The Pathobiology of the Saccular Cerebral Artery Aneurysm Rupture and Repair : A Clinicopathological and Experimental Approach

Backround and Purpose The often fatal (in 50-35%) subarachnoid hemorrhage (SAH) caused by saccular cerebral artery aneurysm (SCAA) rupture affects mainly the working aged population. The incidence of SAH is 10-11 / 100 000 in Western countries and twice as high in Finland and Japan. The estimated prevalence of SCAAs is around 2%. Many of those never rupture. Currently there are, however, no diagnostic methods to identify rupture-prone SCAAs from quiescent, (dormant) ones. Finding diagnostic markers for rupture-prone SCAAs is of primary importance since a SCAA rupture has such a sinister outcome, and all current treatment modalities are associated with morbidity and mortality. Also the therapies that prevent SCAA rupture need to be developed to as minimally invasive as possible. Although the clinical risk factors for SCAA rupture have been extensively studied and documented in large patient series, the cellular and molecular mechanisms how these risk factors lead to SCAA wall rupture remain incompletely known. Elucidation of the molecular and cellular pathobiology of the SCAA wall is needed in order to develop i) novel diagnostic tools that could identify rupture-prone SCAAs or patients at risk of SAH, and to ii) develop novel biological therapies that prevent SCAA wall rupture. Materials and Methods In this study, histological samples from unruptured and ruptured SCAAs and plasma samples from SCAA carriers were compared in order to identify structural changes, cell populations, growth factor receptors, or other molecular markers that would associate with SCAA wall rupture. In addition, experimental saccular aneurysm models and experimental models of mechanical vascular injury were used to study the cellular mechanisms of scar formation in the arterial wall, and the adaptation of the arterial wall to increased mechanical stress. Results and Interpretation Inflammation and degeneration of the SCAA wall, namely loss of mural cells and degradation of the wall matrix, were found to associate with rupture. Unruptured SCAA walls had structural resemblance with pads of myointimal hyperplasia or so called neointima that characterizes early atherosclerotic lesions, and is the repair and adaptation mechanism of the arterial wall after injury or increased mechanical stress. As in pads of myointimal hyperplasia elsewhere in the vasculature, oxidated LDL was found in the SCAA walls. Immunity against OxLDL was demonstrated in SAH patients with detection of circulating anti-oxidized LDL antibodies, which were significantly associated with the risk of rupture in patients with solitary SCAAs. Growth factor receptors associated with arterial wall remodeling and angiogenesis were more expressed in ruptured SCAA walls. In experimental saccular aneurysm models, capillary growth, arterial wall remodeling and neointima formation were found. The neointimal cells were shown to originate from the experimental aneurysm wall with minor contribution from the adjacent artery, and a negligible contribution of bone marrow-derived neointimal cells. Since loss of mural cells characterizes ruptured human SCAAs and likely impairs the adaptation and repair mechanism of ruptured or rupture-prone SCAAs, we investigated also the hypothesis that bone marrow-derived or circulating neointimal precursor cells could be used to enhance neointima formation and compensate the impaired repair capacity in ruptured SCAA walls. However, significant contribution of bone marrow cells or circulating mononuclear cells to neointima formation was not found.

“We live in in a house of blo- in a block of flats.” – Self-repair in EFL Spoken Language

Tämä tutkielma on osa Helsingin yliopiston rahoittamaa HY-talk -tutkimusprojektia, jonka tavoite on vankentaa puheviestinnän, erityisesti vieraiden kielten suullisen taidon opetusta ja arviointia yleissivistävässä koulutuksessa ja korkeakouluasteella. Tämän tutkielman tavoite on selvittää millaisia korjauksia englantia vieraana kielenä puhuvat ihmiset tekevät puheeseensa ja tutkia itsekorjauksen ja sujuvuuden välistä suhdetta. Korjausjäsennystä ja itsekorjausta on aiemmin tutkittu sekä keskustelunanalyysin että psykolingvistiikan aloilla, ja vaikka tämä tutkielma onkin lähempänä aiempaa keskustelunanalyyttistä kuin psykolingvististä tutkimusta, siinä hyödynnetään molempia suuntauksia. Itsekorjausta on yleisesti pidetty merkkinä erityisesti ei-natiivien kielenpuhujien sujuvuuden puutteesta. Tämän tutkielman tarkoitus on selvittää, kuinka läheisesti itsekorjaus todella liittyy sujuvuuteen tai sen puutteeseen. Tutkielman materiaali koostuu HY-talk -projektia varten kerätyistä puhenäytteistä ja niiden pohjalta tehdyistä taitotasoarvioinneista. Puhenäytteet kerättiin vuonna 2007 projektia varten järjestettyjen puhekielen testaustilanteiden yhteydessä kolmessa eteläsuomalaisessa koulussa. Koska projektin tavoitteena on tutkia ja parantaa kielten suullisen taidon arviointia, projektissa mukana olleet kieliammattilaiset arvioivat puhujien taitotasot projektia varten (Eurooppalaisen Viitekehyksen taitotasokuvainten pohjalta) koottujen arviointiasteikoiden perusteella, ja nämä arvioinnit tallennettiin osaksi projektin materiaalia. Tutkielmassa analysoidaan itsekorjauksia aiemman psykolingvistisen tutkimuksen pohjalta kootun korjaustyyppiluokituksen sekä tätä tutkielmaa varten luodun korjausten oikeellisuutta vertailevan luokituksen avulla. Lisäksi siinä vertaillaan kahden korkeamman ja kahden matalamman taitotasoarvioinnin saaneen puhujan itsekorjauksia. Tulokset osoittavat, että ei-natiivien puheessa esiintyy monenlaisia eri korjaustyyppejä, ja että yleisimpiä korjauksia ovat alkuperäisen lausuman toistot. Yleisiä ovat myös korjaukset, joissa puhuja korjaa virheen tai keskeyttää puheensa ja aloittaa kokonaan uuden lausuman. Lisäksi tuloksista käy ilmi, ettei suurin osa korjauksista todennäköisesti johdu puhujien sujuvuuden puutteesta. Yleisimmät korjaustyypit voivat johtua suurimmaksi osaksi yksilön puhetyylistä, siitä, että puhuja hakee jotain tiettyä sanaa tai ilmausta mielessään tai siitä, että puhuja korjaa puheessaan huomaamansa kieliopillisen, sanastollisen tai äänteellisen virheen. Vertailu korkeammalle ja matalammalle taitotasolle arvioitujen puhujien välillä osoittaa selkeimmin, ettei suurin osa itsekorjauksista ole yhteydessä puhujan sujuvuuteen. Vertailusta käy ilmi, ettei pelkkä itsekorjausten määrä kerro kuinka sujuvasti puhuja käyttää kieltä, sillä toinen korkeammalle taitotasolle arvioiduista puhujista korjaa puhettaan lähes yhtä monesti kuin matalammalle tasolle arvioidut puhujat. Lisäksi korjausten oikeellisuutta vertailevan luokituksen tulokset viittaavat siihen, etteivät niin korkeammalle kuin matalammallekaan tasolle arvioidut puhujat useimmiten korjaa puhettaan siksi, etteivät pystyisi ilmaisemaan viestiään oikein ja ymmärrettävästi.

Three Sides of a Wall : Obstacles and Border States in Paul Auster's Novels

Tutkielmani käsittelee yhdysvaltalaisen kirjailijan Paul Austerin (s. 1947) romaanituotannossa esiintyviä esteitä ja rajatiloja. Erityisesti olen kiinnostunut siitä, miten Auster liittää nämä "marginaalitilat" amerikkalaiseen vapauden ja laajentumisen ideologiaan sekä kieleen ja kirjoittamiseen. Austerin romaaneissa esteiden ja rajatilojen käsittely voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa henkilöt ovat vahvojen esteiden rajoittamia tai rakentavat niitä itse. Rajoittuneisuus ei kuitenkaan aina tunnu häiritsevän heitä - itse asiassa monet päähenkilöistä tuntevat itsensä onnellisiksi tai vähintäänkin tyytyväisiksi joutuessaan esteen takia pysähdyttämään vapaan liikkeensä. Toisessa vaiheessa henkilöt pyrkivät ylittämään tai rikkomaan esteen päästäkseen toiselle puolelle. Kuten amerikkalaiset esi-isänsä aikoinaan, he etsivät rajatonta, laajaa ja tyhjää tilaa - "suurta tuntematonta" valloitettavakseen. Tällaisen tilan kohdatessaan he joutuvat kuitenkin usein epävarmuuden valtaan. Kolmas vaihe on tutkielmani kannalta tärkein: välitila, josta käytän työssäni nimitystä "in-betweenity". Tähän vaiheeseen päästään kulkemalla ensin kahden muun vaiheen kautta. Juuri tietoisuus näistä kahdesta muusta vaiheesta synnyttää tämän kolmannen tilan, eräänlaisen rajatilan, jossa tajutaan sekä esteiden että esteettömyyden tärkeys. Tämä välitila on Austerille tyypillinen tila, joka kertoo paitsi amerikkalaisen unelman paradoksaalisuudesta myös (kaunokirjallisen) kielenkäytön prosessista. Monet Austerin kirjojen muurin rakentajista tai purkajista voidaan nähdä kirjailijahahmoina, joiden omituinen suhde esteisiin ja rajoihin kumpuaa juuri siitä rajatilasta, jonka asukkaita he kielentaiteilijoina väistämättä ovat. Tällaisen tilan/tilattomuuden kuvaaminen tekee Austerista oman postmodernin aikamme tärkeän kirjailijan - kirjailijan, joka sen sijaan, että pyrkisi eroon paradokseista, sijoittaa hahmonsa niiden sisään. Rajoihin ja esteisiin liittyvä problematiikka ei kuitenkaan ole pelkästään nykyajan ongelma vaan kysymys, joka ihmisen toisaalta rajoja kaipaavan toisaalta rajattomuutta kaipaavan luonteen vuoksi säilyy aina ajankohtaisena. Avainsanat: Paul Auster, este, muuri, raja, Yhdysvallat

Pathogenicity, functional significance and clinical phenotype of mismatch repair gene MSH2 variants found in cancer patients

DNA ja siinä sijaitsevat geenit ohjaavat kaikkea solujen toimintaa. DNA-molekyyleihin kuitenkin kertyy mutaatioita sekä ympäristön vaikutuksen, että solujen oman toiminnan tuloksena. Mikäli virheitä ei korjata, saattaa tuloksena olla solun muuttuminen syöpäsoluksi. Soluilla onkin käytössä useita DNA-virheiden korjausmekanismeja, joista yksi on ns. mismatch repair (MMR). MMR vastaa DNA:n kahdentumisessa syntyvien virheiden korjauksesta. Periytyvät mutaatiot geeneissä, jotka vastaavat MMR-proteiinien rakentamisesta, aiheuttavat ongelmia DNA:n korjauksessa ja altistavat kantajansa periytyvälle ei-polypoottiselle paksusuolisyöpäoireyhtymälle (hereditary nonpolyposis colorectal cancer, HNPCC). Yleisimmin mutatoituneet MMR-geenit ovat MLH1 ja MSH2. HNPCC periytyy vallitsevasti, eli jo toiselta vanhemmalta peritty geenivirhe altistaa syövälle. MMR-geenivirheen kantaja sairastuu syöpään elämänsä aikana suurella todennäköisyydellä, ja sairastumisikä on vain noin 40 vuotta. Syövälle altistavan geenivirheen löytäminen mutaation kantajilta on hyvin tärkeää, sillä säännöllinen seuranta mahdollistaa kehittymässä olevan kasvaimen havaitsemisen ja poistamisen jo aikaisessa vaiheessa. Tämän on osoitettu alentavan syöpäkuolleisuutta merkittävästi. Varma tieto altistuksen alkuperästä on tärkeä myös niille syöpäsuvun jäsenille, jotka eivät kanna kyseistä mutaatiota. Syövälle altistavien mutaatioiden ohella MMR-geeneistä löydetään säännöllisesti muutoksia, jotka ovat normaalia henkilöiden välistä geneettistä vaihtelua, eikä niiden oleteta lisäävän syöpäaltistusta. Altistavien mutaatioiden erottaminen näistä neutraaleista variaatioista on vaikeaa, mutta välttämätöntä altistuneiden tehokkaan seurannan varmistamiseksi. Tässä väitöskirjassa tutkittiin 18:a MSH2 -geenin mutaatiota. Mutaatiot oli löydetty perheistä, joissa esiintyi paljon syöpiä, mutta niiden vaikutus DNA:n korjaustehoon ja syöpäaltistukseen oli epäselvä. Työssä tutkittiin kunkin mutaation vaikutusta MSH2-proteiinin normaaliin toimintaan, ja tuloksia verrattiin potilaiden ja sukujen kliinisiin tietoihin. Tutkituista mutaatiosta 12 aiheutti puutteita MMR-korjauksessa. Nämä mutaatiot tulkittiin syövälle altistaviksi. Analyyseissä normaalisti toimineet 4 mutaatiota eivät todennäköisesti ole syynä syövän syntyyn kyseisillä perheillä. Tulkinta jätettiin avoimeksi 2 mutaation kohdalla. Tutkimuksesta hyötyivät suoraan kuvattujen mutaatioiden kantajaperheet, joiden geenivirheen syöpäaltistuksesta saatiin tietoa, mahdollistaen perinnöllisyysneuvonnan ja seurannan kohdentamisen sitä tarvitseville. Työ selvensi myös mekanismeja, joilla mutatoitunut MSH2-proteiini voi menettää toimintakykynsä.

Surface Proteins of Lactobacillus crispatus: Adhesive Properties and Cell Wall Anchoring

Bacterial surface-associated proteins are important in communication with the environment and bacteria-host interactions. In this thesis work, surface molecules of Lactobacillus crispatus important in host interaction were studied. The L. crispatus strains of the study were known from previous studies to be efficient in adhesion to intestinal tract and ECM. L. crispatus JCM 5810 possess an adhesive surface layer (S-layer) protein, whose functions and domain structure was characterized. We cloned two S-layer protein genes (cbsA; collagen-binding S-layer protein A and silent cbsB) and identified the protein region in CbsA important for adhesion to host tissues, for polymerization into a periodic layer as well as for attachment to the bacterial cell surface. The analysis was done by extensive mutation analysis and by testing His6-tagged fusion proteins from recombinant Escherichia coli as well as by expressing truncated CbsA peptides on the surface of Lactobacillus casei. The N-terminal region (31-274) of CbsA showed efficient and specific binding to collagens, laminin and extracellular matrix on tissue sections of chicken intestine. The N-terminal region also contained the information for formation of periodic S-layer polymer. This region is bordered at both ends by a conserved short region rich in valines, whose substitution to leucines drastically affected the periodic polymer structure. The mutated CbsA proteins that failed to form a periodic polymer, did not bind collagens, which indicates that the polymerized structure of CbsA is needed for collagen-binding ability. The C-terminal region, which is highly identical in S-layer proteins of L. crispatus, Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus helveticus, was shown to anchor the protein to the bacterial cell wall. The C-terminal CbsA peptide specifically bound to bacterial teichoic acid and lipoteichoic acids. In conclusion, the N-terminal domain of the S-layer protein of L. crispatus is important for polymerization and adhesion to host tissues, whereas the C-terminal domain anchors the protein to bacterial cell-wall teichoic acids. Lactobacilli are fermentative organisms that effectively lower the surrounding pH. While this study was in progress, plasminogen-binding proteins enolase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) were identified in the extracellular proteome of L. crispatus ST1. In this work, the cell-wall association of enolase and GAPDH were shown to rely on pH-reversible binding to the cell-wall lipoteichoic acids. Enolase from L. crispatus was functionally compared with enolase from L. johnsonii as well as from pathogenic streptococci (Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes) and Staphylococcus aureus. His6-enolases from commensal lactobacilli bound human plasminogen and enhanced its activation by human plasminogen activators similarly to, or even better than, the enolases from pathogens. Similarly, the His6-enolases from lactobacilli exhibited adhesive characteristics previously assigned to pathogens. The results call for more detailed analyses of the role of the host plasminogen system in bacterial pathogenesis and commensalism as well of the biological role and potential health risk of the extracellular proteome in lactobacilli.

Functional characterization of MutL homologue mismatch repair proteins and their variants

Mismatch repair (MMR) mechanisms repair DNA damage occurring during replication and recombination. To date, five human MMR genes, MSH2, MHS6, MSH3, MLH1 and PMS2 are known to be involved in the MMR function. Human MMR proteins form 3 different heterodimers: MutSα (MSH2 and MSH6) and MutSβ (MSH2 and MSH3), which are needed for mismatch recognition and binding, and MutLα (MLH1 and PMS2), which is needed for mediating interactions between MutS homologues and other MMR proteins. The other two MutL homologues, MLH3 and PMS1, have been shown to heterodimerize with MLH1. However, the heterodimers MutLγ (MLH1and MLH3) and MutLβ (MLH1 and PMS1) are able to correct mismatches only with low or no efficiency, respectively. A deficient MMR mechanism is associated with the hereditary colorectal cancer syndrome called hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC) or Lynch syndrome. HNPCC is the most common hereditary colorectal cancer syndrome and accounts for 2-5% of all colorectal cancer cases. HNPCC-associated mutations have been found in 5 MMR genes: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 and MLH3. Most of the mutations have been found in MLH1 and MSH2 (~90%) and are associated with typical HNPCC, while mutations in MSH6, PMS2 and MLH3 are mainly linked to putative HNPCC families lacking the characteristics of the syndrome. More data of MLH3 mutations are needed to assess the significance of its mutations in HNPCC. In this study, were functionally characterized 51 nontruncating mutations in the MLH1, MLH3 and MSH2 genes to address their pathogenic significance and mechanism of pathogenicity. Of the 36 MLH1 mutations, 22 were deficient in more than one assay, 2 variants were impaired only in one assay, and 12 variants behaved like the wild type protein, whereas all seven MLH3 mutants functioned like the wild type protein in the assays. To further clarify the role and relevance of MLH3 in MMR, we analyzed the subcellular localization of the native MutL homologue proteins. Our immunofluorescence analyses indicated that when all the three MutL homologues are natively expressed in human cells, endogenous MLH1 and PMS2 localize in the nucleus, whereas MLH3 stays in the cytoplasm. The coexpression of MLH3 with MLH1 results in its partial nuclear localization. Only one MSH2 mutation was pathogenic in the in vitro MMR assay. Our study on MLH1 mutations could clearly distinguish nontruncating alterations with severe functional defects from those not or only slightly impaired in protein function. However, our study on MLH3 mutations suggest that MLH3 mutations per se are not sufficient to trigger MMR deficiency and the continuous nuclear localization of MLH1 and PMS2 suggest that MutLα has a major activity in MMR in vivo. Together with our functional assays, this confirms that MutLγ is a less efficient MMR complex than MutLα.

Cardiac function before and after treatment for various types of loading conditions and in myocardial restriction : A prospective study on pediatric patients with two- and three-dimensional echocardiography and measurement of serum natriuretic peptides

Background: The incidence of all forms of congenital heart defects is 0.75%. For patients with congenital heart defects, life-expectancy has improved with new treatment modalities. Structural heart defects may require surgical or catheter treatment which may be corrective or palliative. Even those with corrective therapy need regular follow-up due to residual lesions, late sequelae, and possible complications after interventions. Aims: The aim of this thesis was to evaluate cardiac function before and after treatment for volume overload of the right ventricle (RV) caused by atrial septal defect (ASD), volume overload of the left ventricle (LV) caused by patent ductus arteriosus (PDA), and pressure overload of the LV caused by coarctation of the aorta (CoA), and to evaluate cardiac function in patients with Mulibrey nanism. Methods: In Study I, of the 24 children with ASD, 7 underwent surgical correction and 17 percutaneous occlusion of ASD. Study II had 33 patients with PDA undergoing percutaneous occlusion. In Study III, 28 patients with CoA underwent either surgical correction or percutaneous balloon dilatation of CoA. Study IV comprised 26 children with Mulibrey nanism. A total of 76 healthy voluntary children were examined as a control group. In each study, controls were matched to patients. All patients and controls underwent clinical cardiovascular examinations, two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) echocardiographic examinations, and blood sampling for measurement of natriuretic peptides prior to the intervention and twice or three times thereafter. Control children were examined once by 2D and 3D echocardiography. M-mode echocardiography was performed from the parasternal long axis view directed by 2D echocardiography. The left atrium-to-aorta (LA/Ao) ratio was calculated as an index of LA size. The end-diastolic and end-systolic dimensions of LV as well as the end-diastolic thicknesses of the interventricular septum and LV posterior wall were measured. LV volumes, and the fractional shortening (FS) and ejection fraction (EF) as indices of contractility were then calculated, and the z scores of LV dimensions determined. Diastolic function of LV was estimated from the mitral inflow signal obtained by Doppler echocardiography. In three-dimensional echocardiography, time-volume curves were used to determine end-diastolic and end-systolic volumes, stroke volume, and EF. Diastolic and systolic function of LV was estimated from the calculated first derivatives of these curves. Results: (I): In all children with ASD, during the one-year follow-up, the z score of the RV end-diastolic diameter decreased and that of LV increased. However, dilatation of RV did not resolve entirely during the follow-up in either treatment group. In addition, the size of LV increased more slowly in the surgical subgroup but reached control levels in both groups. Concentrations of natriuretic peptides in patients treated percutaneously increased during the first month after ASD closure and normalized thereafter, but in patients treated surgically, they remained higher than in controls. (II): In the PDA group, at baseline, the end-diastolic diameter of LV measured over 2SD in 5 of 33 patients. The median N-terminal pro-brain natriuretic peptide (proBNP) concentration before closure measured 72 ng/l in the control group and 141 ng/l in the PDA group (P = 0.001) and 6 months after closure measured 78.5 ng/l (P = NS). Patients differed from control subjects in indices of LV diastolic and systolic function at baseline, but by the end of follow-up, all these differences had disappeared. Even in the subgroup of patients with normal-sized LV at baseline, the LV end-diastolic volume decreased significantly during follow-up. (III): Before repair, the size and wall thickness of LV were higher in patients with CoA than in controls. Systolic blood pressure measured a median 123 mm Hg in patients before repair (P < 0.001) and 103 mm Hg one year thereafter, and 101 mm Hg in controls. The diameter of the coarctation segment measured a median 3.0 mm at baseline, and 7.9 at the 12-month (P = 0.006) follow-up. Thicknesses of the interventricular septum and posterior wall of the LV decreased after repair but increased to the initial level one year thereafter. The velocity time integrals of mitral inflow increased, but no changes were evident in LV dimensions or contractility. During follow-up, serum levels of natriuretic peptides decreased correlating with diastolic and systolic indices of LV function in 2D and 3D echocardiography. (IV): In 2D echocardiography, the interventricular septum and LV posterior wall were thicker, and velocity time integrals of mitral inflow shorter in patients with Mulibrey nanism than in controls. In 3D echocardiography, LV end-diastolic volume measured a median 51.9 (range 33.3 to 73.4) ml/m² in patients and 59.7 (range 37.6 to 87.6) ml/m² in controls (P = 0.040), and serum levels of ANPN and proBNP a median 0.54 (range 0.04 to 4.7) nmol/l and 289 (range 18 to 9170) ng/l, in patients and 0.28 (range 0.09 to 0.72) nmol/l (P < 0.001) and 54 (range 26 to 139) ng/l (P < 0.001) in controls. They correlated with several indices of diastolic LV function. Conclusions (I): During the one-year follow-up after the ASD closure, RV size decreased but did not normalize in all patients. The size of the LV normalized after ASD closure but the increase in LV size was slower in patients treated surgically than in those treated with the percutaneous technique. Serum levels of ANPN and proBNP were elevated prior to ASD closure but decreased thereafter to control levels in patients treated with the percutaneous technique but not in those treated surgically. (II): Changes in LV volume and function caused by PDA disappeared by 6 months after percutaneous closure. Even the children with normal-sized LV benefited from the procedure. (III): After repair of CoA, the RV size and the velocity time integrals of mitral inflow increased, and serum levels of natriuretic peptides decreased. Patients need close follow-up, despite cessation of LV pressure overload, since LV hypertrophy persisted even in normotensive patients with normal growth of the coarctation segment. (IV): In children with Mulibrey nanism, the LV wall was hypertrophied, with myocardial restriction and impairment of LV function. Significant correlations appeared between indices of LV function, size of the left atrium, and levels of natriuretic peptides, indicating that measurement of serum levels of natriuretic peptides can be used in the clinical follow-up of this patient group despite its dependence on loading conditions.

Development of a new flexor tendon repair technique performed with bioabsorbable poly-L/D-lactide (PLDLA) suture

Sormen koukistajajännevamman korjauksen jälkeisen aktiivisen mobilisaation on todettu johtavan parempaan toiminnalliseen lopputulokseen kuin nykyisin yleisesti käytetyn dynaamisen mobilisaation. Aktiivisen mobilisaation ongelma on jännekorjauksen pettämisriskin lisääntyminen nykyisten ommeltekniikoiden riittämättömän vahvuuden vuoksi. Jännekorjauksen lujuutta on parannettu kehittämällä monisäieommeltekniikoita, joissa jänteeseen tehdään useita rinnakkaisia ydinompeleita. Niiden kliinistä käyttöä rajoittaa kuitenkin monimutkainen ja aikaa vievä tekninen suoritus. Käden koukistajajännekorjauksessa käytetään yleisesti sulamattomia ommelmateriaaleja. Nykyiset käytössä olevat biohajoavat langat heikkenevät liian nopeasti jänteen paranemiseen nähden. Biohajoavan laktidistereokopolymeeri (PLDLA) 96/4 – langan vetolujuuden puoliintumisajan sekä kudosominaisuuksien on aiemmin todettu soveltuvan koukistajajännekorjaukseen. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää välittömän aktiivisen mobilisaation kestävä ja toteutukseltaan yksinkertainen käden koukistajajännekorjausmenetelmä biohajoavaa PLDLA 96/4 –materiaalia käyttäen. Tutkimuksessa analysoitiin viiden eri yleisesti käytetyn koukistajajänneompeleen biomekaanisia ominaisuuksia staattisessa vetolujuustestauksessa ydinompeleen rakenteellisten ominaisuuksien – 1) säikeiden (lankojen) lukumäärän, 2) langan paksuuden ja 3) ompeleen konfiguraation – vaikutuksen selvittämiseksi jännekorjauksen pettämiseen ja vahvuuteen. Jännekorjausten näkyvän avautumisen todettiin alkavan perifeerisen ompeleen pettäessä voima-venymäkäyrän myötöpisteessä. Ydinompeleen lankojen lukumäärän lisääminen paransi ompeleen pitokykyä jänteessä ja suurensi korjauksen myötövoimaa. Sen sijaan paksumman (vahvemman) langan käyttäminen tai ompeleen konfiguraatio eivät vaikuttaneet myötövoimaan. Tulosten perusteella tutkittiin mahdollisuuksia lisätä ompeleen pitokykyä jänteestä yksinkertaisella monisäieompeleella, jossa ydinommel tehtiin kolmen säikeen polyesterilangalla tai nauhamaisen rakenteen omaavalla kolmen säikeen polyesterilangalla. Nauhamainen rakenne lisäsi merkitsevästi ompeleen pitokykyä jänteessä parantaen myötövoimaa sekä maksimivoimaa. Korjauksen vahvuus ylitti aktiivisen mobilisaation jännekorjaukseen kohdistaman kuormitustason. PLDLA 96/4 –langan soveltuvuutta koukistajajännekorjaukseen selvitettiin tutkimalla langan biomekaanisia ominaisuuksia ja solmujen pito-ominaisuuksia staattisessa vetolujuustestauksessa verrattuna yleisimmin jännekorjauksessa käytettävään punottuun polyesterilankaan (Ticron®). PLDLA –langan todettiin soveltuvan hyvin koukistajajännekorjaukseen, sillä se on polyesterilankaa venymättömämpi ja solmujen pitävyys on parempi. Viimeisessä vaiheessa tutkittiin PLDLA 96/4 –langasta valmistetulla kolmisäikeisellä, nauhamaisella jännekorjausvälineellä tehdyn jännekorjauksen kestävyyttä staattisessa vetolujuustestauksessa sekä syklisessä kuormituksessa, joka simuloi staattista testausta paremmin mobilisaation toistuvaa kuormitusta. PLDLA-korjauksen vahvuus ylitti sekä staattisessa että syklisessä kuormituksessa aktiivisen mobilisaation edellyttämän vahvuuden. Nauhamaista litteää ommelmateriaalia ei aiemmin ole tutkittu tai käytetty käden koukistajajännekorjauksessa. Tässä tutkimuksessa ommelmateriaalin nauhamainen rakenne paransi merkitsevästi jännekorjauksen vahvuutta, minkä arvioidaan johtuvan lisääntyneestä kontaktipinnasta jänteen ja ommelmateriaalin välillä estäen ompeleen läpileikkautumista jänteessä. Tutkimuksessa biohajoavasta PLDLA –materiaalista valmistetulla rakenteeltaan nauhamaisella kolmisäikeisellä langalla tehdyn jännekorjauksen vahvuus saavutti aktiivisen mobilisaation edellyttämän tason. Lisäksi uusi menetelmä on helppokäyttöinen ja sillä vältetään perinteisten monisäieompeleiden tekniseen suoritukseen liittyvät ongelmat.

Studies on the Cell Wall Structure and on the Mechanical Properties of Norway Spruce

The structure and the mechanical properties of wood of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) were studied using small samples from Finland and Sweden. X-ray diffraction (XRD) was used to determine the orientation of cellulose microfibrils (microfibril angle, MFA), the dimensions of cellulose crystallites and the average shape of the cell cross-section. X-ray attenuation and x-ray fluorescence measurements were used to study the chemical composition and the trace element content. Tensile testing with in situ XRD was used to characterise the mechanical properties of wood and the deformation of crystalline cellulose within the wood cell walls. Cellulose crystallites were found to be 192 284 Å long and 28.9 33.4 Å wide in chemically untreated wood and they were longer and wider in mature wood than in juvenile wood. The MFA distribution of individual Norway spruce tracheids and larger samples was asymmetric. In individual cell walls, the mean MFA was 19 30 degrees, while the mode of the MFA distribution was 7 21 degrees. Both the mean MFA and the mode of the MFA distribution decreased as a function of the annual ring. Tangential cell walls exhibited smaller mean MFA and mode of the MFA distribution than radial cell walls. Maceration of wood material caused narrowing of the MFA distribution and removed contributions observed at around 90 degrees. In wood of both untreated and fertilised trees, the average shape of the cell cross-section changed from circular via ambiguous to rectangular as the cambial age increased. The average shape of the cell cross-section and the MFA distribution did not change as a result of fertilisation. The mass absorption coefficient for x-rays was higher in wood of fertilised trees than in that of untreated trees and wood of fertilised trees contained more of the elements S, Cl, and K, but a smaller amount of Mn. Cellulose crystallites were longer in wood of fertilised trees than in that of untreated trees. Kraft cooking caused widening and shortening of the cellulose crystallites. Tensile tests parallel to the cells showed that if the mean MFA is initially around 10 degrees or smaller, no systematic changes occur in the MFA distribution due to strain. The role of mean MFA in defining the tensile strength or the modulus of elasticity of wood was not as dominant as that reported earlier. Crystalline cellulose elongated much less than the entire samples. The Poisson ratio νca of crystalline cellulose in Norway spruce wood was shown to be largely dependent on the surroundings of crystalline cellulose in the cell wall, varying between -1.2 and 0.8. The Poisson ratio was negative in kraft cooked wood and positive in chemically untreated wood. In chemically untreated wood, νca was larger in mature wood and in latewood compared to juvenile wood and earlywood.

A study of the nanostructure of the cell wall of the tracheids of conifer xylem by x-ray scattering

The purpose of this study was to develop practical and reliable x-ray scattering methods to study the nanostructure of the wood cell wall and to use these methods to systematically study the nanostructure of Norway spruce and Scots pine grown in Finland and Sweden. Methods to determine the microfibril angle (MFA) distribution, the crystallinity of wood, and the average size of cellulose crystallites using wide-angle x-ray scattering were developed and these parameters were determined as a function of the number of the year ring. The mean MFA in Norway spruce decreases rapidly as a function of the number of the year ring and after the 7th year ring it varies between 6° and 10°. The mean MFA of Scots pine behaves the same way as the mean MFA of Norway spruce. The thickness of cellulose crystallites for Norway spruce and Scots pine appears to be constant as a function of the number of the year ring. The obtained mean values are 32 Å for Norway spruce and 31 Å for Scots pine. The length of the cellulose crystallites was also quite constant as a function of the year ring. The mean length of the crystallites for Norway spruce was 364 Å, while the standard deviation was 27 Å. The mass fraction of crystalline cellulose in wood is the crystallinity of wood and the intrinsic crystallinity of cellulose is the crystallinity of cellulose. The crystallinity of wood increases from the 2nd year ring to the 10th year ring from the pith and is constant after the 10th year ring. The crystallinity of cellulose obtained using nuclear magnetic resonance spectroscopy was 52% for both species. The crystallinity of wood and the crystallinity of cellulose behave the same way in Norway spruce and Scots pine. The methods were also applied to studies on thermally modified Scots pine wood grown in Finland. Wood is modified thermally by heating and steaming in order to improve its properties such as biological resistance and dimensional stability. Modification temperatures varied from 100 °C to 240 °C. The thermal modification increases the crystallinity of wood and the thickness of cellulose crystallites but does not influence the MFA distribution. When the modification temperature was 230 °C and time 4 h, the thickness of the cellulose crystallites increased from 31 Å to 34 Å.