Neck Pain in Adolescent Headache Sufferers. A Cohort Study of Schoolchildren

Although neck pain (NP) and headache (HA) are often concomitant in adolescents, few data exist on the association of NP with HA in this age group. The aim of the study was to examine the association of concomitant NP with adolescent HA and with the outcome of HA. The associations of self-reported NP, physical findings of the neck and disc degeneration of the cervical spine with adolescent HA were studied. This study is part of a population-based follow-up study of 12-year-old children (N 1135/1409) with and without HA. A sample of adolescents (N = 304) was followed to the age of 16 years. At the age of 17 years, 69 of them participated in a magnetic resonance imaging (MRI) study of the cervical spine. During the follow-up from 13 to 16 years of age, changes in both HA type and frequency were common. A poor outcome of HA was associated with NP interfering with daily activities at the age of 13 years. The changes in HA type were not predictable by NP. At the age of 16 years, local and referred palpation pain of the neck muscles, self-reported NP and NP intensity were associated with HA, and especially with disturbing HA unresponsive to analgesics. The association of NP with HA was not determined by HA type. Mild degenerative changes of the cervical spine were common but did not contribute to headache. HA in adolescence is often episodic, and prevention and treatment of NP could be important in the prevention of future chronic adult HA.

A Diagnostic view of the Genetics of CASADIL

Cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CADASIL, OMIM #125310) is an inherited vascular disease. The main symptoms include migraineous headache, recurrent strokes and progressive cognitive impairment. CADASIL is caused by mutations in the NOTCH3 gene which result in degeneration of vascular smooth muscle cells, arteriolar stenosis and impaired cerebral blood flow. The aims of this study were assessment of the genetic background of Finnish and Swedish CADASIL patients, analysis of genetic and environmental factors that may influence the phenotype, and identification of the optimal diagnostic strategy. The majority of Finnish CADASIL patients carry the p.Arg133Cys mutation. Haplotype analysis of 18 families revealed a region of linkage disequilibrium around the NOTCH3 locus, which is evidence for a founder effect and a common ancestral mutation. Despite the same mutational background, the clinical course of CADASIL is highly variable between and even within families. The association of several genetic factors with the phenotypic variation was investigated in 120 CADASIL patients. Apolipoprotein E allele 4 was associated with earlier occurrence of strokes, especially in younger patients. Study of a pair of monozygotic twins with CADASIL revealed environmental factors which may influence the phenotype, i.e. smoking, statin medication and physical activity. Knowledge of these factors is useful, since life-style choices may influence the disease progression. The clinical CADASIL diagnosis can be confirmed by detection of either the NOTCH3 mutation or granular osmiophilic material by electron microscopy in skin biopsy, although the sensitivity estimates have been contradictory. Comparison of these two methods in a group of 131 diagnostic cases from Finland, Sweden and France demonstrated that both methods are highly sensitive and reliable.

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.

Kainic acid-induced seizures: inflammation and excitotoxic neuronal damage in the developing rat hippocampus

Epileptic seizures are harmful to the developing brain. During epileptic seizures, overactivation of glutamate receptors (GluR) leads to neuronal degeneration, defined as excitotoxicity. The hippocampus is especially vulnerable to excitotoxic neuronal death, but its mechanism has remained incompletely known in the developing brain. Recently, signs of activation of inflammatory processes after epileptic seizures have been detected in the hippocampus. The purpose of this thesis was to study the inflammatory reaction and death mechanisms in excitoxic neurodegeneration induced by the glutamate analogue kainic acid (KA) in the developing hippocampus. Organotypic hippocampal slice cultures (OHCs), prepared from 6-7-day-old rats (P6-7) and treated with KA, served as an in vitro model. KA-induced status epilepticus in P9 and P21 rats was used as an in vivo model. The results showed that the pyramidal cell layers of the hippocampus were the most susceptible to irreversible and age-specific neurodegeneration, which occurred in the juvenile (P21), but not in the immature (P9), rat hippocampus. The primary death mechanism was necrosis as there were no significant changes in the expression of selected apoptosis markers and morphological cellular features of necrosis were found. Inflammatory response was similarly age-dependent after KA treatment as a rapid, fulminant and wide response was detected in the juvenile, but not in the immature, rat brain. An anti-inflammatory drug treatment, given before KA, was not neuroprotective in OHCs, possibly because of the timing of the treatment. In summary, the results suggest that KA induces an age-dependent inflammatory response and necrotic neurodegeneration, which may cause disturbances in hippocampal connectivity and promote epileptogenesis.

Morphometric Study of Cerebral Arterioles in CADASIL

Cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy(CADASIL) is the most common hereditary small vessel disease (SVD) leading to vascular dementia. The cause of the disease is mutations in NOTCH3 gene located at chromosome 19p13.1. The gene defect results in accumulation of granular osmiophilic material and extracellular domain of NOTCH3 at vascular smooth muscle cells (VSMCs) with subsequent degeneration of VSMCs. This arteriopathy leads to white matter (WM) rarefaction and multiple lacunar infarctions in both WM and deep grey matter (GM) visible in magnetic resonance imaging. This thesis is focused on the quantitative morphometric analysis of the stenosis and fibrosis in arterioles of the frontal cerebral WM, cortical GM and deep GM (lenticular nucleus (LN), i.e. putamen and globus pallidus). It was performed by assessing four indicators of arteriolar stenosis and fibrosis: (1) diameter of arteriolar lumen, (2) thickness of arteriolar wall, (3) external diameter of arterioles and (4) sclerotic index. These parameters were assessed (a) in 5 elderly CADASIL patients with the mean age of onset 47 years and of death 63 years, (b) in a 32-year-old young CADASIL patient with the first ischemic episode at the age of 29 years and (c) a very old CADASIL patient aged 95 years, who suffered the first stroke at the age of 71 years. These measurements were compared with age-matched controls without stroke, dementia, hypertension, and cerebral amyloid angiopathy. Morphometric analyses disclosed that in all age groups of CADASIL patients compared to corresponding controls there was significant narrowing of arteriolar lumen (stenosis) and fibrotic thickening of the walls (fibrosis) in the WM arterioles, although the significance of stenosis in the very old patient was marginal. In the LN arterioles there was only significant fibrosis without stenosis. These results suggest that the ischemic lesions and lacunar infarcts in the cerebral WM are mainly attributable to the stenosis of arterioles, whereas those in the LN are probably mainly due to hemodynamic changes of the cerebral blood flow. In conclusion: The SVD of CADASIL is characterized by narrowing of lumina and fibrotic thickening of walls predominantly in the cerebral WM arterioles. On the other hand, in the LN the ischemic lesions and lacunar infarcts are most probably hemodynamic due to impaired autoregulation caused by the rigidity of fibrotic arterioles. The pathological cerebral arteriolar alterations begin to develop already at a relatively young age but the onset may be delayed to a remarkably old age. This underlines the well known great variability in the clinical picture of CADASIL. The very late onset of CADASIL may cause its underdiagnosis, because the strokes are common in the elderly and are attributed to common risk factors.

Sotilaslentäjän fyysinen suorituskyky sekä työperäiset tuki- ja liikuntaelinoireet

Kirjallisuudesta välittyy useitten vuosikymmenten ajalta tietämys sotilaslentämisen fyysisestä kuormittavuudesta. G-voimista aiheutuva kuormittuminen näyttää johtavan joko akuutisti tai pitkäaikaisesti lentäjän tuki- ja liikuntaelimistön toimintakykyä alentaviin ongelmiin. Erityisesti on selvitetty niskan alueen työperäisten ongelmien syntyä, jolloin on havaittu lentotoiminnan fyysisen kuormittavuuden johtavan ennenaikaiseen rakenteelliseen rappeumaan, haittaa aiheuttavan oireen lisäksi. Kansainvälisen kirjallisuuden mukaan ammatista johtuvista eli työperäisistä oireista kärsii vähintään 2/3 kaikista sotilaslentäjistä. Tietyin edellytyksin lentäjien kaularangan alueen rappeuma on Suomessa hyväksytty ammattitaudiksi vuodesta 1995 alkaen. On arveltu, että hyvästä fyysisestä suorituskyvystä olisi apua tuki- ja liikuntaelin (TULE)-oireilun ennaltaehkäisemisessä ja toimintakyvyn ylläpitämisessä. Tutkimusnäyttö tästä on lentäjien osalta ollut toistaiseksi erittäin niukkaa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää suomalaisten sotilaslentäjien työperäisen TULE-oireilun esiintyvyyttä, oireista koetun haitan tasoa, lentäjien fyysisen kunnon tasoja virkauran aikana ja näitten kaikkien välisiä yhteyksiä sekä työperäisen TULE-oireen merkitystä sotilaan toimintakykyyn. Tutkimus jakautui kahteen osaan. Poikkileikkauksena lentotoimintaperäisiä TULE-oireita kartoitettiin kyselytutkimuksella, johon vastasi vuositarkastuksen yhteydessä 267 lentäjää vuosina 2004-2005. Joukosta poimittiin ne 195 lentäjää, jotka olivat suorittaneet yleissotilaalliset kuntotestit puolen vuoden sisällä kyselyyn vastaamisesta, ja mitatut testitulokset yhdistettiin kyselytutkimusaineistoon. Tässä aineistossa toteutettiin fyysisesti erilailla kuormittuvien lentäjäryhmien välisiä vertailuja fyysisen kunnon, TULE-esiintyvyyden ja koetun haitan suhteen. Poikkileikkausosassa tutkittiin myös lentäjien virkauran aikaisia tasoeroja yleissotilaallisissa kuntotesteissä (n=195) verrattuna muihin suomalaisiin sotilaisiin. Lisäksi (N=289) selvitettiin ilmailulääketieteellisen tarkastuksen yhteydessä mitattuja, ns. ammatillisia fyysisiä erityisominaisuuksia eri ikäluokissa. Pitkittäisosassa seurattiin 67:n Hawk-suihkuharjoituskoneella aloittaneen Ilmavoimien sotilaslentäjien lentouran aikaista lentotoimintaperäisten TULE-oireitten esiintyvyyttä vuosien 1996 ja 2008 välillä. Lisäksi tutkittiin lentäjien kontakteja työterveyshuoltoon, oireen aiheuttamaa lentokelvottomuusaikaa, työn kuormituksen kumulatiivista kertymää lentotuntien lisääntyessä ja TULE-oireiden esiintyvyyden kannalta kriittisiä ajankohtia lentouran aikana. Tulokset osoittivat, että kaikki seurannassa olleet suomalaiset sotilaslentäjät kokivat jonkinasteisen lentotoimintaperäisen TULE-oireen uransa aikana. Niskan ammattitautiluokituksen tasoisen ongelman esiintyvyys oli 4 % koko lentäjäpopulaatiosta ja 10 % suihkuharjoituskonevaiheen jo läpäisseistä, mutta vastaavanlaisia TULE-ongelmia, ilman riittävää näyttöä ammattitaudista, esiintyi lähes joka kolmannella sotilaslentäjällä. Alaselän osalta lentäjät oireilivat lähes samassa määrin, mutta näitä oireita ei toistaiseksi ole mahdollista määrittää ammattitaudiksi. Lentäjät kävivät varsin vähän valittamassa oireistaan työterveyshuoltoon, jossa käytäneen vasta silloin, kun oire jo selvästi heikentää työtehtävissä vaadittavaa toimintakykyä. Merkittävin lentotoimintaperäisten oireitten esiintymisen kasvu ajoittui 200 Hawk-lentotunnin kohdalle, jolloin koneella saavutetaan eräänlainen optimaalinen G-indeksi eli taktisen liikehtelyn G-tasoylitysten vaihtelu. Tämän jälkeen lentäjät ovat erityisen alttiina akuuteille lennonaikaisille TULE-ongelmille. Oireitten esiintyminen kasvoi eksponentiaalisesti noin 600 lentotuntiin asti. Monimuuttujamallien mukaan työperäisen TULE-oireen esiintyvyysriskiä vähensivät alaraajojen hyvä motoriikka, korkeat valintapisteet ja korkea kaulan fleksion voimataso maksimaalisessa isometrisessä testissä. Yleissotilaallisilla kuntotasoilla ei ollut yhteyttä oireiluun, mutta lihaskunnoltaan voimakkaimmat lentäjät kärsivät tilastollisesti merkittävästi vähemmän haittaa lentotoimintaperäisistä TULE-oireistaan. Yleissotilaallisissa kuntotesteissä lentäjät olivat parempia kuin muut suomalaiset sotilaat. Aktiivisimman lentouran aikana, 30-40-vuotiaina, lentäjien fyysinen suorituskyky oli normaaliväestöön nähden vain keskimääräinen ja urheilijoihin nähden keskimääräistä heikompi. Käytännössä lentäjät eivät kyenneet ylläpitämään valintavaiheen fyysistä suorituskykyään edes kadettivaiheen loppuun asti. Huomattavaa oli lisäksi, että aktiivisen lentouran päätyttyä fyysinen kunto näytti jossain määrin palautuvan kohti lähtötasoa lentäjien ikääntymisestä huolimatta. Lentäjien valintavaiheen aikana mitatun fyysisen suorituskyvyn tason säilyminen aktiivisen lentopalveluksen loppuun asti vaatisi lentäjien fyysisen toimintakyvyn ylläpidon ja kehittämisen tehostamista koulutuksen ja työuran eri vaihessa. Tähän tavoitteeseen nähden Ilmavoimien fyysisen kasvatuksen järjestelyt vaikuttivat alimitoitetuilta. Operatiivisesti huolestuttavaa oli Ilmavoimien ohjaajien fyysisen suorituskyvyn heikentyminen silloin, kun heidän taitojensa puolesta olisi pitänyt olla suorituskykyisimpiä taistelutehtäviinsä. Myös lentäjän terveyttä ja toimintakykyä pitäisi pystyä reaaliaikaisemmin seuraamaan koko lentouran aikana. Ilmavoimille suositellaan moniammatillista lähestymistä sotilaslentäjien toimintakyvyn ylläpitämiseen ja terveysriskien hallintaan yhdessä liikunnan, työterveyshuollon, lentoturvallisuusalan ja operatiivisen suunnittelun asiantuntijoitten kanssa. Lisäksi suositellaan avoimempaa ja eettisesti kestävämpää suhtautumista ammattiin liittyvien terveysongelmien kuvaamiseen sekä fyysisen kunnon kysymyksiin jo lentäjien rekrytointivaiheessa.