Defining Adequate Vitamin D Intake : Cross-sectional and Intervention Studies

D-vitamiini ylläpitää normaalia luun kasvua ja uudistumista koko elämän ajan. Suomessa, kuten monissa muissakin länsimaissa, väestön D-vitamiinitilanne on riittämätön – talvisin osalla jopa puutteellinen. Tässä väitöskirjassa on tutkittu, lisääkö D-vitamiini luumassan kertymistä kasvuiässä, ja ylläpitäkö D-vitamiini luuston tasapainoista aineenvaihduntaa aikuisiällä. Nämä vaikutukset saattavat ehkäisi osteoporoosin kehittymistä eri ikäkausina. Väitöskirjatyössä tutkittiin erisuuruisten D-vitamiinilisäysten vaikutuksia kolmessa eri ikäryhmässä, jotka olivat 11-12 -vuotiaat tytöt (N=228), 21-49 -vuotiaat miehet (N=54) ja 65-85 -vuotiaat naiset (N=52). Tutkittavat satunnaistettiin ryhmiin, jotka nauttivat joko lumevalmistetta tai 5-20 µg D3-vitamiinia vitamiinilisänä. Tutkimukset olivat kaksoissokkoutettuja. Tutkimuksen aikana tutkittavilta otettiin paastoveri- ja virtsanäytteitä. Lisäksi he täyttivät tutkimuslomakkeen taustatietojen kartoittamiseksi sekä frekvenssikyselylomakkeen kalsiumin ja D-vitamiinin saannin selvittämiseksi. Tyttöjen luunmineraalitiheys (BMD) mitattiin DXA–laitteella ja miesten volumetrinen luuntiheys pQCT-menetelmällä. Näytteistä määritettiin mm. seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinin (=S-25-OHD), lisäkilpirauhashormonin (=S-PTH) ja luun aineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Murrosikäisten tyttöjen poikkileikkaustutkimuksessa S-25-OHD- ja luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudet vaihtelivat kuukausien välillä; suurimmat pitoisuudet mitattiin syyskuussa ja pienimmät maaliskuussa, mikä kuvastaa vuodenaikaisvaihtelua. Vastaava vaihtelu havaittiin lannerangan ja reisiluun BMD:ssä. D-vitamiinilisäyksellä oli myönteinen vaikutus tyttöjen luumassan lisääntymiseen. Suurin D-vitamiinilisä (10 µg/vrk) lisäsi luumassaa 17.2% enemmän reisiluussa ja 12.5% enemmän lannerangassa verrattuna lumevalmistetta nauttivien tyttöjen vastaaviin tuloksiin, mutta tulos riippui hoitomyöntyvyydestä. D-vitamiinin vaikutus luustoon välittyi vähentyneen luun hajotuksen kautta. Tutkimustuloksiin perustuen riittävä D-vitamiinin saanti murrosikäisille tytöille on 15 µg/vrk. D-vitamiinilisän vaikutus 65-85 -vuotiaiden naisten S-25-OHD-pitoisuuteen vakioitui kuudessa viikossa annoksen ollessa 5-20 µg/vrk. Näillä D-vitamiiniannoksilla ei saavutettu tavoiteltavaa S-25-OHD-pitoisuutta, joka on 80 nmol/l. Arvioimme, että 60 nmol/l -pitoisuuden, jota esiintyy kesäisin tämän ikäryhmän suomalaisilla, tämän ikäryhmän naiset saavuttaisivat 24 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla. Terveillä miehillä havaittiin vuodenaikaisvaihtelu S-25-OHD- ja S-PTH-pitoisuudessa sekä luun hajotusta kuvaavassa merkkiainepitoisuudessa. Toisaalta vaihtelua ei havaittu radiuksen volumetrisessä luuntiheydessä eikä luun muodostusmerkkiaineen pitoisuudessa. Vuodenaikaisvaihtelu estettiin 17 µg:n päivittäisellä D-vitamiinin saannilla, mutta tämän ei havaittu vaikuttavan radiuksen luuntiheyteen kuusi kuukautta kestävän tutkimuksen aikana. Yhteenvetona todetaan, että D-vitamiinin saanti on edelleenkin riittämätöntä tutkimusten kohderyhmillä. Tämä näkyy S-25-OHD- ja PTH-pitoisuuden sekä luunaineenvaihduntaa kuvaavien merkkiaineiden vuodenaikaisvaihteluna, mikä on haitallista luuston hyvinvoinnille. D-vitamiinin saantia tulisi lisätä, jotta vähintäänkin riittävä D-vitamiinitilanne (S-25-OHD>50 nmol/l) tai mahdollisesti jopa tavoiteltava D-vitaminitilanne (S-25-OHD≥80 nmol/l) saavutettaisiin. Jotta D-vitamiinin saannin lisääminen olisi kaikissa ikäryhmissä mahdollista, on suunniteltava nykyistä enemmän D-vitamiinilla täydennettyjä elintarvikkeita.

Cathepsin D Deficiency - Molecular and Cellular Mechanisms of Neurodegeneration

Cathepsin D (CTSD) is a lysosomal protease, the deficiency of which is fatal and associated with neurodegeneration. CTSD knock-out mice, which die at the age of four weeks, show intestinal necrosis, loss of lymphoid cells and moderate pathological changes in the brain. An active-site mutation in the CTSD gene underlies a neurodegenerative disease in newborn sheep, characterized by brain atrophy without any changes to visceral tissues. The CTSD deficiences belong to the group of neuronal ceroid-lipofuscinoses (NCLs), severe neurodegenerative lysosomal storage disorders. The aim of this thesis was to examine the molecular and cellular mechanisms behind neurodegeneration in CTSD deficiency. We found the developmental expression pattern of CTSD to resemble that of synaptophysin and the increasing expression of CTSD to coincide with the active period of myelination in the rat brain, suggesting a role for CTSD in early rat brain development. An active-site mutation underlying the congenital ovine NCL not only affected enzymatic activity, but also changed the stability, processing and transport of the mutant protein, possibly contributing to the disease pathogenesis. We also provide CTSD deficiency as a first molecular explanation for human congenital NCL, a lysosomal storage disorder, characterized by neuronal loss and demyelination in the central nervous system. Finally, we show the first evidence for synaptic abnormalities and thalamocortical changes in CTSD-deficient mice at the molecular and ultrastructural levels. Keywords: cathepsin D, congenital, cortex, lysosomal storage disorder, lysosome, mutation, neurodegeneration, neuronal ceroid-lipofuscinosis, overexpression, synapse, thalamus

Äidin raskausajan D-vitamiinitilanteen yhteys lapsen luustoon yhden vuoden iässä

Johdanto: Raskaudenaikaisen D-vitamiinin puutoksen on havaittu vaikuttavan negatiivisesti syntyvän lapsen luuston kasvuun. Myös lapsen riittävä D-vitamiinin saanti on merkittävä tekijä lapsen luuston hyvinvoinnissa. Suomalaisten odottavien äitien D-vitamiinin saanti on usein puutteellista, eikä D-vitamiinia muodostu iholla talvikuukausina Suomen pohjoisen sijainnin vuoksi. Suomalaisten raskaana olevien naisten heikko D-vitamiinitilanne saattaa vaikuttaa lasten luuston terveyteen. Tavoitteet: Työn tavoitteena oli tutkia ovatko raskauden aikainen D-vitamiinitilanne, lapsen D-vitamiinitilanne ja D-vitamiinin saanti vuoden iässä yhteydessä luuntiheyden ja -mineraalipitoisuuden muutoksiin lapsen ensimmäisen elinvuoden aikana. Aineisto ja menetelmät: Raskausaikana rekrytoiduista 126 äiti-lapsi-parista vuoden iässä seurantakäynnille saapui 89 (69 %). Lapsilta otettiin verinäyte ja siitä määritettiin D-vitamiinitilannetta kuvaava seerumin 25-hydroksi-D-vitamiinipitoisuus (25(OH)D) immunoentsymometrisellä menetelmällä. Lasten sääriluu tutkittiin pQCT-menetelmällä. Vastaavat tutkimukset oli suoritettu sekä lapsille että äideille synnytyksen jälkeen. Äitien seerumin 25(OH)D-pitoisuus alkuraskauden aikana määritettiin THL:n keräämistä verinäytteistä. Lapsilta kerättiin kolmen vuorokauden ruokapäiväkirja sekä kyselylomake, joiden avulla selvitettiin D-vitamiinin saanti ruokavaliosta, D-vitamiinilisän käyttö ja taustatekijöitä. Äideille suoritettiin lyhyt haastattelu koskien lapsen terveyttä ja kehitystä. Tilastollinen tarkastelu suoritettiin SPSS (versio 16.0) –ohjelmalla. Korrelaatioanalyysilla selvitettiin minkä tekijöiden kanssa 1-vuotiaan luuston laatua kuvaavat muuttujat ja niissä tapahtuneet muutokset korreloivat. Regressioanalyysilla tutkittiin selittääkö raskausajan D-vitamiinitilanne, lapsen D-vitamiinitilanteen muutos tai lapsen D-vitamiinin saanti yhden vuoden iässä luustomuuttujien muutoksia. Monimuuttujamallin avulla tarkasteltiin, onko raskaudenaikainen D-vitamiinitilanne lineaarisesti yhteydessä luumuuttujien arvoihin. Tulokset: Lasten D-vitamiinin saanti ylitti keskimäärin suositukset (KA 12,3 ?g/vrk), mutta 20 %:lla seerumin 25(OH)D-pitoisuus oli riittämätön (< 50 nmol/l). Seurantakäynnin aikaan yhä imetetyillä lapsilla Dvitamiinitilanne oli heikompi kuin ei-imetetyillä (p=0,044). Luun mineraalimäärä (BMC, engl. bone mineral content) oli kasvanut eniten niillä lapsilla, joiden äitien D-vitamiinitilanne oli ollut heikoin raskauden aikana ja vähiten niillä, joilla D-vitamiinitilanne raskausaikana oli ollut riittävä. Tulos ei kuitenkaan yltänyt merkitsevälle tasolle (p=0.069). Muissa luumuuttujissa viitteitä yhteyksistä ei löytynyt. Taustatietoja tarkastellessa havaittiin merkitsevä negatiivinen yhteys raskausajan D-vitamiinitilanteen ja lapsen sairastamien nuhakuumeiden lukumäärän välillä (p=0.044). Johtopäätökset: Lasten D-vitamiinin saanti oli suositusten mukaista, mutta siitä huolimatta osalla lapsista Dvitamiinitilanne ei ollut optimaalinen. Erot BMC:n muutoksessa ryhmien välillä viittaavat saavutuskasvuun eli heikomman D-vitamiinitilanteen vaikutus luustoon kompensoituu BMC:n osalta ensimmäisen elinvuoden aikana. Pitkäkestoisia lisätutkimuksia raskausajan D-vitamiinitilanteen ja lapsen luuston yhteyksistä suuremmilla tutkimusotoksilla tarvitaan.

Bone health and vitamin D status in children with motor disability and adults with intellectual disability

Osteoporosis is not only a disease of the elderly, but is increasingly diagnosed in chronically ill children. Children with severe motor disabilities, such as cerebral palsy (CP), have many risk factors for osteoporosis. Adults with intellectual disability (ID) are also prone to low bone mineral density (BMD) and increased fractures. This study was carried out to identify risk factors for low BMD and osteoporosis in children with severe motor disability and in adults with ID. In this study 59 children with severe motor disability, ranging in age from 5 to 16 years were evaluated. Lumbar spine BMD was measured with dual-energy x-ray absorptiometry. BMD values were corrected for bone size by calculating bone mineral apparent density (BMAD), and for bone age. The values were transformed into Z-scores by comparison with normative data. Spinal radiographs were assessed for vertebral morphology. Blood samples were obtained for biochemical parameters. Parents were requested to keep a food diary for three days. The median daily energy and nutrient intakes were calculated. Fractures were common; 17% of the children had sustained peripheral fractures and 25% had compression fractures. BMD was low in children; the median spinal BMAD Z-score was -1.0 (range -5.0 – +2.0) and the BMAD Z-score <-2.0 in 20% of the children. Low BMAD Z-score and hypercalciuria were significant risk factors for fractures. In children with motor disability, calcium intakes were sufficient, while total energy and vitamin D intakes were not. In the vitamin D intervention studies, 44 children and adolescents with severe motor disability and 138 adults with ID were studied. After baseline blood samples, the children were divided into two groups; those in the treatment group received 1000 IU peroral vitamin D3 five days a week for 10 weeks, and subjects in the control group continued with their normal diet. Adults with ID were allocated to receive either 800 IU peroral vitamin D3 daily for six months or a single intramuscular injection of 150 000 IU D3. Blood samples were obtained at baseline and after treatment. Serum concentrations of 25-OH-vitamin D (S-25-OHD) were low in all subgroups before vitamin D intervention: in almost 60% of children and in 77% of adults the S-25-OHD concentration was below 50 nmol/L, indicating vitamin D insufficiency. After vitamin D intervention, 19% of children and 42% adults who received vitamin D perorally and 12% of adults who received vitamin D intramuscularly had optimal S-25-OHD (>80 nmol/L). This study demonstrated that low BMD and peripheral and spinal fractures are common in children with severe motor disabilities. Vitamin D status was suboptimal in the majority of children with motor disability and adults with ID. Vitamin D insufficiency can be corrected with vitamin D supplements; the peroral dose should be at least 800 IU per day.

The RATAS-project, in the Light of 25 Years of Development Towards Computer-Integrated Construction

In smaller countries where the key players in construction IT development tend to know each other personally and where public R&D funding is concentrated to a few channels, IT roadmaps and strategies would seem to have a better chance of influencing development than in the bigger industrial countries. In this paper Finland and the RATAS-project is presented as a historical case illustrating such impact. RATAS was initiated as a construction IT roadmap project in 1985, involving many of the key organisations and companies active in construction sector development. Several of the individuals who took an active part in the project have played an important role in later developments both in Finland and on the international scene. The central result of RATAS was the identification of what is nowadays called Building Information Modelling (BIM) technology as the central issue in getting IT into efficient use in the construction sector. BIM, which earlier was referred to as building product modelling, has been a key ingredient in many roadmaps since and the subject of international standardisation efforts such as STEP and IAI/IFCs. The RATAS project can in hindsight be seen as a forerunner with an impact which also transcended national borders.