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.