The Use of Nervous System Drugs and the Risk of Fractures in Old Adults

Hermostoon vaikuttavien lääkkeiden käyttö on yleistä iäkkäässä väestössä. Erityisen yleistä käyttö on pitkäaikaisessa laitoshoidossa asuvilla iäkkäillä. Hermostoon vaikuttavien lääkkeiden haittavaikutuksia on tutkittu paljon, ja useat hermostoon vaikuttavat lääkeaineryhmät on tunnistettu murtumien riskitekijöiksi. Aikaisemmin ei ole kuitenkaan tutkittu usean hermostoon vaikuttavan lääkkeen yhteiskäytön yhteyksiä murtuman riskiin 65 vuotta täyttäneillä. Väitöskirjatutkimuksessa havaittiin, että usean hermostoon vaikuttavan lääkeaineen yhtäaikainen käyttö oli hyvin yleistä Porin kaupunginsairaalan viidellä pitkäaikaisen laitoshoidon osastolla (n = 154) vuosien 2004 ja 2005 vaihteessa. Kolmasosa tutkituista käytti säännöllisesti kolmea tai useampaa hermostoon vaikuttavaa lääkettä samanaikaisesti. Kun huomioitiin myös tarvittaessa otettavat lääkkeet, vastaava luku oli 53 %. Tutkimuksessa havaittiin myös viitteitä lääkkeiden epäasianmukaisesta käytöstä, kun potilaiden käyttämiä lääkkeitä verrattiin heidän kognitiiviseen ja fyysiseen suorituskyynsä sekä asetettuihin diagnooseihin. Liedon kunnassa 1990-luvulla toteutettuun väestöpohjaiseen Liedon Iäkkäät -seurantatutkimukseen osallistui 1177 lietolaista 65 vuotta täyttänyttä. Lääkitystietoja sekä seuranta-aikana tapahtuneita murtumia analysoimalla havaittiin, että kahden tai useamman bentsodiatsepiinin sekä kahden tai useamman psykoosilääkkeen käyttö oli yhteydessä murtuman riskiin 65 vuotta täyttäneillä miehillä. Opioidin ja psykoosilääkkeen yhteiskäyttö sekä opioidin ja bentsodiatsepiinin yhteiskäyttö oli yhteydessä iäkkäiden miesten murtuman riskiin. Naisilla vastaavia tilastollisesti merkitseviä yhteyksiä ei havaittu. Väitöskirjatutkimuksen uusin osa-aineisto perustui Porissa vuosina 2009–2010 toteutetun Satauni-tutkimuksen aineistoon. Tutkimuksessa osoitettiin 89 potilaan aineistossa, että hallittu, yhden kuukauden aikana lääkärin ja hoitajan tuella toteutettu bentsodiatsepiinivieroitus paransi merkitsevästi 55 vuotta täyttäneiden naisten käden puristusvoimaa kuuden kuukauden seuranta-aikana. Vastaavaa yhteyttä ei havaittu miehillä. Bentsodiatsepiinivieroituksella ei ollut yhteyttä osallistujien tasapainotestin tulosten paranemiseen kuuden kuukauden seurantaaikana. Murtumilla on vakavia seurauksia sekä yksilötasolla että yhteiskunnallisesti iäkkäässä väestössä. Murtumien ehkäisy on hyvin tärkeää. Siinä tulee kiinnittää huomiota potilaan käyttämään lääkitykseen ja arvioida erityisesti usean hermostoon vaikuttavan lääkkeen yhteiskäytön tarpeellisuutta.

JNK regulates dendrite and spine architecture in the central nervous system influencing spatial learning and motor tasks

JNK1 is a MAP-kinase that has proven a significant player in the central nervous system. It regulates brain development and the maintenance of dendrites and axons. Several novel phosphorylation targets of JNK1 were identified in a screen performed in the Coffey lab. These proteins were mainly involved in the regulation of neuronal cytoskeleton, influencing the dynamics and stability of microtubules and actin. These structural proteins form the dynamic backbone for the elaborate architecture of the dendritic tree of a neuron. The initiation and branching of the dendrites requires a dynamic interplay between the cytoskeletal building blocks. Both microtubules and actin are decorated by associated proteins which regulate their dynamics. The dendrite-specific, high molecular weight microtubule associated protein 2 (MAP2) is an abundant protein in the brain, the binding of which stabilizes microtubules and influences their bundling. Its expression in non-neuronal cells induces the formation of neurite-like processes from the cell body, and its function is highly regulated by phosphorylation. JNK1 was shown to phosphorylate the proline-rich domain of MAP2 in vivo in a previous study performed in the group. Here we verify three threonine residues (T1619, T1622 and T1625) as JNK1 targets, the phosphorylation of which increases the binding of MAP2 to microtubules. This binding stabilizes the microtubules and increases process formation in non-neuronal cells. Phosphorylation-site mutants were engineered in the lab. The non-phosphorylatable mutant of MAP2 (MAP2- T1619A, T1622A, T1625A) in these residues fails to bind microtubules, while the pseudo-phosphorylated form, MAP2- T1619D, T1622D, Thr1625D, efficiently binds and induces process formation even without the presence of active JNK1. Ectopic expression of the MAP2- T1619D, T1622D, Thr1625D in vivo in mouse brain led to a striking increase in the branching of cortical layer 2/3 (L2/3) pyramidal neurons, compared to MAP2-WT. The dendritic complexity defines the receptive field of a neuron and dictates the output to the postsynaptic cells. Previous studies in the group indicated altered dendrite architecture of the pyramidal neurons in the Jnk1-/- mouse motor cortex. Here, we used Lucifer Yellow loading and Sholl analysis of neurons in order to study the dendritic branching in more detail. We report a striking, opposing effect in the absence of Jnk1 in the cortical layers 2/3 and 5 of the primary motor cortex. The basal dendrites of pyramidal neurons close to the pial surface at L2/3 show a reduced complexity. In contrast, the L5 neurons, which receive massive input from the L2/3 neurons, show greatly increased branching. Another novel substrate identified for JNK1 was MARCKSL1, a protein that regulates actin dynamics. It is highly expressed in neurons, but also in various cancer tissues. Three phosphorylation target residues for JNK1 were identified, and it was demonstrated that their phosphorylation reduces actin turnover and retards migration of these cells. Actin is the main cytoskeletal component in dendritic spines, the site of most excitatory synapses in pyramidal neurons. The density and gross morphology of the Lucifer Yellow filled dendrites were characterized and we show reduced density and altered morphology of spines in the motor cortex and in the hippocampal area CA3. The dynamic dendritic spines are widely considered to function as the cellular correlate during learning. We used a Morris water maze to test spatial memory. Here, the wild-type mice outperformed the knock-out mice during the acquisition phase of the experiment indicating impaired special memory. The L5 pyramidal neurons of the motor cortex project to the spinal cord and regulate the movement of distinct muscle groups. Thus the altered dendrite morphology in the motor cortex was expected to have an effect on the input-output balance in the signaling from the cortex to the lower motor circuits. A battery of behavioral tests were conducted for the wild-type and Jnk1-/- mice, and the knock-outs performed poorly compared to wild-type mice in tests assessing balance and fine motor movements. This study expands our knowledge of JNK1 as an important regulator of the dendritic fields of neurons and their manifestations in behavior.

Neurophysiologic diagnosis, clinical symptoms and neuropathologic findings in polyneuropathies

Tausta: Polyneuropatia (PNP) on ääreishermoston sairaus, joka aiheuttaa laaja-alaisia, yleensä symmetrisiä vaurioita ääreishermostossa. PNP:aan johtavia syitä on satoja. Tavoitteet: Löytää parhaat neurofysiologiset menetelmät uremian, myelooman hoidossa käytettävän talidomidin sekä Fabryn taudin aiheuttaman PNP:n diagnosoimiseksi. Fabryn taudissa tutkin lisäksi ohutsäieneuropatian aiheuttamia neuropatologisia löydöksiä iholta otetusta koepalasta. Tutkimuksissa kartoitettiin lisäksi PNP:n aiheuttamien subjektiivisten oireiden korrelaatio neurofysiologisten ja neuropatologisten löydösten kanssa. Munuaisten vajaatoimintaa sairastavilla potilailla tavoitteena oli tutkia dialyysihoidon tehon vaikutusta autonomisen hermoston toimintaan sekä yhden dialyysikerran vaikutusta neurofysiologisiin löydöksiin. Aineisto ja menetelmät: I: Tutkittiin 21 uremiapotilaan sensoristen ja motoristen hermojen vasteet, värinä- sekä lämpötuntokynnykset ennen ja jälkeen hemodialyysin. Subjektiiviset PNP oireet kartoitettiin PNP oireita kysyvillä kaavakkeella. II:12 talidomidi hoitoa saavaa myeloomapotilasta, tutkimuksen menetelmät olivat samat kuin tutkimuksessa I. III: 12 Fabryn tautia sairastavaa potilasta, edellä mainittujen neurofysiologisten tutkimusten lisäksi potilailta otettiin ihobiopsia säären alueelta. Ihobiopsiasta laskettiin ohuiden hermosyiden määrä koepalan värjäyksen jälkeen. Subjektiiviset PNP oireet kartoitettiin kyselykaavakkeella. Sydämen sykevaihtelu tutkittiin levossa taajuustason analyysillä. IV: 32 uremiapotilaan autonomisen hermoston toimintaa tutkittiin sydämen sykevaihtelun aikatason analysillä, paksujen myelinoituneiden säikeiden toimintaa tutkittiin perifeeristen sensoristen hermojen mittauksilla toistetusti noin 2.9 vuoden aikana. Tulokset: Ureemisen PNP:n diagnostiikassa herkimmät tutkimukset ovat F-aaltojen parametrit alaraajojen motorisista hermoista, värinätuntokynnys alaraajoista sekä suralishermon amplitudi. Positiiviset PNP oireet uremiassa korreloivat värinätunto-kynnyksen sekä sensoristen hermojen neurografialöydösten kanssa. Neurofysiologisten tutkimusten ajankohdalla dialyysiajankohtaan nähden ei ole merkitystä. Talidomidi-PNP on pääasiassa sensorinen, mutta motoriset syyt ovat lievästi vaurioituneet. Talidomidi PNP:ssa subjektiiviset oireet korreloivat huonosti neurofysiologisten löydösten kanssa. Fabryn taudissa naisilla on oletettua enemmän ohutsäieneuropatian aiheuttamia oireita ja löydöksiä. Paksujen säikeiden löydöksiä ei tullut esiin. Ohutsäieneuropatian diagnostiikassa ihobiopsia ja kvantitatiiviset tuntokynnysmittaustestit täydentävät toisiaan. Tehokas dialyysi parantaa autonomisen hermoston toimintaa uremiapotilailla. Päätelmät: Erityyppisten polyneuropatioiden diagnostiikassa pitää etukäteen valita PNP tyypille oikeat tutkimusmenetelmät raskaiden tutkimuspatterien vähentämiseksi sekä diagnostiikan parantamiseksi. PNP:n aiheuttamat oireet ja kliiniset löydökset pitää aina tutkia, mutta yksin ne eivät ole herkkiä PNP:n diagnostiikassa.

Early nutritional determinants in cardio-metabolic programming – A prospective randomized controlled dietary intervention study

Western societies have been faced with the fact that overweight, impaired glucose regulation and elevated blood pressure are already prevalent in pediatric populations. This will inevitably mean an increase in later manifestations of cardio-metabolic diseases. The dilemma has been suggested to stem from fetal life and it is surmised that the early nutritional environment plays an important role in the process called programming. The aim of the present study was to characterize early nutritional determinants associating with cardio-metabolic risk factors in fetuses, infants and children. Further, the study was designated to establish whether dietary counseling initiated in early pregnancy can modify this cascade. Healthy mother-child pairs (n=256) participating in a dietary intervention study were followed from early pregnancy to childhood. The intervention included detailed dietary counseling by a nutritionist targeting saturated fat intake in excess of recommendations and fiber consumption below recommendations. Cardio-metabolic programming was studied by characterizing the offspring’s cardio-metabolic risk factors such as over-activation of the autonomic nervous system, elevated blood pressure and adverse metabolic status (e.g. serum high split proinsulin concentration). Fetal cardiac sympathovagal activation was measured during labor. Postnatally, children’s blood pressure was measured at six-month and four-year follow-up visits. Further, infants’ metabolic status was assessed by means of growth and serum biomarkers (32-33 split proinsulin, leptin and adiponectin) at the age of six months. This study proved that fetal cardiac sympathovagal activity was positively associated with maternal pre-pregnancy body mass index indicating adverse cardio-metabolic programming in the offspring. Further, a reduced risk of high split proinsulin in infancy and lower blood pressure in childhood were found in those offspring whose mothers’ weight gain and amount and type of fats in the diet during pregnancy were as recommended. Of note, maternal dietary counseling from early pregnancy onwards could ameliorate the offspring’s metabolic status by reducing the risk of high split proinsulin concentration, although it had no effect on the other cardio-metabolic markers in the offspring. At postnatal period breastfeeding proved to entail benefits in cardio-metabolic programming. Finally, the recommended dietary protein and total fat content in the child’s diet were important nutritional determinants reducing blood pressure at the age of four years. The intrauterine and immediate postnatal period comprise a window of opportunity for interventions aiming to reduce the risk of cardio-metabolic disorders and brings the prospect of achieving health benefits over one generation.

Heart rate variability in young adults - Reference values and associations with cardiometabolic risk factors and vascular properties. The Cardiovascular Risk in Young Finns Study.

Background: The function of the autonomic nervous system (ANS) can be evaluated with heart rate variability (HRV). Decreased HRV is associated with aging, the male sex, increased heart rate, and overall increased cardiometabolic risk. It has been hypothesized that early atherosclerotic vascular changes and ANS function are related. Aims: The aims were to assess reference values on HRV in young adults, and examine associations with HRV and cardiometabolic risk factors and metabolic syndrome (MetS) and to study relations between HRV and ultrasonographically measured vascular properties. Participants and methods: The present thesis is part of the Cardiovascular Risk in Young Finns Study. The thesis is based on the follow-up study in 2001, when the study individuals were 24-39 years of age. HRV data were available on 1 956 individuals. Results: HRV was inversely associated with age and heart rate (for all p<0.001). Highfrequency HRV (HF) was higher, and low-frequency HRV (LF) lower in women than men (p<0.0001 for both). MetS was associated with 11% decreased HF and 12% increased LF/HF-ratio in women, and 8% decreased HF and 4% increased LF/HF-ratio in men. Carotid artery distensibility was independently associated with HF and total HRV (for both p<0.05). Conclusions: The reference values in young adults were generated. Decreased HRV was associated with age, the male sex and increased heart rate. Women had higher HF and lower LF variability than men. MetS was related to decrease in HRV. The observed associations between carotid elasticity and HRV, supports the hypothesis that reduction in carotid elasticity may lead to decrease in autonomic cardiac control.