Resistance Mechanisms of Non-Hodgkin Lymphomas against Rituximab Treatment

Rituximab, a monoclonal antibody against B-cell specific CD20 antigen, is used for the treatment of non-Hodgkin lymphomas (NHL) and chronic lymphatic leukemia. In combination with chemotherapeutics rituximab has remarkably improved the outcome of NHL patients, but a vast variation in the lengths of remissions remains and the outcome of individual patients is difficult to predict. This thesis has searched for an explanation for this by studying the effector mechanisms of rituximab and by comparing gene expression in lymphoma tissue samples of patients with long- and short-term survival. This work demonstrated that activation of complement (C) system is in vitro more efficient effector mechanism of rituximab than cellular mechanisms or apoptosis. Activation of the C system was also shown in vivo during rituximab treatment. However, intravenously administered rituximab could not enter the cerebrospinal fluid, and neither C activation nor removal of lymphoma cells was observed in central nervous system. In vitro cytotoxicity assays showed that rituximab-induced cell killing could be markedly improved with simultaneous neutralization of the C regulatory proteins CD46 (Membrane cofactor protein), CD55 (Decay-accelerating factor), and CD59 (protectin). In a retrospective study of follicular lymphoma (FL) patients, low lymphoma tissue mRNA expressions of CD59 and CD55 were associated with a good prognosis and in a progressive flow cytometry study high expression of CD20 relative to CD55 was correlated to a longer progression free survival. Gene expression profile analysis revealed that expression of certain often cell cycle, signal transduction or immune response related genes correlate with clinical outcome of FL patients. Emphasizing the role of tumor microenvironment the best differentiating genes Smad1 and EphA1 were demonstrated to be mainly expressed in the non-malignant cells of tumors. In conclusion, this thesis shows that activation of the C system is a clinically important effector mechanism of rituximab and that microenvironment factor in tumors and expression of C regulatory proteins affect markedly the efficacy of immunochemotherapy. This data can be used to identify more accurately the patients for whom immunochemotherapy is given. It may also be beneficial in development of rituximab-containing and other monoclonal antibody therapies against cancer.

Microarrays in Molecular Profiling of Ewing Sarcoma Family of Tumors and CDKN2A Aberrations

Background: The Ewing sarcoma family of tumors (ESFT) are rare but highly malignant neoplasms that occur mainly in bone or but also in soft tissue. ESFT affects patients typically in their second decade of life, whereby children and adolescents bear the heaviest incidence burden. Despite recent advances in the clinical management of ESFT patients, their prognosis and survival are still disappointingly poor, especially in cases with metastasis. No targeted therapy for ESFT patients is currently available. Moreover, based merely on current clinical and biological characteristics, accurate classification of ESFT patients often fails at the time of diagnosis. Therefore, there is a constant need for novel molecular biomarkers to be applied in tandem with conventional parameters to further intensify ESFT risk-stratification and treatment selection, and ultimately to develop novel targeted therapies. In this context, a greater understanding of the genetics and immune characteristics of ESFT is needed. Aims: This study sought to open novel insights into gene copy number changes and gene expression in ESFT and, further, to enlighten the role of inflammation in ESFT. For this purpose, microarrays were used to provide gene-level information on a genomewide scale. In addition, this study focused on screening of 9p21.3 deletion sizes and frequencies in ESFT and, in another pediatric cancer, acute lymphocytic leukemia (ALL), in order to define more exact criteria for highrisk patient selection and to provide data for developing a more reliable diagnostic method to detect CDKN2A deletions. Results: In study I, 20 novel ESFT-associated suppressor genes and oncogenes were pinpointed using combined array CGH and expression analysis. In addition, interesting chromosomal rearrangements were identified: (1) Duplication of derivative chromosome der(22)(11;22) was detected in three ESFT patients. This duplication included the EWSR1-FLI1 fusion gene leading to increase in its copy number; (2) Cryptic amplifications on chromosomes 20 and 22 were detected, suggesting a novel translocation between chromosomes 20 and 22, which most probably produces a fusion between EWSR1 and NFATC2. In study II, bioinformatic analysis of ESFT expression profiles showed that inflammatory gene activation is detectable in ESFT patient samples and that the activation is characterized by macrophage gene expression. Most interestingly, ESFT patient samples were shown to express certain inflammatory genes that were prognostically significant. High local expression of C5 and JAK1 at the tumor site was shown to associate with favorable clinical outcome, whereas high local expression of IL8 was shown to be detrimental. Studies III and IV showed that the smallest overlapping region of deletion in 9p21.3 includes CDKN2A in all cases and that the length of this region is 12.2 kb in both Ewing sarcoma and ALL. Furthermore, our results showed that the most widely used commercial CDKN2A FISH probe creates false negative results in the narrowest microdeletion cases (<190 kb). Therefore, more accurate methods should be developed for the detection of deletions in the CDKN2A locus. Conclusions: This study provides novel insights into the genetic changes involved in the biology of ESFT, in the interaction between ESFT cells and immune system, and in the inactivation of CDKN2A. Novel ESFT biomarker genes identified in this study serve as a useful resource for future studies and in developing novel therapeutic strategies to improve the survival of patients with ESFT.

Novel prognostic factors in chronic myeloid leukemia

Chronic myeloid leukemia (CML) is a malignant clonal blood disease that originates from a pluripotent hematopoietic stem cell. The cytogenetic hallmark of CML, the Philadelphia chromosome (Ph), is formed as a result of reciprocal translocation between chromosomes 9 and 22, which leads to a formation of a chimeric BCR-ABL fusion gene. The BCR-ABL protein is a constitutively active tyrosine kinase that changes the adhesion properties of cells, constitutively activates mitogenic signaling, enhances cell proliferation and reduces apoptosis. This results in leukemic growth and the clinical disease, CML. With the advent of targeted therapies against the BCR-ABL fusion protein, the treatment of CML has changed considerably during the recent decade. In this thesis, the clinical significance of different diagnostic methods and new prognostic factors in CML have been assessed. First, the association between two different methods for measuring CML disease burden (the RQ-PCR and the high mitotic index metaphase FISH) was assessed in bone marrow and peripheral blood samples. The correlation between positive RQ-PCR and metaphase FISH samples was high. However, RQ-PCR was more sensitive and yielded measurable transcripts in 40% of the samples that were negative by metaphase FISH. The study established a laboratory-specific conversion factor for setting up the International Scale when standardizing RQ-PCR measurements. Secondly, the amount of minimal residual disease (MRD) after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (alloHSCT) was determined. For this, metaphase FISH was done for the bone marrow samples of 102 CML patients. Most (68%), had no residual cells during the entire follow-up time. Some (12 %) patients had minor (<1%) MRD which decreased even further with time, whereas 19% had a progressive rise in MRD that exceeded 1% or had more than 1% residual cells when first detected. Residual cells did not become eradicated spontaneously if the frequency of Ph+ cells exceeded 1% during follow-up. Next, the impact of deletions in the derivative chromosome 9, was examined. Deletions were observed in 15% of the CML patients who later received alloHSCT. After alloHSCT, there was no difference in the total relapse rate in patients with or without deletions. Nor did the estimates of overall survival, transplant-related mortality, leukemia-free survival and relapse-free time show any difference between these groups. When conventional treatment regimens are used, the der(9) status could be an important criterion, in conjunction with other prognostic factors, when allogeneic transplantation is considered. The significance of der(9) deletions for patients treated with tyrosine kinase inhibitors is not clear and requires further investigation. In addition to the der(9) status of the patient, the significance of bone marrow lymphocytosis as a prognostic factor in CML was assessed. Bone marrow lymphocytosis during imatinib therapy was a positive predictive factor and heralded optimal response. When combined with major cytogenetic response at three months of treatment, bone marrow lymphocytosis predicted a prognostically important major molecular response at 18 months of imatinib treatment. Although the validation of these findings is warranted, the determination of the bone marrow lymphocyte count could be included in the evaluation of early response to imatinib treatment already now. Finally, BCR-ABL kinase domain mutations were studied in CML patients resistant against imatinib treatment. Point mutations detected in the kinase domain were the same as previously reported, but other sequence variants, e.g. deletions or exon splicing, were also found. The clinical significance of the other variations remains to be determined.

Helicobacter pylori in Vammala, Finland: seroepidemiological studies and a population-based ‘screen-and-treat’ programme

Helicobacter pylorin (helikobakteeri) tartunta saadaan yleensä lapsena ja tauti jää tavallisesti pysyväksi ilman täsmähoitoa. Onnistunut hoito parantaa pysyvästi helikobakteerista aiheutuvan mahan haavataudin ja näyttää ehkäisevän mahalaukun pahanlaatuisten muutosten kehittymistä. Aloitimme Vammalassa terveyskeskuksessa toteutetun kansainvälisesti ainutlaatuisen väestöpohjaisen helikobakteeritulehduksen seulonta- ja hoito-ohjelman pilottitutkimuksella 1994. 1996 kaikki 15-40-vuotiaat ja 1997-2000 15- ja 45-vuotiaat vammalalaiset kutsuttiin verinäyteseulontaan. Yhteensä 4626 henkilöä (75% kutsutuista) osallistui seulontaan. Vasta-ainepositiivisille tarjottiin helikobakteeritulehduksen lopettava lääkekuuri. Toiminnan seurauksena helikobakteeritulehduksen esiintyvyyden laskettiin vähentyneen 12%:sta 4%:iin 15-40-vuotiaiden ikäryhmässä. Tutkimme myös helikobakteerivasta-ainepositiivisten ja -negatiivisten eroja sekä helikobakteeritulehduksen riskitekijöitä kyselytutkimuksella. Lapsuudenkodin asumisahtauden, äidin matalan koulutusasteen, tupakoinnin, alkoholinkäytön, huonojen asunto-olojen ja ylävatsavaivoista johtuvien sairauslomien todettiin liittyvän helikobakteeritulehdukseen monimuuttuja-analyysissa. Tutkimme seulontaohjelmassa käyttämiemme IgG- ja IgA-luokan helikobakteeri-vasta-ainetestien luotettavuutta eri ikäryhmissä ottaen huomioon atrofisen gastriitin esiintyvyyden. 561 kliinisin perustein gastroskopoidun potilaan aineistossa IgG-testi osoittautui erittäin herkäksi kaikissa ikäryhmissä (99%). Tarkkuus oli myös vanhemmissa ikäryhmissä hyvä (97-93%), kun atrofista gastriittia sairastavat suljettiin pois. IgA- ja CagA-helikobakteerivasta-aineiden on todettu liittyvän lisääntyneeseen mahahaava- ja mahasyöpäriskiin. Analysoimme 560 henkilön pariseeruminäytteet, jotka oli otettu kahden vuosikymmenen välein, ja totesimme, että IgA-vasta-aineiden esiintyvyyden lisääntyyminen iän myötä johtuu paitsi syntymäajankohdasta ja uusista infektioista myös IgA-vasta-ainetasojen kohoamisesta helikobakteeritulehduksen aikana. Selvitimme myös CagA-vasta-ainetasojen muuttumista analysoimalla seeruminäytteet, jotka oli otettu kahden vuosikymmenen välein. Totesimme, että samanaikaisesti kun helikobakteerin esiintyvyys väestössä on alentunut, erityisesti CagA-positiiviset infektiot ovat vähentyneet. Tutkimuksemme osoittaa, että Suomessa terveyskeskuksen yhteydessä voidaan toteuttaa näin laajamittainen seulonta- ja hoito-ohjelma, johon suomalaiset osallistuvat aktiivisesti. Nähtäväksi jää, kuinka paljon ohjelma kykeni vähentämään helikobakteeritulehdukseen liittyviä myöhäisseuraamuksia.

Silvicultural decisions based on simulation-optimization systems

Forest management is facing new challenges under climate change. By adjusting thinning regimes, conventional forest management can be adapted to various objectives of utilization of forest resources, such as wood quality, forest bioenergy, and carbon sequestration. This thesis aims to develop and apply a simulation-optimization system as a tool for an interdisciplinary understanding of the interactions between wood science, forest ecology, and forest economics. In this thesis, the OptiFor software was developed for forest resources management. The OptiFor simulation-optimization system integrated the process-based growth model PipeQual, wood quality models, biomass production and carbon emission models, as well as energy wood and commercial logging models into a single optimization model. Osyczka s direct and random search algorithm was employed to identify optimal values for a set of decision variables. The numerical studies in this thesis broadened our current knowledge and understanding of the relationships between wood science, forest ecology, and forest economics. The results for timber production show that optimal thinning regimes depend on site quality and initial stand characteristics. Taking wood properties into account, our results show that increasing the intensity of thinning resulted in lower wood density and shorter fibers. The addition of nutrients accelerated volume growth, but lowered wood quality for Norway spruce. Integrating energy wood harvesting into conventional forest management showed that conventional forest management without energy wood harvesting was still superior in sparse stands of Scots pine. Energy wood from pre-commercial thinning turned out to be optimal for dense stands. When carbon balance is taken into account, our results show that changing carbon assessment methods leads to very different optimal thinning regimes and average carbon stocks. Raising the carbon price resulted in longer rotations and a higher mean annual increment, as well as a significantly higher average carbon stock over the rotation.

Automatic Lameness Detection in a Milking Robot : Instrumentation, measurement software, algorithms for data analysis and a neural network model

The aim of this thesis is to develop a fully automatic lameness detection system that operates in a milking robot. The instrumentation, measurement software, algorithms for data analysis and a neural network model for lameness detection were developed. Automatic milking has become a common practice in dairy husbandry, and in the year 2006 about 4000 farms worldwide used over 6000 milking robots. There is a worldwide movement with the objective of fully automating every process from feeding to milking. Increase in automation is a consequence of increasing farm sizes, the demand for more efficient production and the growth of labour costs. As the level of automation increases, the time that the cattle keeper uses for monitoring animals often decreases. This has created a need for systems for automatically monitoring the health of farm animals. The popularity of milking robots also offers a new and unique possibility to monitor animals in a single confined space up to four times daily. Lameness is a crucial welfare issue in the modern dairy industry. Limb disorders cause serious welfare, health and economic problems especially in loose housing of cattle. Lameness causes losses in milk production and leads to early culling of animals. These costs could be reduced with early identification and treatment. At present, only a few methods for automatically detecting lameness have been developed, and the most common methods used for lameness detection and assessment are various visual locomotion scoring systems. The problem with locomotion scoring is that it needs experience to be conducted properly, it is labour intensive as an on-farm method and the results are subjective. A four balance system for measuring the leg load distribution of dairy cows during milking in order to detect lameness was developed and set up in the University of Helsinki Research farm Suitia. The leg weights of 73 cows were successfully recorded during almost 10,000 robotic milkings over a period of 5 months. The cows were locomotion scored weekly, and the lame cows were inspected clinically for hoof lesions. Unsuccessful measurements, caused by cows standing outside the balances, were removed from the data with a special algorithm, and the mean leg loads and the number of kicks during milking was calculated. In order to develop an expert system to automatically detect lameness cases, a model was needed. A probabilistic neural network (PNN) classifier model was chosen for the task. The data was divided in two parts and 5,074 measurements from 37 cows were used to train the model. The operation of the model was evaluated for its ability to detect lameness in the validating dataset, which had 4,868 measurements from 36 cows. The model was able to classify 96% of the measurements correctly as sound or lame cows, and 100% of the lameness cases in the validation data were identified. The number of measurements causing false alarms was 1.1%. The developed model has the potential to be used for on-farm decision support and can be used in a real-time lameness monitoring system.

Options for selecting dairy cattle for milk coagulation ability

Lypsylehmien maidon juoksettumiskyvyn jalostuskeinot Väitöskirjassa tutkittiin lypsylehmien maidon juustonvalmistuslaadun parantamista jalostusvalinnan avulla. Tutkimusaihe on tärkeä, sillä yhä suurempi osa maidosta käytetään juustonvalmistukseen. Tutkimuksen kohteena oli maidon juoksettumiskyky, sillä se on yksi keskeisistä juustomäärään vaikuttavista tekijöistä. Maidon juoksettumiskyky vaihteli huomattavasti lehmien, sonnien, karjojen, rotujen ja lypsykauden vaiheiden välillä. Vaikka tankkimaidon juoksettumiskyvyssä olikin suuria eroja karjoittain, karja selitti vain pienen osan juoksettumiskyvyn kokonaisvaihtelusta. Todennäköisesti perinnölliset erot lehmien välillä selittävät suurimman osan karjojen tankkimaitojen juoksettumiskyvyssä havaituista eroista. Hyvä hoito ja ruokinta vähensivät kuitenkin jossain määrin huonosti juoksettuvien tankkimaitojen osuutta karjoissa. Holstein-friisiläiset lehmät olivat juoksettumiskyvyltään ayrshire-rotuisia lehmiä parempia. Huono juoksettuminen ja juoksettumattomuus oli vain vähäinen ongelma holstein-friisiläisillä (10 %), kun taas kolmannes ayrshire-lehmistä tuotti huonosti juoksettuvaa tai juoksettumatonta maitoa. Maitoa sanotaan huonosti juoksettuvaksi silloin, kun juustomassa ei ole riittävän kiinteää leikattavaksi puolen tunnin kuluttua juoksetteen lisäyksestä. Juoksettumattomaksi määriteltävä maito ei saostu lainkaan puolen tunnin aikana ja on siksi erittäin huonoa raaka-ainetta juustomeijereille. Noin 40 % lehmien välisistä eroista maidon juoksettumiskyvyssä selittyi perinnöllisillä tekijöillä. Juoksettumiskykyä voikin sanoa hyvin periytyväksi ominaisuudeksi. Kolme mittauskertaa lehmää kohti riittää varsin hyvin lehmän maidon keskimääräisen juoksettumiskyvyn arvioimiseen. Tällä hetkellä juoksettumiskyvyn suoran jalostamisen ongelmana on kuitenkin automatisoidun, laajamittaiseen käyttöön soveltuvan mittalaitteen puute. Tämän takia väitöskirjassa tutkittiin mahdollisuuksia jalostaa maidon juoksettumiskykyä epäsuorasti, jonkin toisen ominaisuuden kautta. Tällaisen ominaisuuden pitää olla kyllin voimakkaasti perinnöllisesti kytkeytynyt juoksettumiskykyyn, jotta jalostus olisi mahdollista sen avulla. Tutkittavat ominaisuudet olivat sonnien kokonaisjalostusarvossa jo mukana olevat maitotuotos ja utareterveyteen liittyvät ominaisuudet sekä kokonaisjalostusarvoon kuulumattomat maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuus sekä maidon pH. Väitöskirjassa tutkittiin myös mahdollisuuksia ns. merkkiavusteiseen valintaan tutkimalla maidon juoksettumattomuuden perinnöllisyyttä ja kartoittamalla siihen liittyvät kromosomialueet. Tutkimuksen tulosten perusteella lehmien utareterveyden jalostaminen parantaa jonkin verran myös maidon juoksettumiskykyä sekä vähentää juoksettumattomuutta ayrshire-rotuisilla lehmillä. Lehmien maitotuotos ja maidon juoksettumiskyky sekä juoksettumattomuus ovat sen sijaan perinnöllisesti toisistaan riippumattomia ominaisuuksia. Myöskin maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuuden perinnöllinen yhteys juoksettumiskykyyn oli likimain nolla. Maidon pH:n ja juoksettumiskyvyn välillä oli melko voimakas perinnöllinen yhteys, joten maidon pH:n jalostaminen parantaisi myös maidon juoksettumiskykyä. Todennäköisesti sen jalostaminen ei kuitenkaan vähentäisi juoksettumatonta maitoa tuottavien lehmien määrää. Koska maidon juoksettumattomuus on niin yleinen ongelma suomalaisilla ayrshire-lehmillä, väitöksessä selvitettiin tarkemmin ilmiön taustoja. Kaikissa kolmessa tutkimusaineistoissa noin 10 % ayrshire-lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa. Kahden vuoden kuukausittaisen seurannan aikana osa lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa lähes joka mittauskerralla. Maidon juoksettumattomuus oli yhteydessä lypsykauden vaiheeseen, mutta mikään ympäristötekijöistä ei pystynyt täysin selittämään sitä. Sen sijaan viitteet sen periytyvyydestä vahvistuivat tutkimusten edetessä. Lopuksi tutkimusryhmä onnistui kartoittamaan juoksettumattomuutta aiheuttavat kromosomialueet kromosomeihin 2 ja 18, lähelle DNA-merkkejä BMS1126 ja BMS1355. Tulosten perusteella maidon juoksettumattomuus ei ole yhteydessä maidon juoksettumistapahtumassa keskeisiin kaseiinigeeneihin. Sen sijaan on mahdollista, että juoksettumattomuusongelman aiheuttavat kaseiinigeenien syntetisoinnin jälkeisessä muokkauksessa tapahtuvat virheet. Asia vaatii kuitenkin perusteellista tutkimista. Väitöksen tulosten perusteella maidon juoksettumattomuusgeeniä kantavien eläinten karsiminen jalostuseläinten joukosta olisi tehokkain tapa jalostaa maidon juoksettumiskykyä suomalaisessa lypsykarjapopulaatiossa.

Rearing strategies of young dairy calves in relation to production, behaviour and welfare

Vasikoiden kasvatus yksilökarsinoissa, imemismahdollisuuden puute maitojuoton yhteydessä sekä pienet juomamäärät ovat tekijöitä, jotka mahdollisesti voivat vähentää vasikoiden hyvinvointia. Vasikoiden kasvatukseen etsitäänkin uusia tapoja, joissa eläinten käyttäytymistarpeet ja hyvinvointi otetaan entistä paremmin huomioon. Tässä väitöskirjassa vasikoiden kasvatusta on tarkasteltu sekä tuotannon että vasikoiden käyttäytymisen ja hyvinvoinnin kannalta. Väitöskirja koostuu kolmesta kokeesta, joista ensimmäisessä tutkittiin vasikoiden kasvatusta ryhmäkarsinoissa ulkona tai sisällä ja vasikoiden kasvatusta sisällä ryhmä- tai yksilökarsinoissa. Toisessa kokeessa vasikoiden annettiin imeä emiään rajoitetusti lypsyn jälkeen viiden tai kahdeksan viikon ajan ja kolmannessa selvitettiin vasikoiden veden juontia, kun vasikat saivat juomarehua vapaasti. Lisäksi kokeiden yhdistetystä aineistosta analysoitiin eri rehujen syöntimäärien suhdetta sekä rehujen vaikutusta kasvuun ennen ja jälkeen maidosta vieroituksen. Tutkimuksessa todettiin, että vasikoita voi ryhmässä kasvattaa kylmissä ja vaihtelevissa sääoloissa ulkona, kunhan ne hoidetaan ja ruokitaan erittäin huolellisesti. Kylmällä ilmalla vasikat saattavat kuitenkin syödä väkirehua vähemmän varsinkin, jos ruokailupaikka on ulkona ja makuualue sisällä. Ryhmässä kasvaneet vasikat aloittivat sekä kuivien rehujen syönnin että märehtimisen nuorempina kuin yksilökarsinassa kasvaneet. Ryhmissä esiintyvää käyttäytymisongelmaa, toisten vasikoiden imemistä, voidaan vähentää hoito- ja ruokintamenetelmillä. Annettaessa vasikoiden imeä emiään rajoitetusti lypsyn jälkeen vasikat oppivat imemään emiään hyvin nopeasti. Lypsytyö vaikeutui muutamien lehmien kohdalla, sillä ne pidättivät maitoa lypsettäessä. Saadessaan imeä rajoitetusti vasikat imivät suurehkoja maitomääriä kerrallaan. Vieroittaminen suurilta maitomääriltä viiden viikon iässä oli kuitenkin liian aikaista, koska vasikat eivät vielä syöneet riittävästi kuivia rehuja. Vieroitus emästä niin viiden kuin kahdeksankin viikon iässä aiheutti vasikoissa levottomuutta ja ääntelyn lisääntymistä. Saadessaan hapatettua juomarehua vapaasti vasikat joivat keskimäärin vain vähän vettä, olipa vesilähteenä avoin ämpäri tai vesinippa. Vasikoiden välillä oli suurta vaihtelua veden juontimäärissä. Viikkoa ennen maidosta vieroitusta vasikat joivat 0-3 l vettä päivässä. Vasikat joivat nipasta kerrallaan vähemmän vettä kuin ämpäristä, ja käyttivät enemmän aikaa päivässä veden juomiseen kuin vesiämpäristä juoneet vasikat. Suurin osa vasikoista joi vettä juomanipoista erikoisella tavalla esimerkiksi painamalla nippaa otsalla ja juomalla tippuvaa vettä. Vesinipat voivat olla siis vasikoille joko vaikeita tai epämukavia käyttää. Vasikoiden juoman maitomäärän lisääntyessä kasvu lisääntyy selvästi. Runsas maidon juominen vähentää kuitenkin kuivien rehujen syöntiä ja vieroitusvaiheessa kasvu voi hidastua. Vasikat olisikin tärkeää vieroittaa vähitellen, ettei muutoksia kasvuun tulisi. Syönti- ja kasvutulokset eivät aina anna oikeaa kuvaa kasvatusmenetelmien eroista eläinten hyvinvoinnin kannalta. Käyttäytyminen on herkkä hyvinvoinnin mittari ja se tulisikin aina huomioida eri kasvatusmenetelmiä arvioitaessa. .

Nutrition and Nutritional Care of Elderly People in Finnish Nursing Homes and Hospitals

Background: Malnutrition is a common problem for residents of nursing homes and long-term care hospitals. It has a negative influence on elderly residents and patients health and quality of life. Nutritional care seems to have a positive effect on elderly individuals nutritional status and well-being. Studies of Finnish elderly people s nutrition and nutritional care in institutions are scarce. Objectives: The primary aim was to investigate the nutritional status and its associated factors of elderly nursing home residents and long-term care patients in Finland. In particular, to find out, if the nursing or nutritional care factors are associated with the nutritional status, and how do carers and nurses recognize malnutrition. A further aim was to assess the energy and nutrient intake of the residents of dementia wards. A final objective was to find out, if the nutrition training of professionals leads to changes in their knowledge and further translate into better nutrition for the aged residents of dementia wards. Subjects and methods: The residents (n=2114) and patients (n=1043) nutritional status was assessed in all studies using the Mini Nutritional Assessment test (MNA). Information was gathered in a questionnaire on residents and patients daily routines providing nutritional care. Residents energy and nutrient intake (n=23; n=21) in dementia wards were determined over three days by the precise weighing method. Constructive learning theory was the basis for educating the professionals (n=28). A half-structured questionnaire was used to assess professionals learning. Studies I-IV were cross-sectional studies whereas study V was an intervention study. Results: Malnutrition was common among elderly residents and patients living in nursing homes and hospitals in Finland. According to the MNA, 11% to 57% of the studied elderly people suffered from malnutrition, and 40-89% were at risk of malnutrition, whereas only 0-16% had a good nutritional status. Resident- and patient-related factors such as dementia, impaired ADL (Activities of Daily Living), swallowing difficulties and constipation mainly explained the malnutrition, but also some nutritional care related factors, such as eating less than half of the offered food portion and not receiving snacks were also related to malnutrition. The intake of energy and some nutrients by the residents of dementia wards were lower than those recommended, although the offered food contained enough energy and nutrients. The proportion of residents receiving vitamin D supplementation was low, although there is a recommendation and known benefits for the adequate intake of vitamin D. Nurses recognized malnutrition poorly, only one in four (26.7%) of the actual cases. Keeping and analysing food diaries and reflecting on nutritional issues in small group discussions were effective training methods for professionals. The nutrition education of professionals had a positive impact on the energy and protein intake, BMIs, and the MNA scores of some residents in dementia wards. Conclusions: Malnutrition was common among elderly residents and patients living in nursing homes and hospitals in Finland. Although residents- and patient related factors mainly explained malnutrition, nurses recognized malnutrition poorly and nutritional care possibilities were in minor use. Professionals nutrition education had a positive impact on the nutrition of elderly residents. Further studies describing successful nutritional care and nutrition education of professionals are needed.

Lake sediment research as a part of lake management - case studies and implications from southern Finland

In Finland one of the most important current issues in the environmental management is the quality of surface waters. The increasing social importance of lakes and water systems has generated wide-ranging interest in lake restoration and management, concerning especially lakes suffering from eutrophication, but also from other environmental impacts. Most of the factors deteriorating the water quality in Finnish lakes are connected to human activities. Especially since the 1940's, the intensified farming practices and conduction of sewage waters from scattered settlements, cottages and industry have affected the lakes, which simultaneously have developed in to recreational areas for a growing number of people. Therefore, this study was focused on small lakes, which are human impacted, located close to settlement areas and have a significant value for local population. The aim of this thesis was to obtain information from lake sediment records for on-going lake restoration activities and to prove that a well planned, properly focused lake sediment study is an essential part of the work related to evaluation, target consideration and restoration of Finnish lakes. Altogether 11 lakes were studied. The study of Lake Kaljasjärvi was related to the gradual eutrophication of the lake. In lakes Ormajärvi, Suolijärvi, Lehee, Pyhäjärvi and Iso-Roine the main focus was on sediment mapping, as well as on the long term changes of the sedimentation, which were compared to Lake Pääjärvi. In Lake Hormajärvi the role of different kind of sedimentation environments in the eutrophication development of the lake's two basins were compared. Lake Orijärvi has not been eutrophied, but the ore exploitation and related acid main drainage from the catchment area have influenced the lake drastically and the changes caused by metal load were investigated. The twin lakes Etujärvi and Takajärvi are slightly eutrophied, but also suffer problems associated with the erosion of the substantial peat accumulations covering the fringe areas of the lakes. These peat accumulations are related to Holocene water level changes, which were investigated. The methods used were chosen case-specifically for each lake. In general, acoustic soundings of the lakes, detailed description of the nature of the sediment and determinations of the physical properties of the sediment, such as water content, loss on ignition and magnetic susceptibility were used, as was grain size analysis. A wide set of chemical analyses was also used. Diatom and chrysophycean cyst analyses were applied, and the diatom inferred total phosphorus content was reconstructed. The results of these studies prove, that the ideal lake sediment study, as a part of a lake management project, should be two-phased. In the first phase, thoroughgoing mapping of sedimentation patterns should be carried out by soundings and adequate corings. The actual sampling, based on the preliminary results, must include at least one long core from the main sedimentation basin for the determining the natural background state of the lake. The recent, artificially impacted development of the lake can then be determined by short-core and surface sediment studies. The sampling must be focused on the basis of the sediment mapping again, and it should represent all different sedimentation environments and bottom dynamic zones, considering the inlets and outlets, as well as the effects of possible point loaders of the lake. In practice, the budget of the lake management projects of is usually limited and only the most essential work and analyses can be carried out. The set of chemical and biological analyses and dating methods must therefore been thoroughly considered and adapted to the specific management problem. The results show also, that information obtained from a properly performed sediment study enhances the planning of the restoration, makes possible to define the target of the remediation activities and improves the cost-efficiency of the project.

Parisuhdetyössä toimivien vapaaehtoisten motivaatio ja sitoutuminen : Tutkimus HNMKY:n parisuhderyhmien ryhmänjohtajista

Tutkimuksen tarkoituksena on tarkastella kristillisessä parisuhdetyössä toimivien, HNMKY:n vapaaehtoisten ryhmänjohtajien motivaatiota ja sitoutumista sekä näiden välistä yhteyttä. Tutkimuksessa selvitettiin, keitä HNMKY:n avioliittoleirin vapaaehtoiset ryhmänjohtajat ovat, mitkä ovat heidän motivaatiot ryhmänvetäjinä sekä, mihin he ovat sitoutuneet ja, mikä heitä sitouttaa. Tutkimuksessa tarkasteltiin erityisesti arvoihin ja organisaatioon sitoutumista. Tutkimuksen empiirinen aineisto koostui Paremman avioliiton perheleirien 2007 ja 2008 vapaaehtoisien parisuhderyhmien ryhmänjohtajina toimineilta kerätystä kyselyaineistosta (N=163). Tutkimusote oli kvantitatiivinen. Teoreettinen viitekehys muodostui motiivien osalta Claryn ja kumppaneiden kehittelemästä The Volunteer Functions Inventory -mallista (VFI), joka on kehitetty vapaaehtoisten motiivien mittaamiseen sekä muusta aiemmasta motiivitutkimuksesta. Sitoutumisen osalta teoreettinen viitekehys muodostui vapaaehtoisten sitoutumiseen liittyvästä teoriasta sekä aiemmasta sitoutumisen tutkimuksesta. Parisuhdetyön ryhmänvetäjiltä löydettiin faktorianalyyseilla aiemmasta tutkimuksesta osittain poiketen neljä erilaista motivaatiota: 1) Oman parisuhteen hoito, 2) Auttamisen arvot, 3) Itselle saaminen sekä 4) Toimiminen yhdessä. Merkittävin vapaaehtoisuuteen motivoiva tekijä oli Oman parisuhteen hoito, joka sisälsi oman parisuhteen hoidon lisäksi omien vaikeuksien käsittelyä sekä vertaistukeen liittyviä motivaatioita. Auttamisen arvot sisälsivät toisten auttamisen tärkeyden sekä kristilliset arvot. Itselle saaminen piti sisällä oppimismotiiveja sekä omat vaikeudet motiiveja. Toimiminen yhdessä käsittää itsetuntomotiiveja ja sosiaalisia motiiveja. Näistä Itselle saaminen ja Toimiminen yhdessä liittyivät merkittävästi toisiinsa. Ryhmänvetäjiltä löydettiin faktorianalyyseilla neljä erilaista sitotuttavaa tekijää: 1) Saatu tuki, 2) Osa identiteettiä, 3) Palkitsevuus sekä 4) Onnistuminen auttamisessa. Merkittävin syy vapaaehtoisuuteen sitoutumiseen on Saatu tuki, joka sisältää sekä HNMKY:ltä että myös muilta ryhmänjohtajilta saadun tuen. Osa identiteettiä sisältää sen, että ryhmänjohtamisesta on tullut osa minua, ja että toiminta on vahvistanut itsetuntoa sekä sopii elämäntilanteeseen. Tähän sisältyi myös toisten auttamisen tärkeys. Sitouttavista tekijöistä vahvimmin toisiinsa liittyvät Saatu tuki ja Osa identiteettiä. Motivaatio ja sitoutuminen liittyvät monella tavoin toisiinsa. Merkittävimmin toisiinsa liittyvät motivaatiossa Auttamisen arvot ja sitoutumisessa Osa identiteettiä. Näille ihmisille auttamisen arvoissa tärkeää ovat kristillisten arvojen edistäminen parisuhdetyössä sekä merkittävien asioiden tekeminen itselle tärkeässä tehtävässä. Heitä motivoi toisten auttaminen ja sama asia sitouttaa heitä myös vapaaehtoiseen parisuhdetyöhön. Niitä ryhmänjohtajia, joita motivoi vapaaehtoistoimintaan oma parisuhteen hoito, sitouttaa tähän työhön sen palkitsevuus. Niitä, joita motivoivat Auttamisen arvot tai Itselle saaminen, sitouttaa Saatu tuki, Osa identiteettiä ja Palkitsevuus. Kun motivoivana tekijänä on Toiminen yhdessä, silloin sitouttaa Saatu tuki ja Osa identiteettiä. Ryhmänjohtajat ovat erittäin sitoutuneita HNMKY:n arvoihin ja opetukseen. Vastaajille on erittäin merkittävää kristillisten arvojen edistäminen parisuhdetyössä. Kristillisyyden ja sen arvojen merkityksellisyys, auttamisen sekä oman parisuhteen ja perheen tärkeys liittyvät toisiinsa. Avainsanat – Nyckelord Vapaaehtoistyö, motiivit, sitoutuminen, parisuhde Säilytyspaikka – Förvaringställe Teologisen tiedekunnan kirjasto

Psykoottisen mielenterveyspotilaan uskonnonvapaus

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää psykoottisen mielenterveyspotilaan uskonnonvapautta. Tutkimuskysymyksiä on kolme: Millä perusteilla psykoottisen potilaan uskonnonvapaus on turvattu ja millä perusteilla sitä rajoitetaan? Miten psykoottinen ja uskonnollinen todellisuudentulkinta eroavat toisistaan? Vaarantaako psykiatriseen todellisuudentulkintaan perustuva hoito potilaan negatiivisen uskonnonvapauden eli oikeuden elää ilman uskontoa? Tutkimusmetodina on systemaattinen analyysi. Lähteet ovat perustusoikeudet, mielenterveyslaki, potilaslaki, YK:n Principles for the protection of persons with mental illness and the improvement of mental health care, Maailman psykiatriyhdistyksen Madridin julistus ja Suomen mielenterveysseuran Mielenterveyspotilaan oikeudet. Uskonnonvapautta tarkastellaan tässä tutkimuksessa kahden eri vapauskäsityksen näkökulmasta: ulkoisena vapautena, joka edellyttää kompetenssia ja autenttisuutta, sekä ulkoisen ja sisäisen vapauden summana, johon kompetenssi ja autenttisuus sisältyvät. Psykoottisella potilaalla on ihmisyytensä ja kansalaisuutensa perusteella lähtökohtaisesti täysi uskonnonvapaus, mutta sitä voidaan rajoittaa. Jos uskonnonvapaus ymmärretään ulkoiseksi vapaudeksi, rajoittaa psykoottisen potilaan uskonnonvapautta tahdosta riippumattomassa hoidossa hänen terveytensä ja turvallisuutensa suojaaminen. Uskonnonvapauden rajoittaminen voidaan perustella sillä, ettei psykoottinen potilas täytä uskonnonvapauden edellytyksiä eli kompetenssia ja autenttisuutta, sillä, että potilaan terveyteen ja turvallisuuteen liittyvät oikeudet priorisoidaan uskonnonvapauden yläpuolelle sekä sillä, että pyritään terveyshyötyyn. Jos uskonnonvapaus ymmärretään ulkoisen ja sisäisen vapauden summaksi, on psykoosi uskonnonvapautta rajoittava tekijä, koska se tekee yksilöstä epäautenttisen ja puuttuu hänen kompetenssiinsa. Psykoosin (myös tahdosta riippumaton) hoito voidaan ymmärtää tällöin yritykseksi palauttaa uskonnonvapaus. Rajoittamalla ulkoista uskonnonvapautta pyritään maksimoimaan ulkoisen ja sisäisen uskonnonvapauden summa. Vaikka psykoottisella ja uskonnollisella todellisuudentulkinnalla on yhtäläisyyksiä, niiden toisistaan erottaminen on tärkeää, koska yksilöllä, jonka todellisuudentulkinta määritellään psykoottiseksi, on oikeus saada hoitoa, kun taas yksilön uskonnollista todellisuudentulkintaa suojaa uskonnonvapaus eikä sitä saa hoitaa sairautena. Lähteiden mukaan psykoottisen ja uskonnollisen todellisuudentulkinnan toisistaan erottaminen diagnostisten kriteerien ja lääketieteellisen tiedon avulla on lääkärin tehtävä. Tutkimuksessani esitän kaksi periaatetta, joiden avulla todellisuudentulkinnat voidaan erottaa toisistaan. Yksinäinen puu ei pala -periaatteen mukaan yksilön todellisuudentulkinta on uskonnollinen, mikäli se jaetaan jossain yhteisössä. Hedelmistään puu tunnetaan -periaatteen mukaan yksilön todellisuudentulkinta on uskonnollinen, mikäli sen terveydelliset ja sosiaaliset seuraukset ovat hyvät. Antipsykiatrinen kritiikki väittää psykiatrian olevan uskonto. Jos väite on tosi, puututaan tahdosta riippumattomassa hoidossa yksilön oikeuteen elää ilman uskontoa, sillä ko. hoidossa olevan psykoottisen potilaan on pakko suostua siihen, että häntä hoidetaan psykiatrian arvojen ja todellisuudentulkinnan mukaan. Vaikuttaa kuitenkin siltä, että jos psykiatria määritellään uskonnoksi, uskonnon käsite kärsii inflaation. Koska psykoottisen potilaan uskonnonvapaus on pohjimmiltaan eettinen kysymys, on tärkeää myöntää psykiatrian arvosidonnaisuus. Tällöin voidaan tehdä tietoisesti moraalisia päätöksiä ja kantaa moraalinen vastuu esimerkiksi diagnoosin määrittelyssä. Psykiatrian voidaan katsoa perustuvan universaaleihin arvoihin samalla tavalla kuin ihmisoikeuksienkin.

Maintaining plant species richness by cattle grazing - mesic semi-natural grasslands as focal habitats

Semi-natural grasslands are the most important agricultural areas for biodiversity. The present study investigates the effects of traditional livestock grazing and mowing on plant species richness, the main emphasis being on cattle grazing in mesic semi-natural grasslands. The two reviews provide a thorough assessment of the multifaceted impacts and importance of grazing and mowing management to plant species richness. It is emphasized that livestock grazing and mowing have partially compensated the suppression of major natural disturbances by humans and mitigated the negative effects of eutrophication. This hypothesis has important consequences for nature conservation: A large proportion of European species originally adapted to natural disturbances may be at present dependent on livestock grazing and / or mowing. Furthermore, grazing and mowing are key management methods to mitigate effects of nutrient-enrichment. The species composition and richness in old (continuously grazed), new (grazing restarting 3-8 years ago) and abandoned (over 10 years) pastures differed consistently across a range of spatial scales, and was intermediate in new pastures compared to old and abandoned pastures. In mesic grasslands most plant species were shown to benefit from cattle grazing. Indicator species of biologically valuable grasslands and rare species were more abundant in grazed than in abandoned grasslands. Steep S-SW-facing slopes are the most suitable sites for many grassland plants and should be prioritized in grassland restoration. The proportion of species trait groups benefiting from grazing was higher in mesic semi-natural grasslands than in dry and wet grasslands. Consequently, species trait responses to grazing and the effectiveness of the natural factors limiting plant growth may be intimately linked High plant species richness of traditionally mowed and grazed areas is explained by numerous factors which operate on different spatial scales. Particularly important for maintaining large scale plant species richness are evolutionary and mitigation factors. Grazing and mowing cause a shift towards the conditions that have occurred during the evolutionary history of European plant species by modifying key ecological factors (nutrients, pH and light). The results of this Dissertation suggest that restoration of semi-natural grasslands by private farmers is potentially a useful method to manage biodiversity in the agricultural landscape. However, the quality of management is commonly improper, particularly due to financial constraints. For enhanced success of restoration, management regulations in the agri-environment scheme need to be defined more explicitly and the scheme should be revised to encourage management of biodiversity.

Synthesis of neoglycoconjugates and oligosaccharides with potential anti-Helicobacter pylori activity

The significance of carbohydrate-protein interactions in many biological phenomena is now widely acknowledged and carbohydrate based pharmaceuticals are under intensive development. The interactions between monomeric carbohydrate ligands and their receptors are usually of low affinity. To overcome this limitation natural carbohydrate ligands are often organized as multivalent structures. Therefore, artificial carbohydrate pharmaceuticals should be constructed on the same concept, as multivalent carbohydrates or glycoclusters. Infections of specific host tissues by bacteria, viruses, and fungi are among the unfavorable disease processes for which suitably designed carbohydrate inhibitors represent worthy targets. The bacterium Helicobacter pylori colonizes more than half of all people worldwide, causing gastritis, gastric ulcer, and conferring a greater risk of stomach cancer. The present medication therapy for H. pylori includes the use of antibiotics, which is associated with increasing incidence of bacterial resistance to traditional antibiotics. Therefore, the need for an alternative treatment method is urgent. In this study, four novel synthesis procedures of multivalent glycoconjugates were created. Three different scaffolds representing linear (chondroitin oligomer), cyclic (γ-cyclodextrin), and globular (dendrimer) molecules were used. Multivalent conjugates were produced using the human milk type oligosaccharides LNDFH I (Lewis-b hexasaccharide), LNnT (Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc), and GlcNAcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glc all representing analogues of the tissue binding epitopes for H. pylori. The first synthetic method included the reductive amination of scaffold molecules modified to express primary amine groups, and in the case of dendrimer direct amination to scaffold molecule presenting 64 primary amine groups. The second method described a direct procedure for amidation of glycosylamine modified oligosaccharides to scaffold molecules presenting carboxyl groups. The final two methods that were created both included an oxime-linkage on linkers of different length. All the new synthetic procedures synthesized had the advantage of using unmodified reducing sugars as starting material making it easy to synthesize glycoconjugates of different specificity. In addition, the binding activity of an array of neoglycolipids to H. pylori was studied. Consequently, two new neolacto-based structures, Glcβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-Cer and GlcAβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-Cer, with binding activity toward H. pylori were discovered. Interestingly, N-methyl and N-ethyl amide modification of the GlcAβ1-3Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1-4Glcβ1-Cer glucuronic acid residue resulted in more effective H. pylori binding epitopes than the parent molecule.

Glutamatergic Modulation of Cue-Induced Drug-Seeking Behavior in the Rat

The characteristics of drug addiction include compulsive drug use despite negative consequences and re-occurring relapses, returns to drug use after a period of abstinence. Therefore, relapse prevention is one of the major challenges for the treatment of drug addiction. There are three main factors capable of inducing craving for drugs and triggering relapse long after cessation of drug use and dissipation of physical withdrawal signs: stress, re-exposure to the drug, and environmental stimuli (cues) that have been previously associated with drug use. The neurotransmitters dopamine and glutamate have been implicated in the modulation of drug-seeking behavior. The aim of this project was to examine the role of glutamatergic neurotransmission in relapse triggered by conditioned drug-associated stimuli. The focus was on clarifying whether relapse to drug seeking can be attenuated by blockade of glutamate receptors. In addition, as the nucleus accumbens has been proposed to participate in the modulation of drug-seeking behavior, the effects of glutamate receptor blockade in this brain structure on cue-induced relapse were investigated. The studies employed animals models in which rats were trained to press a lever in a test cage to obtain alcohol or intravenous cocaine. Drug availability was paired with distinct olfactory, auditory, or visual stimuli. This phase was followed by extinction training, during which lever presses did not result in the presentation of the drug or the drug-associated stimuli. Extinction training led to a gradual decrease in the number of lever presses during test sessions. Relapse was triggered by presenting the rats with the drug-associated stimuli in the absence of alcohol or cocaine. The drug-associated stimuli were alone capable of inducing resumption of lever pressing and maintaining this behavior during repeated testing. The number of lever presses during a session represented the intensity of drug-seeking and relapse behavior. The results suggest that glutamatergic neurotransmission is involved in the modulation of drug-seeking behavior. Both alcohol and cocaine relapse were attenuated by systemic pretreatment with glutamate receptor antagonists. However, differences were found in the ability of ionotropic AMPA/kainate and NMDA receptor antagonists to regulate drug-seeking behavior. The AMPA/kainate antagonists CNQX and NBQX, and L-701,324, an antagonist with affinity for the glycine site of the NMDA receptor, attenuated cue-induced drug seeking, whereas the competitive NMDA antagonist CGP39551 and the NMDA channel blocker MK-801 were without effect. MPEP, an antagonist at metabotropic mGlu5 glutamate receptors, also decreased drug seeking, but its administration was found to lead to conditioned suppression of behavior during subsequent treatment sessions, suggesting that MPEP may have undesirable side effects. The mGluR2/3 agonist LY379268 and the mGluR8 agonist (S)-3,4-DCPG decreased both cue-induced relapse to alcohol drinking and alcohol consumption. Control experiments showed however that administration of the agonists was accompanied by motor suppression limiting their usefulness. Administration of the AMPA/kainate antagonist CNQX, the NMDA antagonist D-AP5, and the mGluR5 antagonist MPEP into the nucleus accumbens resulted also in a decrease in drug-seeking behavior, suggesting that the nucleus accumbens is at least one of the anatomical sites regulating drug seeking and mediating the effects of glutamate receptor antagonists on this behavior.