen tarkkuuden arvioimiseksi. Viidennessä osatyössä arvioitiin myös operoitujen temporaaliluiden kuvantumista kartiokeila-TT:ssa. Bakteeritutkimuksissa PLGA-materiaalin pintaan tarttui keskimäärin korkeintaan saman verran tai vähemmän bakteereita kuin silikonin tai titaanin. Albumiinipinnoitus vähensi bakteeriadherenssia merkitsevästi kaikilla materiaaleilla. Eläinkokeiden perusteella PLGA todettiin hyvin siedetyksi välikorvassa. Korvakäytävissä tai välikorvissa ei todettu infektioita, tärykalvon perforaatioita tai materiaalin esiin työntymistä. Kudosnäytteissä näkyi lievää tulehdusreaktiota ja fibroosia implantin ympärillä. Temporaaliluutöissä rajoitettu kartiokeila-TT todettiin vähintään yhtä tarkaksi menetelmäksi kuin spiraali-TT välikorvan ja sisäkorvan rakenteiden kuvantamisessa, ja sen aiheuttama kertasäderasitus todettiin spiraali-TT:n vastaavaa huomattavasti vähäisemmäksi. Kartiokeila-TT soveltui hyvin välikorvaimplanttien ja postoperatiivisen korvan kuvantamiseen. Tulokset osoittavat, että PLGA on välikorvakirurgiaan soveltuva, turvallinen ja kudosyhteensopiva biomateriaali. Biomateriaalien pinnoittaminen albumiinilla vähentää merkittävästi bakteeriadherenssia niihin, mikä puoltaa pinnoituksen soveltamista implanttikirurgiassa. Kartiokeila-TT soveltuu korvan alueen kuvantamiseen. Sen tarkkuus kliinisesti tärkeiden rakenteiden osoittamisessa on vähintään yhtä hyvä ja sen potilaalle aiheuttama sädeannos pienempi kuin nykyisen korva-spiraali-TT:n. Tämä tekee menetelmästä spiraali-TT:aa potilasturvallisemman vaihtoehdon erityisesti, jos potilaan tilanne vaatii seurantaa ja useampia kuvauksia, ja jos halutaan kuvata rajoitettuja alueita uni- tai bilateraalisesti.

Critical leg ischaemia with tissue loss : a challenge for the vascular surgeon

There is a widespread reporting habit of combining the outcomes for patients with rest pain (Fontaine III) and tissue loss (Fontaine IV) under the single category of critical leg ischaemia (CLI). This study focused on patients with ischaemic tissue loss treated with infrainguinal bypass surgery (IBS). All patients included in the study were treated at Helsinki University Central Hospital in 2000-2007. First, ulcer healing time after IBS and factors influencing healing time were prospectively assessed in 2 studies including 148 and 110 patients, respectively. Second,the results of redo IBS were retrospectively evaluated in 593 patients undergoing primary IBS for CLI with tissue loss . Third,long-term outcome were retrospectively analysed in 636 patients who underwent IBS for CLI with tissue loss . Fourth, the outcome of IBS was retrospectively compared with endovascular treatment (PTA) of the infrapopliteal arteries in 1023 CLI patients. Fifth, the influence multidrug resistant Pseudomans aeruginosa (MDR Pa) bacteria contamination in CLI patients treated with IBS was retropectively assessed. Sixty-four patients with positive MDR Pa -culture were matched with 64 MDR Pa - negative controls. Complete ulcer healing rate, including the ischemic ulcers and incisional wounds, was 40% at 6 months after IBS and 75% at one year. Diabetes was a risk factor for prolonged complete ulcer healing time. Ischaemic tissue lesions located in mid-and hindfoot healed poorly. At one year after IBS 50% of the patients were alive with salvaged leg and completely healed ulcers. The absence of gap between tertiary graft patency and leg salvage rates indicates the importance of a patent infrainguinal graft to save a leg with ischaemic tissue loss. Long-term survival for patients with ischaemic tissue loss was poor, 38% at 5 years. Only 30% of the patients were alive without amputation at 5 years. Several of the patient comorbidities increased independently the mortality risk; coronary artery disease, renal insufficiency, chronic obstructive lung disease and high age. When both PTA and bypass is feasible, infrapopliteal PTA as a first-line strategy is expected to achieve similar long-term results to bypass surgery in CLI when redo surgery is actively utilized. MDR Pa in a patient with CLI should be considered as a serious event with increased risk of early major amputation or death. Conclusion: Despite a successful infrainguinal bypass healing of the ischaemic ulcers and incisional wounds ulcer healing is a slow process especially in diabetics. Bypass surgery and PTA improve the outcome of the ischaemic leg but the mortality rate of the patients is high due to their severe comorbidities.

The Pseudomonas syringae-derived HrpA pilins - molecular characterization and biotechnological application of the transcripts

Many Gram-negative bacteria pathogenic to plants and animals possess type III secretion systems that are used to cause disease. Effector proteins are injected into host cells using the type III secretion machineries. Despite vigorous studies, the nature of the secretion signal for type III secreted proteins still remains elusive. Both mRNA and proteinaceous signals have been proposed. Findings on coupling of translation to secretion by the type III secretion systems are also still contradictory. This study dealt with the secretion signal of HrpA from Pseudomonas syringae pathovar tomato. HrpA is the major component of the type III secretion system-associated Hrp pilus and a substrate for the type III secretion systems. The secretion signal was shown to reside in the first 15 codons or amino acids, a location typical for type III secretion signals. Translation of HrpA in the absence of a functional type III secretion system was established, but it does not exclude the possibility of coupling of translation to secretion when the secretion apparatus is present. The hrpA transcripts from various unrelated plant pathogenic bacteria were shown to be extremely stable. The biological relevance of this observation is unknown, but possible explanations include the high prevalence of HrpA protein, an mRNA secretion signal or timing of secretion. The hrpA mRNAs are stable over a wide range of temperatures, in the absence of translating ribosomes and even in the heterologous host Escherichia coli. The untranslated regions (UTRs) of hrpA transcripts from at least 20 pathovars of Pseudomonas syringae are highly homologous, whilst their coding regions exhibit low similarity. The stable nature of hrpA messenger RNAs is likely to be due to the folding of their 5 and 3 UTRs. In silico the UTRs seem to form stem-loop structures, the hairpin structures in the 3 UTRs being rich in guanidine and cytosine residues. The stable nature of the hrpA transcript redirected the studies to the stabilization of heterologous transcripts and to the use of stable messenger RNAs in recombinant protein production. Fragments of the hrpA transcript can be used to confer stability on heterologous transcripts from several sources of bacterial and eukaryotic origin, and to elevate the levels of production of the corresponding recombinant proteins several folds. hrpA transcript stabilizing elements can be used for improving the yields of recombinant proteins even in Escherichia coli, one of the most commonly used industrial protein production hosts.

Type III Secretion System of Phytopathogenic Bacterium Pseudomonas syringae:From Gene to Function

The type III secretion system (T3SS) is an essential requirement for the virulence of many Gram-negative bacteria which infect plants, animals and men. Pathogens use the T3SS to deliver effector proteins from the bacterial cytoplasm to the eukaryotic host cells, where the effectors subvert host defenses. The best candidates for directing effector protein traffic are the bacterial type III-associated appendages, called needles or pili. In plant pathogenic bacteria, the best characterized example of a T3SS-associated appendage is the HrpA pilus of the plant pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. The components of the T3SS in plant pathogens are encoded by a cluster of hrp (hypersensitive reaction and pathogenicity) genes. Two major classes of T3SS-secreted proteins are: harpin proteins such as HrpZ which are exported into extracellular space, and avirulence (Avr) proteins such as AvrPto which are translocated directly to the plant cytoplasm. This study deals with the structural and functional characterization of the T3SS-associated HrpA pilus and the T3SS-secreted harpins. By insertional mutagenesis analysis of HrpA, we located the optimal epitope insertion site in the amino-terminus of HrpA, and revealed the potential application of the HrpA pilus as a carrier of antigenic determinants for vaccination. By pulse-expression of proteins combined with immuno-electron microscopy, we discovered the Hrp pilus assembly strategy as addition of HrpA subunits to the distal end of the growing pilus, and we showed for the first time that secretion of HrpZ occurs at the tip of the pilus. The pilus thus functions as a conduit delivering proteins to the extracellular milieu. By using phage-display and scanning-insertion mutagenesis methods we identified a conserved HrpZ-binding peptide and localized the peptide-binding site to the central domain of HrpZ. We also found that the HrpZ specifically interacts with a host bean protein. Taken together, the current results provide deeper insight into the molecular mechanism of T3SS-associated pilus assembly and effector protein translocation, which will be helpful for further studies on the pathogenic mechanisms of Gram-negative bacteria and for developing new strategies to prevent bacterial infection.