The Role of Oxidative Stress in Environmental Responses of Fennoscandian Animals

All aerobic organisms have to deal with the toxicity of oxygen. Oxygen enables more efficient energy production compared to anaerobic respiration or fermentation, but at the same time reactive oxygen species (ROS) are being formed. ROS can also be produced by external factors such as UV-radiation and contamination. ROS can cause damage to biomolecules such as DNA, lipids and proteins and organisms try to keep the damage as small as possible by repairing biomolecules and metabolizing ROS. All ROS are not harmful, because they are used as signaling molecules. To cope against ROS organism have an antioxidant (AOX) system which consists both enzymatic and non-enzymatic AOX defense. Some AOX are produced by the organism itself and some are gained via diet. In this thesis I studied environmentally caused changes in the redox regulation of different wild vertebrate animals to gain knowledge on the temporal, spatial and pollution-derived-effects on the AOX systems. As study species I used barn swallow, ringed seal and the Baltic salmon. For the barn swallow the main interest was the seasonal fluctuation in the redox regulation and its connection to migration and breeding. The more contaminated ringed seals of the Baltic Sea were compared to seals from cleaner Svalbard to investigate whether they suffered from contaminant induced oxidative stress. The regional and temporal variation in redox regulation and regional variation in mRNA and protein expressions of Baltic salmon were studied to gain knowledge if the salmon from different areas are equally stressed. As a comparative aspect the redox responses of these different species were investigated to see which parts of the AOX system are substantial in which species. Certain parts of AOX system were connected to breeding and others to migration in barn swallows, there was also differences in biotransformation between birds caught from Africa and Finland. The Baltic ringed seal did not differ much from the seals from Svalbard, despite the difference in contaminant load. A possible explanation to this could be the enhanced AOX mechanisms against dive-associated oxidative stress in diving air-breathing animals, which also helps to cope with ROS derived from other sourses. The Baltic salmon from Gulf of Finland (GoF) showed higher activities in their AOX defense enzymes and more oxidative damage than fish from other areas. Also on mRNA and proteomic level, stress related metabolic changes were most profound in in the fish from GoF. Mainly my findings on species related differences followed the pattern of mammals showing highest activities and least damage and birds showing lower activities and most damage, fish being intermediate. In general, the glutathione recycling-related enzymes and the ratio of oxidized and reduced glutathione seemed to be the most affected parameters in all of the species.

Is All Fair in Law and War? The Ambiguous Principle of Proportionality of Collateral Damage and the CIA Drone Attacks in Pakistan

Tutkielma käsittelee Yhdysvaltain CIAn miehittämättömiä lennokki-iskuja Pakistanissa kansainvälisen humanitaarisen oikeuden suhteellisuusperiaatteen näkökulmasta. Suhteellisuusperiaatteen mukaan aseellisista iskuista saatavan sotilaallisen hyödyn tulee olla suhteellinen verrattuna siviileille aiheutuvaan haittaan. CIAn iskuja Pakistanissa on kritisoitu, että ne eivät täytä suhteellisuusperiaatteen asettamia vaatimuksia. Tutkielmassa perehdytään ensinnäkin selvittämään ne velvollisuudet, jotka suhteellisuusperiaate asettaa hyökkääjille. Sen jälkeen CIAn lennokki-iskuja tutkitaan näiden velvollisuuksien valossa. Tutkielmassa pyritään selvittämään antaako suhteellisuusperiaatteen luomat oikeudelliset velvollisuudet riittävää suojaa Pakistanin siviileille lennokki-iskujen tuhoja vastaan. Lisäksi pyritään selvittämään, onko lennokki-iskuissa viitteitä suhteellisuusperiaatteen vastaisista iskuista. Tutkimusmenetelmänä käytetään positivistista lainopin metodia, jonka avulla selvitetään voimassa olevaa kansainvälisen humanitaarisen tapaoikeuden suhteellisuusperiaatteen sisältöä. Oikeudellisina lähteinä käytetään pääasiassa humanitaarista tapaoikeutta, mutta tulkinnallisena apuna myös kansainvälisiä sopimuksia sekä oikeuden päätöksiä. Lisäksi oikeudellinen kirjallisuus on tutkimuksessa tärkeässä asemassa. Tutkimuksessa päädytään siihen, että suhteellisuusperiaatteen asettamat velvollisuudet hyökkääjälle ovat niin epämääräiset, että ne eivät anna riittävää suojaa siviileille. Ensinnäkin hyökkääjä voi määrittää sotilaallisen hyödyn omien päämääriensä mukaisesti suhteellisuusanalyysissä. Lisäksi kynnys sille, mikä katsotaan suhteellisuusperiaatteen vastaisuudeksi on hyvin epämääräinen ja korkea. Tämän vuoksi varotoimenpiteet iskujen suunnittelussa ovat hyvin tärkeässä asemassa myös suhteellisuusanalyysissä. Kuitenkin jos hyökkääjä edes jossain määrin osoittaa, että on tehnyt iskut hyvässä uskossa niiden laillisuudesta, iskujen katsotaan yleensä olevan suhteellisuusperiaatteen mukaisia. CIAn lennokki-iskuissa Pakistanissa on viitteitä suhteellisuusperiaatteen vastaisuudesta erityisesti ”tunnusmerkki-iskujen” osalta. ”Tunnusmerkki-iskut” johtavat yleensä vain vähäiseen sotilaalliseen hyötyyn aiheuttaen silti siviiliuhreja. Lisäksi erityisesti tunnusmerkki-iskuissa edellytetään korkeampaa tarkkuutta varotoimenpiteissä. Kuitenkin useat siviiliuhrit voivat merkitä sitä, että näitä varotoimenpiteitä ei ole noudatettu iskuissa.

On the effect of molecular structure and composition on the photofragmentation of biomolecules

The research on the interaction between radiation and biomolecules pro-vides valuable information for both radiobiology and molecular physics. While radiobiology is interested in the damage inflicted on the molecule upon irradiation, molecular physics exploits these studies to obtain infor-mation about the physical properties of the molecule and the quantum me-chanical processes involved in the interaction. This thesis work investigated how a small change in the structure or composition of a biomolecule changes the response of the molecule to ioniz-ing radiation. Altogether eight different biomolecules were studied: nucleo-sides uridine, 5-methyluridine and thymidine; amino acids alanine, cysteine and serine; and halogenated acetic acids chloro- and bromoacetic acids. The effect of ionizing radiation on these molecules was studied on molecular level, investigating the samples in gas phase. Synchrotron radiation of VUV or soft x-ray range was used to ionize sample molecules, and the subsequent fragmentation processes were investigated with ion mass spectroscopy and ion-ion-electron coincidence spectroscopy. The comparison between the three nucleosides revealed that adding or removing a single functional group can affect not only the bonds from which the molecule ruptures upon ionization but also the charge localiza-tion in the formed fragments. Studies on amino acids and halogenated acetic acids indicated that one simple substitution in the molecule can dramatical-ly change the extent of fragmentation. This thesis work also demonstrates that in order to steer the radiation-induced fragmentation of the molecules, it is not always necessary to alter the amount of energy deposited on the molecules but selecting a suitable substitution may suffice.