Acid-base Balance and Oxidative Metabolism in Calcified Tissues

The calcified tissues, comprising bone and cartilage, are metabolically active tissues that bind and release calcium, bicarbonate and other substances according to systemic needs. Understanding the regulation of cellular metabolism in bone and cartilage is an important issue, since a link between the metabolism and diseases of these tissues is clear. An essential element in the function of bone-resorbing osteoclasts, namely regulation of bicarbonate transport, has not yet been thoroughly studied. Another example of an important but at the same time fairly unexplored subject of interest in this field is cartilage degeneration, an important determinant for development of osteoarthritis. The link between this and oxidative metabolism has rarely been studied. In this study, we have investigated the significance of bicarbonate transport in osteoclasts. We found that osteoclasts possess several potential proteins for bicarbonate transport, including carbonic anhydrase IV and XIV, and an electroneutral bicarbonate co-transporter NBCn1. We have also shown that inhibiting the function of these proteins has a significant impact on bone resorption and osteoclast morphology. Furthermore, we have explored oxidative metabolism in chondrocytes and found that carbonic anhydrase III (CA III), a protein linked to the prevention of protein oxidation in muscle cells, is also present in mouse chondrocytes, where its expression correlates with the presence of reactive oxygen species. Thus, our study provides novel information on the regulation of cellular metabolism in calcified tissues.

New perspectives on the melanocortins and their cardiovascular effects: Potential implications for the treatment of cardiovascular diseases with melanocortin analogues

The melanocortin peptides, including melanocyte-stimulating hormones, α-, β- and γ-MSH, are derived from the precursor peptide proopiomelanocortin and mediate their biological actions via five different melanocortin receptors, named from MC1 to MC5. Melanocortins have been implicated in the central regulation of energy balance and cardiovascular functions, but their local effects, via yet unidentified sites of action, in the vasculature, and their therapeutic potential in major vascular pathologies remain unclear. Therefore, the main aim of this thesis was to characterise the role of melanocortins in circulatory regulation, and to investigate whether targeting of the melanocortin system by pharmacological means could translate into therapeutic benefits in the treatment of cardiovascular diseases such as hypertension. In experiments designed to elucidate the local effects of α-MSH on vascular tone, it was found that α-MSH improved blood vessel relaxation via a nitric oxide (NO)-dependent mechanism without directly contracting or relaxing blood vessels. Furthermore, α-MSH was shown to regulate the expression and function of endothelial NO synthase in cultured human endothelial cells via melanocortin 1 receptors. In keeping with the vascular protective role, pharmacological treatment of mice with α-MSH analogues displayed therapeutic efficacy in conditions associated with vascular dysfunction such as obesity. Furthermore, α-MSH analogues elicited marked diuretic and natriuretic responses, which together with their vascular effects, seemed to provide protection against sodium retention and blood pressure elevation in experimental models of hypertension. In conclusion, the present results identify novel effects for melanocortins in the local control of vascular function, pointing to the potential future use of melanocortin analogues in the treatment of cardiovascular pathologies.

Stability and properties of cellulose-sodium hydroxide solution systems

Since cellulose is a linear macromolecule it can be used as a material for regenerated cellulose fiber products e.g. in textile fibers or film manufacturing. Cellulose is not thermoformable, thus the manufacturing of these regenerated fibers is mainly possible through dissolution processes preceding the regeneration process. However, the dissolution of cellulose in common solvents is hindered due to inter- and intra-molecular hydrogen bonds in the cellulose chains, and relatively high crystallinity. Interestingly at subzero temperatures relatively dilute sodium hydroxide solutions can be used to dissolve cellulose to a certain extent. The objective of this work was to investigate the possible factors that govern the solubility of cellulose in aqueous NaOH and the solution stability. Cellulose-NaOH solutions have the tendency to form a gel over time and at elevated temperature, which creates challenges for further processing. The main target of this work was to achieve high solubility of cellulose in aqueous NaOH without excessively compromising the solution stability. In the literature survey an overview of the cellulose dissolution is given and possible factors contributing to the solubility and solution properties of cellulose in aqueous NaOH are reviewed. Furthermore, the concept of solution rheology is discussed. In the experimental part the focus was on the characterization of the used materials and properties of the prepared solutions mainly concentrating on cellulose solubility and solution stability.

Muistipotilaan tarkoituksenmukaisen hoitopaikan määrittäminen Balance of Care -menetelmällä

Tutkimuksen tarkoituksena oli kuvata Balance of Care (BoC) -menetelmän käyttöä ikääntyneen muistipotilaan tarkoituksenmukaisen hoitopaikan määrittelyssä. Tutkimuksen avulla pyrittiin selvittämään miten yhtenäinen on asiantuntijoiden muodostama käsitys ikääntyneen muistipotilaan tarkoituksenmukaisesta hoitopaikasta, sekä mitkä tekijät vaikuttavat asiantuntijoiden päätöksentekoon muodostettaessa tarkoituksenmukaisia hoitopaikkoja. Tutkimus on osa kansainvälistä EU:n rahoittamaa RightTimePlaceCare -projektia (RTPC), jonka tavoitteena on kehittää muistisairaiden ikääntyneiden hoitokäytänteitä tilanteisiin, joissa pohditaan tarkoituksenmukaisinta hoitopaikkaa. Tutkimuksessa tarkasteltiin asiantuntijoiden (N = 27) päätöksentekoa käytettäessä BoC -menetelmää. Tutkimus toteutettiin viidessä kunnassa, jossa kussakin kokoontui yksi asiantuntijaryhmä pohtimaan BoC -menetelmän avulla tarkoituksenmukaista hoitopaikkaa 14 esimerkkitapaukselle. Esimerkkitapaukset kuvasivat tyypillisiä ikääntyneitä muistipotilaita. Kukin asiantuntijaryhmä tutustui seitsemään esimerkkitapaukseen. Jokaista esimerkkitapausta arvioi kaksi tai kolme asiantuntijaryhmää. Asiantuntijat valitsivat ja kirjasivat ensin itsenäisesti hoitopaikan esimerkkitapaukselle, tämän jälkeen asiantuntijat keskustelivat ryhmässä ja pyrkivät muodostamaan konsensuksen tarkoituksenmukaisesta hoitopaikasta sekä mahdollisesti tarvittavista palveluista. Myös nämä kirjattiin. Aineisto analysoitiin kvantifioimalla ja induktiivisesti teemoittelemalla. Asiantuntijoiden itsenäisesti muodostamissa hoitopaikkapäätöksissä oli paljon eroja. Ainoastaan yhden esimerkkitapauksen (7 %) kohdalla asiantuntijoiden päätös oli yksimielinen. Osalle asiantuntijoista tuotti vaikeuksia valita vaihtoehdoista vain yksi hoitopaikka ikääntyneelle muistipotilaalle. Asiantuntijaryhmien päätökset olivat yhtenäisempiä, kuin yksittäisten asiantuntijoiden. Ryhmät päätyivät täysin yhteneviin hoitopaikkasuosituksiin seitsemän esimerkkitapauksen (50 %) kohdalla. Tulosten mukaan ikääntyneen muistipotilaan hoitopaikkaa koskevat päätökset olisi järkevää toteuttaa moniammatillisissa asiantuntijaryhmissä, näin saavutetaan yhdenmukaisempia hoitopäätöksiä. Sekä asiantuntijoiden että asiantuntijaryhmien päätöksistä suurin osa painottui kotihoitoon, joten suurinta osaa tässä tutkimuksessa mukana olleista ikääntyneistä muistipotilasta voidaan hoitaa palveluiden turvin kotona. Asiantuntijoiden päätöksentekoon vaikuttavat tekijät muodostuivat muistipotilaan hoidon tukipalveluista, fyysisestä hoitoympäristöstä, muistipotilaan läheisistä ja ikääntyneestä muistipotilaasta. Tutkimuksen avulla saatua tietoa voidaan hyödyntää päätöksenteon tukena määritettäessä tarkoituksenmukaista hoitopaikkaa ikääntyneelle muistipotilaalle sekä suunniteltaessa menetelmää muistipotilaan hoidon koordinointiin.