Free PAPP-A: a Novel Marker in Acute Coronary Syndrome Patients

In recent years, one important objective of cardiovascular research has been to find new markers that would improve the risk stratification and diagnosis of patients presenting with symptoms of acute coronary syndrome (ACS). Pregnancy-associated plasma protein A (PAPP-A) is a large metalloproteinase involved in insulin-like growth factor signalling. It is expressed in various tissues and seems to be involved in many physiological and pathological processes, such as folliculogenesis, bone formation, wound healing, pregnancy and atherosclerosis. The aim of this thesis was to investigate PAPP-A in ACS patients. Circulating concentrations of PAPP-A had been previously shown to be elevated in ACS. In this study it was revealed that the form of PAPP-A causing this elevation was the free noncomplexed PAPP-A. Thus, the form of PAPP-A in the circulation of ACS patients differed from the complexed PAPP-A form abundantly present in the circulation during pregnancy. A point-of-care method based on time-resolved immunofluorometric assays was developed, which enabled the rapid detection of free PAPP-A. The method was found to perform well with serum and heparin plasma samples as well as with heparinized whole blood samples. With this method the concentrations of free PAPP-A in healthy individuals were shown to be negligible. When the clinical performance of the method was evaluated with serum samples from ACS patients, it was shown that the free PAPP-A concentration in the admission sample was an independent predictor of myocardial infarction and death. Moreover, as a prognostic marker, free PAPP-A was revealed to be superior to total PAPPA, i.e. the combination of free and complexed PAPP-A, which has been measured by the other groups in this field. As heparin products are widely used as medication in ACS patients, the effect of heparin products on free PAPP-A molecule and circulating concentrations were also investigated in this study. It was shown that intravenous administration of low molecular weight or unfractionated heparin elicits a rapid release of free PAPP-A into the circulation in haemodialysis patients and patients undergoing angiography. Moreover, the interaction between PAPP-A and heparin was confirmed in gel filtration studies. Importantly, the patients included in the clinical evaluation of the free PAPP-A detection method developed had not received any heparin product medication before the admission sample and thus the results were not affected by the heparin effect. In conclusion, free PAPP-A was identified as a novel marker associated with ACS. The point-of-care methods developed enable rapid detection of this molecule which predicts adverse outcome when measured in the admission sample of ACS patients. However, the effect revealed of heparin products on circulating PAPP-A concentrations should be acknowledged when further studies are conducted related to free or total PAPP-A in ACS.

Biomarkers, medical treatment and fetal intrapartum surveillance in intrahepatic cholestasis of pregnancy

Intrahepatic cholestasis of pregnancy (ICP) is a pregnancy-specific disorder characterized by maternal pruritus and elevated liver enzymes. It usually begins in the third trimester of pregnancy and resolves spontaneously after delivery. ICP is considered benign for the pregnant woman, but it is associated with an increased risk for unexplained term stillbirth and preterm delivery. There are no specific laboratory markers to diagnose ICP. The diagnosis is currently based on the presence of maternal pruritus and elevated values of alanine aminotransaminases (ALT) and serum bile acids (BA). Recently, ursodeoxycholic acid (UDCA) has been used for treatment. Mechanisms leading to intrauterine fetal death (IUFD) may be multifactorial and are unknown at present. For this thesis, 415 pregnant women with ICP were studied. The aim was to evaluate the value of the liver enzyme glutathione S-transferase alpha (GSTA) as a specific marker of ICP and to assess the effect of maternal UDCA therapy on maternal laboratory values and fetal outcome. The specific markers predisposing the fetus to heart arrhythmia were studied by comparing waveform analysis of fetal electrocardiograms (FECG) during labor in pregnancies complicated by ICP with controls. The levels of maternal GSTA were high and the values correlated with the value of ALT in patients with ICP. UDCA therapy reduced the values of the liver enzymes and alleviated maternal pruritus, but it did not influence maternal hormonal values. Although the newborns experienced an uneventful perinatal outcome, severe ICP was still associated with preterm birth and admission to the neonatal intensive care unit (NICU). There were no significant differences in intrapartum FECG findings between fetuses born to ICP women and controls.

Fluorescence-based imaging of cellular defect in lysinuric protein intolerance (LPI)

Fluoresenssiperusteiset kuvantamismenetelmät lysinurisen proteiini-intoleranssin (LPI) soluhäiriön tutkimuksessa Lysinurinen proteiini-intoleranssi on suomalaiseen tautiperintöön kuuluva autosomaalisesti peit¬tyvästi periytyvä sairaus, jonka aiheuttaa kationisten aminohappojen kuljetushäiriö munuaisten ja ohutsuolen epiteelisolujen basolateraalikalvolla. Aminohappojen kuljetushäiriö johtaa moniin oirei¬siin, kuten kasvuhäiriöön, osteoporoosiin, immuunijärjestelmän häiriöihin, oksenteluun ja runsaspro¬teiinisen ravinnon nauttimisen jälkeiseen hyperammonemiaan. LPI-geeni SLC7A7 (solute carrier family 7 member 7) koodaa y+LAT1 proteiinia, joka on basolateraali¬nen kationisten ja neutraalien aminohappojen kuljettimen kevyt ketju, joka muodostaa heterodimee¬rin raskaan alayksikön 4F2hc:n kanssa. Tällä hetkellä SLC7A7-geenistä tunnetaan yli 50 LPI:n aiheut¬tavaa mutaatiota. Tässä tutkimuksessa erityyppisiä y+LAT1:n LPI-mutaatiota sekä yhdeksän C-terminaalista polypep¬tidiä lyhentävää deleetiota kuvannettiin nisäkässoluissa y+LAT1:n GFP (green fluorescent protein) -fuusioproteiineina. Tulokset vahvistivat muissa soluissa tehdyt havainnot siitä, että 4F2hc on edel¬lytyksenä y+LAT1:n solukalvokuljetukselle, G54V-pistemutantti sijaitsee solukalvolla samoin kuin vil¬lityyppinen proteiini, mutta lukukehystä muuttavia ja proteiinia lyhentäviä mutantteja ei kuljeteta solukalvoon. Lisäksi havaittiin, että poikkeuksena tästä säännöstä ovat y+LAT1-deleetioproteiinit, joista puuttui korkeintaan 50 C-terminaalista aminohappoa. Nämä lyhentyneet kuljettimet sijaitsevat solukalvolla kuten villityyppiset ja LPI-pistemutanttiproteiinit. Dimerisaation osuutta kuljetushäiriön synnyssä tutkittiin käyttämällä fluorescence resonance energy transfer (FRET) menetelmää. Heterodimeerin alayksiköistä kloonattiin ECFP (cyan) ja EYFP (yellow) fuusioproteiinit, joita ilmennettiin nisäkässoluissa, ja FRET mitattiin virtaussytometri-FRET -menetel¬mällä (FACS-FRET). Tutkimuksissa kaikkien mutanttien havaittiin dimerisoituvan yhtä tehokkaasti. Kul¬jetushäiriön syynä ei siten ole alayksiköiden dimerisaation estyminen mutaation seurauksena. Tutkimuksessa havaittiin, että kaikki mutantti-y+LAT1-transfektiot tuottavat vähemmän transfektoi¬tuneita soluja kuin villityyppisen y+LAT1:n transfektiot. Solupopulaatioissa, joihin oli tranfektoitu lu¬kukehystä muuttava tai stop-kodonin tuottava mutaatio havaittiin suurempi kuolleisuus kuin saman näytteen transfektoitumattomissa soluissa, kun taas villityyppistä tai G54V-pistemutanttia tuottavas¬sa solupopulaatiossa oli pienempi kuolleisuus kuin saman näytteen fuusioproteiinia ilmentämättö¬missä soluissa. Tulos osoittaa mutanttiproteiinien erilaiset vaikutukset niitä ilmentäviin soluihin, joko suoraan y+LAT1:n tai 4F2hc:n kautta aiheutuneina. LPIFin SLC7A7 lähetti-RNA:n määrä ei merkittävästi poikennut villityyppisen määrästä fibroblasteissa ja lymfoblasteissa. SLC7A7:n promoottorianalyysissä oli osoitettavissa säätelyalueita geenin 5’ ei-koo¬daavalla alueella sekä ensimmäisten kahden intronin alueella. LPI-taudin tautimekanismin kannalta keskeisin tekijä on kuitenkin aminohappokuljetuksen häiriö, jonka vaikutuksesta näistä aminohapoista riippuvaiset prosessit elimistössä eivät toimi normaalisti. Havaittu virheellinen y+LAT1/4F2hc kuljetuskompleksin sijainti edellyttää lisätutkimuksia sen mahdol¬lisen kliinisen merkityksen selvittämiseksi.