Cellular Mechanisms of Sleep Homeostasis : Studies on Brain Energy Metabolism and Aging

Sleep is governed by a homeostatic process in which the duration and quality of previous wake regulate the subsequent sleep. Active wakefulness is characterized with high frequency cortical oscillations and depends on stimulating influence of the arousal systems, such as the cholinergic basal forebrain (BF), while cessation of the activity in the arousal systems is required for slow wave sleep (SWS) to occur. The site-specific accumulation of adenosine (a by-product of ATP breakdown) in the BF during prolonged waking /sleep deprivation (SD) is known to induce sleep, thus coupling energy demand to sleep promotion. The adenosine release in the BF is accompanied with increases in extracellular lactate and nitric oxide (NO) levels. This thesis was aimed at further understanding the cellular processes by which the BF is involved in sleep-wake regulation and how these processes are affected by aging. The BF function was studied simultaneously at three levels of organization: 1) locally at a cellular level by measuring energy metabolites 2) globally at a cortical level (the out-put area of the BF) by measuring EEG oscillations and 3) at a behavioral level by studying changes in vigilance states. Study I showed that wake-promoting BF activation, particularly with glutamate receptor agonist N-methyl-D-aspatate (NMDA), increased extracellular adenosine and lactate levels and led to a homeostatic increase in the subsequent sleep. Blocking NMDA activation during SD reduced the high frequency (HF) EEG theta (7-9 Hz) power and attenuated the subsequent sleep. In aging, activation of the BF during SD or experimentally with NMDA (studies III, IV), did not induce lactate or adenosine release and the increases in the HF EEG theta power during SD and SWS during the subsequent sleep were attenuated as compared to the young. These findings implicate that increased or continuous BF activity is important for active wake maintenance during SD as well as for the generation of homeostatic sleep pressure, and that in aging these mechanisms are impaired. Study II found that induction of the inducible NO synthase (iNOS) during SD is accompanied with activation of the AMP-activated protein kinase (AMPK) in the BF. Because decreased cellular energy charge is the most common cause for AMPK activation, this finding implicates that the BF is selectively sensitive to the metabolic demands of SD as increases were not found in the cortex. In aging (study III), iNOS expression and extracellular levels of NO and adenosine were not significantly increased during SD in the BF. Furthermore, infusion of NO donor into the BF did not lead to sleep promotion as it did in the young. These findings indicated that the NO (and adenosine) mediated sleep induction is impaired in aging and that it could at least partly be due to the reduced sensitivity of the BF to sleep-inducing factors. Taken together, these findings show that reduced sleep promotion by the BF contributes to the attenuated homeostatic sleep response in aging.

The neuronal cell adhesion molecule ICAM-5

The neuronal cell adhesion molecule ICAM-5 ICAM-5 (telencephalin) belongs to the intercellular adhesion molecule (ICAM)-subgroup of the immunoglobulin superfamily (IgSF). ICAMs participate in leukocyte adhesion and adhesion-dependent functions in the central nervous system (CNS) through interacting with the leukocyte-specific b2 integrins. ICAM-5 is found in the mammalian forebrain, appears at the time of birth, and is located at the cell soma and neuronal dendrites. Recent studies also show that it is important for the regulation of immune functions in the brain and for the development and maturation of neuronal synapses. The clinical importance of ICAM-5 is still under investigation; it may have a role in the development of Alzheimer s disease (AD). In this study, the role of ICAM-5 in neuronal differentiation and its associations with a-actinin and N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptors were examined. NMDA receptors (NMDARs) are known to be involved in many neuronal functions, including the passage of information from one neuron to another one, and thus it was thought important to study their role related to ICAM-5. The results suggested that ICAM-5 was able to induce dendritic outgrowth through homophilic adhesion (ICAM-5 monomer binds to another ICAM-5 monomer in the same or neighbouring cell), and the homophilic binding activity appeared to be regulated by monomer/multimer transition. Moreover, ICAM-5 binding to a-actinin was shown to be important for neuritic outgrowth. It was examined whether matrix metalloproteinases (MMPs) are the main enzymes involved in ICAM-5 ectodomain cleavage. The results showed that stimulation of NMDARs leads to MMP activation, cleavage of ICAM-5 and it is accompanied by dendritic spine maturation. These findings also indicated that ICAM-5 and NMDA receptor subunit 1 (NR1) compete for binding to a-actinin, and ICAM-5 may regulate the NR1 association with the actin cytoskeleton. Thus, it is concluded that ICAM-5 is a crucial cell adhesion molecule involved in the development of neuronal synapses, especially in the regulation of dendritic spine development, and its functions may also be involved with memory formation and learning.

Tonically Active Kainate Receptors (tKARs) : A Novel Mechanism Regulating Neuronal Function in the Brain

Fast excitatory transmission between neurons in the central nervous system is mainly mediated by L-glutamate acting on ligand gated (ionotropic) receptors. These are further categorized according to their pharmacological properties to AMPA (2-amino-3-(5-methyl-3-oxo-1,2- oxazol-4-yl)propanoic acid), NMDA (N-Methyl-D-aspartic acid) and kainate (KAR) subclasses. In the rat and the mouse hippocampus, development of glutamatergic transmission is most dynamic during the first postnatal weeks. This coincides with the declining developmental expression of the GluK1 subunit-containing KARs. However, the function of KARs during early development of the brain is poorly understood. The present study reveals novel types of tonically active KARs (hereafter referred to as tKARs) which play a central role in functional development of the hippocampal CA3-CA1 network. The study shows for the first time how concomitant pre- and postsynaptic KAR function contributes to development of CA3-CA1 circuitry by regulating transmitter release and interneuron excitability. Moreover, the tKAR-dependent regulation of transmitter release provides a novel mechanism for silencing and unsilencing early synapses and thus shaping the early synaptic connectivity. The role of GluK1-containing KARs was studied in area CA3 of the neonatal hippocampus. The data demonstrate that presynaptic KARs in excitatory synapses to both pyramidal cells and interneurons are tonically activated by ambient glutamate and that they regulate glutamate release differentially, depending on target cell type. At synapses to pyramidal cells these tKARs inhibit glutamate release in a G-protein dependent manner but in contrast, at synapses to interneurons, tKARs facilitate glutamate release. On the network level these mechanisms act together upregulating activity of GABAergic microcircuits and promoting endogenous hippocampal network oscillations. By virtue of this, tKARs are likely to have an instrumental role in the functional development of the hippocampal circuitry. The next step was to investigate the role of GluK1 -containing receptors in the regulation of interneuron excitability. The spontaneous firing of interneurons in the CA3 stratum lucidum is markedly decreased during development. The shift involves tKARs that inhibit medium-duration afterhyperpolarization (mAHP) in these neurons during the first postnatal week. This promotes burst spiking of interneurons and thereby increases GABAergic activity in the network synergistically with the tKAR-mediated facilitation of their excitatory drive. During development the amplitude of evoked medium afterhyperpolarizing current (ImAHP) is dramatically increased due to decoupling tKAR activation and ImAHP modulation. These changes take place at the same time when the endogeneous network oscillations disappear. These tKAR-driven mechanisms in the CA3 area regulate both GABAergic and glutamatergic transmission and thus gate the feedforward excitatory drive to the area CA1. Here presynaptic tKARs to CA1 pyramidal cells suppress glutamate release and enable strong facilitation in response to high-frequency input. Therefore, CA1 synapses are finely tuned to high-frequency transmission; an activity pattern that is common in neonatal CA3-CA1 circuitry both in vivo and in vitro. The tKAR-regulated release probability acts as a novel presynaptic silencing mechanism that can be unsilenced in response to Hebbian activity. The present results shed new light on the mechanisms modulating the early network activity that paves the way for oscillations lying behind cognitive tasks such as learning and memory. Kainate receptor antagonists are already being developed for therapeutic use for instance against pain and migraine. Because of these modulatory actions, tKARs also represent an attractive candidate for therapeutic treatment of developmentally related complications such as learning disabilities.

L'ecfrasis nel Piacere di Gabriele D'Annunzio

Tutkielman aiheena on ekfrasis Gabriele D'Annunzion romaanissa Il Piacere (1889). Lähtökohtana on selvittää, millaisissa muodoissa ekfrasis esiintyy romaanissa sekä miten ekfrasis vaikuttaa teoksen tulkintatradition esille tuomaan tematiikkaan. Pyrkimyksenä on myös selkeyttää ekfrasiksen käsitettä, jonka ongelmana ovat sanaan eri aikakausina liitetyt eri merkitykset. Tärkeimpiä lähdeteoksia ovat James A.W. Heffernanin Museum of Words (1993) ja W.J.T. Mitchellin Picture Theory (1994), Marinella Cantelmon Il Piacere dei leggitori: D'Annunzio e la comunicazione letteraria (1996) sekä John Hollanderin artikkeli "The Poetics of Ekphrasis" (1988). Tutkielman avainkäsitteenä on Heffernanin määritelmä, jonka mukaan ekfrasis on sanallinen esitys kuvallisesta esityksestä. Määritelmää sovellettaessa on otettu huomioon representaatiokäsityksen avautuminen, jolloin vastaanottaja, ympäristö etc. ovat osa esitystä. Korpuksen muodostavat tapahtumaympäristöä, taideteoksia, esineistöä ja henkilöhahmoja kuvaavat ekfrastiset katkelmat. Luokittelussa toimivat alakäsitteinä Valerie Robillardin kuvaileva, attributiivinen ja assosiatiivinen ekfrasis sekä Tamar Yacobin ekfrastinen vertaus. Analyysi osoittaa, että kuvaileva ekfrasis on yleisin, mutta vain kuvitteellisten teosten yhteydessä. Katkelmissa on näkyvissä ekfrasikselle luonteenomainen kerronnallinen impulssi. Ekfrasis osallistuu tunnetun ja uuden elementin vuoropuheluun ankkuroimalla kuvitteelliset taideteokset lukijalle tuttuun ympäristöön, jolloin myös uusi tulee toden kaltaiseksi. Attributiivinen ekfrasis takaa välittömän tunnistettavuuden. Henkilöhahmot, erityisesti keskeiset naishahmot, on määritelty ekfrastisten vertausten kautta. Ekfrasis ilmentää osaltaan naishahmojen vaihdettavuuden tematiikkaa. Kyseessä on myös toiseuden haltuunotto. Kuvallisen viittaussuhteen ansiosta ekfrasis toimii tehokeinona. Tekstuaalisena strategiana ekfrasis luo siteitä tapahtumien välille ja rytmittää teoksen vaiheita. Ekfrastiset katkelmat tarjoavat myös väylän vaihtoehtoiselle tulkinnalle haastamalla tekstin totuuskäsityksen. Kuvallinen ja sanallinen esitys tuovat tekstiin omat merkityksensä, jolloin merkityskenttä laajenee. Il Piacere on intertekstuaalinen kollaasi, jossa kokonaiskuva muodostuu eri elementtien vuorovaikutuksesta. D'Annunzion mielestä kauneus on taiteen ensisijainen tarkoitus, ja ekfrasis retorisena keinona on osa pyrkimystä tavoittaa täydellinen muoto.

Le processus de travail d'une correspondante: une étude observationnelle

Pro gradu -tutkielman aiheena on kirjeenvaihtajan työprosessi. Tutkielma kuuluu kääntämisen sosiologian piiriin. Tutkimuksen kohteena oli Helsingin Sanomien Pariisin-kirjeenvaihtaja Minna Nalbantoglu, jonka työskentelyä tutkielman tekijä havainnoi Pariisissa viiden päivän ajan syyskuussa 2006. Tutkimuksen päämetodina oli tapaustutkimus, jonka lisäksi tutkimuksessa käytettiin metodina haastattelua ja havainnointia sekä dokumenttien, tallenteiden ja työnäytteiden analysointia. Tutkimuksen aineisto muodostui havaintomuistiinpanoista, kirjeenvaihtajan haastattelusta, ääneenajatteluprotokollista, haastattelunauhoista, kirjeenvaihtajan tuottamista artikkeleista, kirjeenvaihtajan käyttämistä lähteistä ja juttupäiväkirjoista. Tutkielman tarkoituksena oli muodostaa kokonaiskuva kirjeenvaihtajan työprosessista. Tavoitteena oli vastata seuraavin kysymyksiin: 1) Miten ja millä kriteereillä kirjeenvaihtaja valitsee Helsingin Sanomien lukijoille välitettävät uutiset? 2) Miten uutinen tuotetaan? 3) Minkälaista kääntämistä tai käännöseditointia (transediting) kirjeenvaihtajan työssä esiintyy? Tutkimustulokset on analysoitu viiden käsitteen avulla, jotka ovat uutiskriteerit, uutisen tuottamisprosessi, kääntäminen, käännöseditointi ja portinvartiointi (gatekeeping). Ensimmäiseen tutkimuskysymykseen vastattiin analysoimalla kirjeenvaihtajan tutkimusviikon aikana tuottamia artikkeleita Johan Galtungin ja Mari Holmboe Rugen (1965) klassisten uutiskriteerien avulla, joita täydennettiin Judy McGregorin (2002) päivitetyillä uutiskriteereillä. Toiseen tutkimuskysymykseen vastattiin kuvailemalla uutisten tuottamisprosessia. Samalla selvitettiin, mitä lähteitä kirjeenvaihtaja oli käyttänyt jutuissansa. Kolmatta tutkimuskysymystä varten artikkelit analysoitiin Teun A. van Dijkin (1988) uutisen tuottamisprosessin tutkimista varten kehittämällä mallilla. Van Dijkin mallin avulla määriteltiin, mikä tekstinkäsittelystrategia on kääntämistä ja mitkä käännöseditointia. Analyysin perusteella todettiin, että tekstin tuottamisprosessissa esiintyy myös uuden tekstin luomista ja tuotantoa yksikielisen materiaalin pohjalta. Kääntäminen ja käännöseditointi (Karen Stetting 1989) -käsitteitä pohdittiin ennen analyysia työn teoriaosuudessa. Uutisaiheiden analyysin perusteella todettiin, että mitä enemmän tapahtuma täyttää uutiskriteereitä, sitä todennäköisemmin se valitaan uutiseksi. Niin ikään mitä enemmän tapahtuma täyttää McGregorin päivittämiä uutiskriteereitä, sitä todennäköisemmin se valitaan uutiseksi. Analysoitujen uutisten määrä oli kuitenkin pieni, eikä tuloksia voida pitää kuin suuntaa-antavina. Artikkeleiden lähteenä oli käytetty lähinnä haastatteluita, lehtiartikkeleita ja uutistoimistojen sähkeitä. Muiden lähteiden käyttö oli satunnaista. Lähteiden ja käännösstrategioiden välillä ei havaittu korrelaatiota. Eniten käytetty tekstinkäsittelystrategia oli tiivistäminen. Käännöseditoinnin osuus oli yli puolet artikkeleiden tekstistä (keskiarvo 62 %) ja kääntämisen osuus vain kahdeksan prosenttia. Tutkimuksen perusteella käännöseditointi-käsitteen käyttö on perusteltua puhuttaessa kyseisen kirjeenvaihtajan työstä. Tutkimuksen perusteella on kehitetty uusi portinvartiointimalli, joka pohjautuu van Dijkin uutisen tuottamisprosessimalliin. Mallin avulla voidaan analysoida uutisen tuottamisprosessia ja päätellä, minkä verran kääntämistä ja käännöseditointia työssä esiintyy. Mallia ehdotetaan sovellettavaksi paitsi muiden kirjeenvaihtajien niin myös monikielisen materiaalin parissa työskentelevien toimittajien työn sekä uutiskääntämisen analysointiin.

Nés sous de bons auspices? Etude qualitative de facteurs contribuant à l'acquisition du bilinguisme par les enfants d'un couple mixte

Pro gradu- tutkielmassani tarkastelen suomi-ranska kaksikielisyyden kehittymistä perheissä, joissa vanhemmilla on eri äidinkieli. Työni tavoitteena on ollut tutkia kuinka eri ympäristötekijät vaikuttavat kaksikielisyyden omaksumiseen ja miten perheiden erilainen panostus vähemmistökielen, ts. kielen joka ei esiinny ympäristössä, oppimiseen näkyy saavutetuissa tuloksissa. Tutkimukseeni osallistui 13 perhettä, joilla on 10-12 vuotiaita, ranskaa ja suomea päivittäin käyttäviä lapsia. Lapsia oli yhteensä 18. Voidakseni tarkastella myös kieliympäristön vaikutusta oppimiseen valittiin perheistä kuusi Suomesta ja seitsemän Ranskasta sekä Sveitsin ranskankieliseltä alueelta. Tutkimusmenetelmiini kuului vanhempien haastattelu perheen sosiolingvististen tekijöiden selville saamiseksi ja lasten kanssa keskustelu suullisen kielitaidon arvioimiseksi. Pääpaino kielitaidon arvioinnissa oli kuitenkin kirjallisella tekstillä, jonka lapset tuottivat molemmilla kielillä tekstittömän kirjan kuvien perusteella. Teksteistä suoritettiin virheanalyysit, joissa eri virheet jaettiin ortografisiin, semanttisiin ja kieliopillisiin virheisiin. Jokaiselle lapselle lasketiin myös keskiarvo, joka osoitti kuinka monta sanaa tekstissä oli jokaista virhettä kohti. Näiden keskiarvojen pohjalta tutkittiin yhteneväisyyksiä virhemäärien sekä perheiden sosiolingvististen tekijöiden kesken. Yhteenvedossa verrattiin myös tuloksia teoriaosassa esitettyihin kielitieteilijöiden tarjoamiin periaatteisiin. Tutkielman perusteella voidaan todeta, että ympäristön vaikutus näytetään usein aliarvioitaneen kaksikielisyyttä koskevissa teoksissa. Hyvään kielitaitoon vähemmistökielessä tarvitaan enemmän kuin yksi kieli - yksi henkilö menetelmä, jossa vanhemmat puhuvat lapselle omaa äidinkieltään. Hyviksi vahvistuskeinoiksi havaittiin varsinkin kaksikielinen koulu sekä useat vierailut toisen vanhemman kotimaahan. Varsinkin perheen nuorimpien lasten vähemmistökielen oppimiseen tulisi panostaa sillä näillä on syntymästään asti mahdollisuus käyttää enemmistökieltä myös vanhempien sisarusten kanssa. Kieliympäristön vaikutuksesta havaittiin, että Suomessa asuvat lapset hallitsivat yleisesti ottaen paremmin vähemmistökielensä kuin Ranskassa asuvat. Tähän pidettiin syynä ranskalais-suomalaisen koulun positiivista vaikutusta kielen oppimiselle sekä ranskankielen arvostettua asemaa Suomessa. Avainsanat: Kaksikielisyys, kieltenoppiminen, bilinguisme, acquisition des langues, couple mixte

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

Structural analyses of (1->3),(1->4)-β-D-glucan of oats and barley

The structures of (1→3),(1→4)-β-D-glucans of oat bran, whole-grain oats and barley and processed foods were analysed. Various methods of hydrolysis of β-glucan, the content of insoluble fibre of whole grains of oats and barley and the solution behaviour of oat and barley β-glucans were studied. The isolated soluble β-glucans of oat bran and whole-grain oats and barley were hydrolysed with lichenase, an enzyme specific for (1→3),(1→4)-β-D-β-glucans. The amounts of oligosaccharides produced from bran were analysed with capillary electrophoresis and those from whole-grains with high-performance anion-exchange chromatography with pulse-amperometric detection. The main products were 3-O-β-cellobiosyl-D-glucose and 3-O-β-cellotriosyl-D-glucose, the oligosaccharides which have a degree of polymerisation denoted by DP3 and DP4. Small differences were detected between soluble and insoluble β-glucans and also between β-glucans of oats and barley. These differences can only be seen in the DP3:DP4 ratio which was higher for barley than for oat and also higher for insoluble than for soluble β-glucan. A greater proportion of barley β-glucan remained insoluble than of oat β-glucan. The molar masses of soluble β-glucans of oats and barley were the same as were those of insoluble β-glucans of oats and barley. To analyse the effects of cooking, baking, fermentation and drying, β-glucan was isolated from porridge, bread and fermentate and also from their starting materials. More β-glucan was released after cooking and less after baking. Drying decreased the extractability for bread and fermentate but increased it for porridge. Different hydrolysis methods of β-glucan were compared. Acid hydrolysis and the modified AOAC method gave similar results. The results of hydrolysis with lichenase gave higher recoveries than the other two. The combination of lichenase hydrolysis and high-performance anion-exchange chromatography with pulse-amperometric detection was found best for the analysis of β-glucan content. The content of insoluble fibre was higher for barley than for oats and the amount of β-glucan in the insoluble fibre fraction was higher for oats than for barley. The flow properties of both water and aqueous cuoxam solutions of oat and barley β-glucans were studied. Shear thinning was stronger for the water solutions of oat β-glucan than for barley β-glucan. In aqueous cuoxam shear thinning was not observed at the same concentration as in water but only with high concentration solutions. Then the viscosity of barley β-glucan was slightly higher than that of oat β-glucan. The oscillatory measurements showed that the crossover point of the G´ and G´´ curves was much lower for barley β-glucan than for oat β-glucan indicating a higher tendency towards solid-like behaviour for barley β-glucan than for oat β-glucan.

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.

Synthesis, Reactivity and Biological Activity of 17β-HSD1 Inhibitors Based on a Thieno[2,3-d]pryrimidin-4(3H)-one Core

Breast cancer is the most common cancer in women in Western countries. In the early stages of development most breast cancers are hormone-dependent, and estrogens, especially estradiol, have a pivotal role in their development and progression. One approach to the treatment of hormone-dependent breast cancers is to block the formation of the active estrogens by inhibiting the action of the steroid metabolising enzymes. 17beta-Hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (17beta-HSD1) is a key enzyme in the biosynthesis of estradiol, the most potent female sex hormone. The 17beta-HSD1 enzyme catalyses the final step and converts estrone into the biologically active estradiol. Blocking 17beta-HSD1 activity with a specific enzyme inhibitor could provide a means to reduce circulating and tumour estradiol levels and thus promote tumour regression. In recent years 17beta-HSD1 has been recognised as an important drug target. Some inhibitors of 17beta-HSD1 have been reported, however, there are no inhibitors on the market nor have clinical trials been announced. The majority of known 17beta-HSD1 inhibitors are based on steroidal structures, while relatively little has been reported on non-steroidal inhibitors. As compared with 17beta-HSD1 inhibitors based on steroidal structures, non-steroidal compounds could have advantages of synthetic accessibility, drug-likeness, selectivity and non-estrogenicity. This study describes the synthesis of large group of novel 17beta-HSD1 inhibitors based on a non-steroidal thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-one core. An efficient synthesis route was developed for the lead compound and subsequently employed in the synthesis of thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-one based molecule library. The biological activities and binding of these inhibitors to 17beta-HSD1 and, finally, the quantitative structure activity relationship (QSAR) model are also reported. In this study, several potent and selective 17beta-HSD1 inhibitors without estrogenic activity were identified. This establishment of a novel class of inhibitors is a progressive achievement in 17beta-HSD1 inhibitor development. Furthermore, the 3D-QSAR model, constructed on the basis of this study, offers a powerful tool for future 17beta-HSD1 inhibitor development. As part of the fundamental science underpinning this research, the chemical reactivity of fused (di)cycloalkeno thieno[2,3-d]pyrimidin-4(3H)-ones with electrophilic reagents, i.e. Vilsmeier reagent and dimethylformamide dimethylacetal, was investigated. These findings resulted in a revision of the reaction mechanism of Vilsmeier haloformylation and further contributed to understanding the chemical reactivity of this compound class. This study revealed that the reactivity is dependent upon a stereoelectronic effect arising from different ring conformations.