Pienten sokeriyhdisteiden eristäminen ja tunnistus kuusen solususpensioliuoksesta

Biologisesti aktiivisilla oligosakkarideilla on vaikutuksia kasvin kasvuun ja kehittymiseen. Tietyn tyyppiset oligosakkaridit voivat myös indusoida puolustusreaktion valikoivasti oligosakkaridista riippuen. Useat biologisesti aktiiviset oligosakkaridit on löydetty kasvien soluseinää keinotekoisesti hajottamalla. Pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli karakterisoida kuusen (Picea abies) solukkolinjan A3/85 solususpensiokasvatukseen erittämiä oligosakkarideja. Kuusisolukko A3/85 on otollinen kandidaatti tutkimukseen, sillä sen on todettu erittävän solunulkoista ligniiniä suspensioliuokseen. Oligosakkarideja karakterisoitiin yhden ja neljän vuorokauden kasvatuksista. Alustan sokeripitoisuutta alennettiin neljän vuorokauden kasvatuksissa karakterisoinnin helpottamiseksi. Oligosakkaridien pitoisuudet voivat olla hyvin alhaisia, joten solujen tuottamia yhdisteitä seurattiin myös radioaktiivisen D-[U-14C]-glukoosin avulla. Kasvien soluseinässä yleiset glukuronihappo, galakturonihappo, ksyloosi, arabinoosi ja apioosi valmistetaan glukoosi-6-fosfaatista, joko myo-inositolihapetusreitin tai sokerihapetusreitin kautta. Lisäksi tutkittiin, muuttuuko radioaktiivisen leiman jakautuminen näytteissä, kun kasvatusliuoksessa on tai ei ole myo-inositolia. Kasvatusliuos fraktioitiin geelisuodatuskromatografialla. Fraktioiden sisältämät yhdisteet eroteltiin paperikromatografialla ja värjättiin hopeanitraatilla, aniliinivetyftalaatilla tai ninhydriinillä. Hopeanitraatti on hyödyllinen monosakkaridien, oligosakkaridien ja alditolien värjäyksessä. Radioaktiivisuuden kertymistä yhdisteisiin seurattiin nestetuikelaskimella ja autoradiografialla. Paperikromatografialla erotelluista yhdisteistä valittiin mielenkiintoiseksi koetut yhdisteet, jotka eristettiin preparatiivisella paperikromatografialla. Eristetyille yhdisteille tehtiin happohydrolysointi, borohydridikäsittely tai entsymaattinen Driselaasi -käsittely. Happohydrolysointi avaa sokeriyksiköiden väliset glykosidiset sidokset. Natriumborohydridipelkistys muuttaa oligosakkaridiketjun pelkistävän sokerin sokerialkoholiksi ja Driselaasi -käsittely avaa isoprimeveroosin Xyl-Į-(1ĺ6)-Glc -sidosta lukuun ottamatta muut glykosidiset sidokset. 14C-leima on jakautunut myo-inositolin kanssa kasvatetun näytteen fraktioinnissa vahvemmin suurimolekyylisiin yhdisteisiin, kun taas ilman myo-inositolia kasvatetussa näytteessä suurin aktiivisuus D-[U-14C]-glukoosin jälkeen on trisakkaridien alueella. Suspensioliuoksista analysoitiin useita oligosakkarideja polymerisaatioasteella 1-4. Analysoiduista yhdisteistä kolme sisälsivät ksyloosia, jota solut voivat syntetoida joko myo-inositolin hapetusreitin tai glukoosin hapetusreitin kautta. Myo-inositolin puuttuminen alustasta lisäsi näiden leimattujen yhdisteiden pitoisuutta. Alustan myo-inositoli ei ole radioaktiivista, joten myo-inositolihapetusreitin kautta valmistetut monosakkaridit eivät näy autoradiografiassa. Vaikuttaisi siis siltä, että myo-inositolihapetusreitti on aktiivinen ainakin, jos solukolle tarjotaan myo-inositolia. Lisätty myo-inositoli vähentää sokerihapetusreitin aktiivisuutta. Työn aikana onnistuttiin eristämään ja osittain tunnistamaan useita kuusen suspensioliuoksen yhdisteitä. Myo-inositolihapetusreitti todettiin aktiiviseksi solukkokasvatuksessa, kun ravintoalustassa on myo-inositolia.

Synthetic Modifications of Estrogens and Androgens

Estrogens the female sex hormones have numerous biological actions. Estradiol is the most abundant estrogen in women before menopause. It influences the development, maturation and function of the female reproductive tract. It also plays a role in mammary cancer. Accordingly determinations of estradiol level in body fluids assist in the evaluation of ovarian function and diagnosis for malignancies. Estriol is the primary estrogen in pregnant women and secreted from the fetoplacental unit. Measurement of estriol in maternal body fluids is the basis of fetoplacental monitoring test. Concentration of estrogens in body fluids is determined by immunoassay. Accuracy of this measurement depends on the availability of a specific antibody. As estrogens are not antigenic, their derivatives (haptens) are coupled with a carrier and this hapten-protein conjugate is used to generate antibodies. Specificity of the generated antibody largely depends on the structure of hapten. Therefore the synthesis of a hapten with a right structure is crucial for the accurate measurement of a steroid. We have synthesised new haptens for estradiol and estriol by adding an alkyl or alkoxy side chain at the C-7 of estrane skeleton. The side chains carry a terminal amino group, which can be used for conjugation with a carrier molecule. Estrogens and their biosynthetic precursor androgens both exist as fatty acid esters. They are known to act as hormone storage but their physiological role is not completely known yet. Our collaborator is studying their effect in cardiovascular diseases. We synthesised fatty acid ester derivatives of several steroids in high yield by a very rapid procedure (in 1 min) under microwave irradiation in an ionic liquid (IL). An expedient regioselective hydrolysis at C-3 of estradiol diesters is also reported. 8-Isoestrogens are compounds of pharmaceutical interests, their synthesis, structure, conformation and biological activity studies are ongoing. 7-Hydroxy-8-isoestradiol and 7-alkyl ether of it were synthesised as well. During this study we have developed a selective O-debenzylation method. A mild route for selective removal of benzylic protection on phenol in presence of benzyl protected alcohol was explored.

2,1,3-Bentsoksadiatsolirakenteiset molekyylit antibakteerisina ja antiparasiittisina yhdisteinä

Aikaisemman tutkimuksen perusteella tiedettiin tiettyjen 2,1,3-bentsoksadiatsolirakenteisten molekyylien olevan aktiivisia Chlamydia pneumoniae –bakteeria vastaan. Tutkimusta lähdettiin jatkamaan ja 2,1,3-bentsoksadiatsolimolekyylien rakenne-aktiivisuusuhteista haluttiin saada lisätietoa. Tarkoituksena oli kehittää 2,1,3-bentsoksadiatsolimolekyyleille ja sen avulla muodostaa molekyylikirjasto. Syntetisoidut molekyylit haluttiin testata sekä Chlamydia pneumoniae -bakteeria että Leishmania donovani –parasiittia vastaan. Chlamydia pneumoniae –bakteeri aiheuttaa akuutteja ylä- ja alahengitystieinfektiota, kuten keuhkoputkentulehdusta. Akuutissa tulehduksessa oireet vaihtelevat huomattavasti. Chlamydia pneumoniae –bakteerilla on myös taipumus aiheuttaa kroonisia tulehduksia. Nämä ovat useissa tutkimuksissa yhdistetty kansantaloudellisesti merkittäviin sairauksiin, kuten ateroskleroosiin ja astmaan. Leishmanioosi on toiseksi yleisin loissairaus ihmisellä malarian jälkeen. Leishmania donovani –parasiitti voi aiheuttaa tappavaa viskeraalista leishmanioosia. Vuodessa leishmanioosiin kuolee yli 50 000 ihmistä. Viime vuosina leishmanioosin lääkehoidossa on esiintynyt monenlaisia ongelmia. Osat lääkkeistä ovat menettäneet tehonsa ja osalla esiintyy vakavia haittavaikutuksia. 2,1,3-Bentsoksadiatsolirakenteisille yhdisteille saatiin kehitettyä toimiva synteesireitti. Lähtöaineena käytettiin 4-amino-2-nitrobentsoehappoa, josta saatiin hapettavalla renkaansulkeutumisreaktiolla 2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karboksyylihappoa. Karboksyylihaposta syntetisoitiin amidi-välituotteen kautta 2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karbonitriiliä. Hydroksyyliamiini hydrokloridin avulla 2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karbonitriilistä muodostettiin vastaavaa karboksimidamidia, joka oli synteesireitin yhteinen välituote kaikille molekyyleille. Viimeisessä vaiheessa N´-hydroksidi-2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karboksimidamidin annettiin reagoida joko fenyyli-isosyanaatin tai fenyyli-isotiosyanaatin kanssa, jolloin saatiin lopputuotetta. Synteesireitin kehittäminen osoittautui haastavaksi ja loppujen lopuksi saatiin ainoastaan kolme lopputuotetta syntetisoitua. Yksi lopputuotteista testattiin C. pneumoniae –bakteeria vastaan Åbo akademissa Turussa. Testattavaa yhdiste ei sisältänyt 2,1,3-bentsoksadiatsoliarengasta ja bioaktiivisuuskokeen tulos oli odotusten mukainen. Yhdiste ei ollut aktiivinen C. pneumoniae –bakteeria vastaan alhaisilla konsentraatioilla ja tuloksesta voitiin todeta 2,1,3-bentsoksadiatsolirengaan olevan tärkeä aktiivisuuden kannalta. Kaksi lopputuotetta saatiin testaukseen Leishamania donovani –parasiittia vastaan Israeliin. Ainoastaan toinen molekyyleistä sisälsi 2,1,3-bentsoksadiatsolirakenteen. Bioaktiivisuuskokeiden tulokset olivat erittäin rohkaisevia. Yhdisteet olivat aktiivisia parasiittia vastaan jo alhaisilla konsentraatioilla. Kuitenkin 2,1,3-bentsoksadiatsolirakenteinen molekyyli oli aktiivisempi, joten tämäkin aktiivisuuskokeen perusteella huomattiin rengasrakenteen olevan tärkeä aktiivisuuden kannalta.

Makrodomeeni-inhibiittorit antiviraalisina yhdisteinä

Alfavirukset ovat positiivissäkeisiä RNA-viruksia, jotka kuuluvat Togaviridea –heimoon. Alfaviruksia levittävät Aedes –suvun hyttyset ja niitä esiintyy Etelämanteretta lukuunottamatta kaikilla mantereilla. Alfaviruksia on tähän mennessä löydetty 29 lajia ja ne voidaan jakaa uuden ja vanhan maailman viruksiin niiden maantieteellisen esiintyvyyden ja taudinaiheuttamiskyvyn mukaan. Chikunkunyavirus (CHIKV) on yksi vanhan maailman alfaviruksista, jota esiintyy muun muassa Afrikassa ja Aasiassa. Ilmaston lämmettyä se on leviämässä myös eteläiseen Eurooppaan. Ihmisessä se aiheuttaa muun muassa kuumetta, päänsärkyä, ihottumaa ja niveltulehdusta, joka voi kestää useita vuosia ja ne voivat olla hyvinkin kivuliaita. Pienillä lapsilla chikungunya on todettu aiheuttavan myös neurologisia oireita kuten aivotulehdusta. Alfaviruksen genomi koodaa neljää rakenneproteiinia ja neljää replikaatioproteiinia. Replikaatioproteiineista nsP3 sisältää makrodomeeniosan. Makrodomeeniproteiinit ovat eliökunnassa konservoituneita, mutta makrodomeeniproteiinien tarkkaa merkitystä ei vielä tunneta. Makrodomeenien on osoitettu sitovan ADP-riboosia ja sen johdannaisia ja alfaviruksen nsP3-proteiinin on osoitettu olevan tärkeä osa viruksen replikaatiossa. Tutkimuksen tavoitteena oli tutkia makrodomeeniproteiiniin sitoutuvien yhdisteiden käyttöä antiviraalisena yhdisteinä. Tietokonemallinnuksella valittiin antiviraalitutkimuksiin 45 yhdistettä, joiden oletettiin sitoutuvan makrodomeeniproteiiniin. Kilpailevassa sitoutumiskokeessa viisi yhdistettä esti yli 50 % poly-ADP-riboosia (PAR) sitoutumasta MDO1-makrodomeeniproteiiniin, jolla tietokonemallinnus oli tehty. SFV-makrodomeeniproteiinilla tehdyssä kokeessa vain yksi yhdiste esti yli 50 % poly-ADP-riboosin sitoutumisen. SFV-antiviraalikokeessa seitsemällä yhdisteellä inhibitioprosentti oli yli 50 %. Näillä yhdisteillä ei kuitenkaan ollut merkittävää vaikutusta poly-ADP-riboosin sitoutumisen estossa. CHIKV-replikonikokeessa yli 50 % inhibitioprosentti oli viidellä yhdisteellä. Muiden mahdollisia vaikutusmekanismeja tutkittiin selvittämällä estävätkö yhdisteet virusta pääsemästä solun sisään. Tässä kokeessa tutkituista yhdisteistä lähes kaikilla oli vaikutusta viruksen soluun pääsyn estossa. Yleisesti ottaen kyky estää PAR:n sitoutuminen makrodomeeniproteiineihin ja antiviraaliset vaikutukset eivät korreloineet keskenään tutkittavilla yhdisteillä. Vaikka antiviraalista vaikutusta omaavat yhdisteet eivät osoittaneetkaan makrodomeeni-inhibiitiota, työssä löydettiin potentiaalisia antiviraalisia yhdisteitä joiden käyttö viruksen soluun pääsyn estäjinä antaa aihetta jatkotutkimuksille.

Berry phenolics: isolation, analysis, identification, and antioxidant properties

The main objectives in this thesis were to isolate and identify the phenolic compounds in wild (Sorbus aucuparia) and cultivated rowanberries, European cranberries (Vaccinium microcarpon), lingonberries (Vaccinium vitis-idaea), and cloudberries (Rubus chamaemorus), as well as to investigate the antioxidant activity of phenolics occurring in berries in food oxidation models. In addition, the storage stability of cloudberry ellagitannin isolate was studied. In wild and cultivated rowanberries, the main phenolic compounds were chlorogenic acids and neochlorogenic acids with increasing anthocyanin content depending on the crossing partners. The proanthocyanidin contents of cranberries and lingonberries were investigated, revealing that the lingonberry contained more rare A-type dimers than the European cranberry. The liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS) analysis of cloudberry ellagitannins showed that trimeric lambertianin C and sanguiin H-10 were the main ellagitannins. The berries, rich in different types of phenolic compounds including hydroxycinnamic acids, proanthocyanidins, and ellagitannins, showed antioxidant activity toward lipid oxidation in liposome and emulsion oxidation models. All the different rowanberry cultivars prevented lipid oxidation in the same way, in spite of the differences in their phenolic composition. In terms of liposomes, rowanberries were slightly more effective antioxidants than cranberry and lingonberry phenolics. Greater differences were found when comparing proanthocyanidin fractions. Proanthocyanidin dimers and trimers of both cranberries and lingonberries were most potent in inhibiting lipid oxidation. Antioxidant activities and antiradical capacities were also studied with hydroxycinnamic acid glycosides. The sinapic acid derivatives of the hydroxycinnamic acid glycosides were the most effective at preventing lipid oxidation in emulsions and liposomes and scavenging radicals in DPPH assay. In liposomes and emulsions, the formation of the secondary oxidation product, hexanal, was inhibited more than that of the primary oxidation product, conjugated diene hydroperoxides, by hydroxycinnamic acid derivatives. This indicates that they are principally chain-breaking antioxidants rather than metal chelators, although they possess chelating activity as well. The storage stability test of cloudberry ellagitannins was performed by storing ellagitannin isolate and ellagitannins encapsulated with maltodextrin at different relative vapor pressures. The storage stability was enhanced by the encapsulation when higher molecular weight maltodextrin was used. The best preservation was achieved when the capsules were stored at 0 or 33% relative vapor pressures. In addition, the antioxidant activities of encapsulated cloudberry extracts were followed during the storage period. Different storage conditions did not alter the antioxidant activity, even though changes in the ellagitannin contents were seen. The current results may be of use in improving the oxidative stability of food products by using berries as natural antioxidants.

Tutkimus kalojen makuvirheistä ja Oulun edustan merialueen tilasta.

Suomenkielinen yhteenveto: Kalojen makuvirheistä, erityisesti Oulun merialueella. English summary: On flavour tainting of fish, with special reference to the Oulu Sea Area (Bothnian Bay).

Diastereomeric Drug Glucuronides: Enzymatic Glucuronidation and Analysis by Capillary Electrophoresis and Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

Foreign compounds, such as drugs are metabolised in the body in numerous reactions. Metabolic reactions are divided into phase I (functionalisation) and phase II (conjugation) reactions. Uridine diphosphoglucuronosyltransferase enzymes (UGTs) are important catalysts of phase II metabolic system. They catalyse the transfer of glucuronic acid to small lipophilic molecules and convert them to hydrophilic and polar glucuronides that are readily excreted from the body. Liver is the main site of drug metabolism. Many drugs are racemic mixtures of two enantiomers. Glucuronidation of a racemic compound yields a pair of diastereomeric glucuronides. Stereoisomers are interesting substrates in glucuronidation studies since some UGTs display stereoselectivity. Diastereomeric glucuronides of O-desmethyltramadol (M1) and entacapone were selected as model compounds in this work. The investigations of the thesis deal with enzymatic glucuronidation and the development of analytical methods for drug metabolites, particularly diastereomeric glucuronides. The glucuronides were analysed from complex biological matrices, such as urine or from in vitro incubation matrices. Various pretreatment techniques were needed to purify, concentrate and isolate the analytes of interest. Analyses were carried out by liquid chromatography (LC) with ultraviolet (UV) or mass spectrometric (MS) detection or with capillary electromigration techniques. Commercial glucuronide standards were not available for the studies. Enzyme-assisted synthesis with rat liver microsomes was therefore used to produce M1 glucuronides as reference compounds. The glucuronides were isolated by LC/UV and ultra performance liquid chromatography (UPLC)/MS, while tandem mass spectrometry (MS/MS) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy were employed in structural characterisation. The glucuronides were identified as phenolic O-glucuronides of M1. To identify the active UGT enzymes in (±)-M1 glucuronidation recombinant human UGTs and human tissue microsomes were incubated with (±)-M1. The study revealed that several UGTs can catalyse (±)-M1 glucuronidation. Glucuronidation in human liver microsomes like in rat liver microsomes is stereoselective. The results of the studies showed that UGT2B7, most probably, is the main UGT responsible for (±)-M1 glucuronidation in human liver. Large variation in stereoselectivity of UGTs toward (±)-M1 enantiomers was observed. Formation of M1 glucuronides was monitored with a fast and selective UPLC/MS method. Capillary electromigration techniques are known for their high resolution power. A method that relied on capillary electrophoresis (CE) with UV detection was developed for the separation of tramadol and its free and glucuronidated metabolites. The suitability of the method to identify tramadol metabolites in an authentic urine samples was tested. Unaltered tramadol and four of its main metabolites were detected in the electropherogram. A micellar electrokinetic chromatography (MEKC) /UV method was developed for the separation of the glucuronides of entacapone in human urine. The validated method was tested in the analysis of urine samples of patients. The glucuronides of entacapone could be quantified after oral entacapone dosing.

Pystynävertäjän (Tomicus piniperda) vaikutus männyn (Pinus sylvestris) fotosynteesiin ja VOC-emissioihin

Pystynävertäjä on Suomessa yksi merkittävimpiä mäntyjen tuhohyönteisiä. Se syö männynversoja ontoiksi, minkä seurauksena nämä tippuvat maahan. Tästä aiheutuu puulle kasvutappioita ja metsänomistajalle tulonmenetyksiä. Pystynävertäjän ekologiaa on tutkittu paljon, mutta ei tiedetä, miten se vaikuttaa versojen fotosynteesiin ja haihtuvien orgaanisten yhdisteiden eli VOC-yhdisteiden emissioihin ennen versojen putoamista. Monissa muissa tutkimuksissa on havaittu herbivoreilla olevan vaikutusta isäntäkasviensa fotosynteesiin. Lisäksi herbivorian seurauksena isäntäkasvin VOC-emissiot ovat voineet muuttua laadultaan tai määrältään. Pystynävertäjän vaikutuksia versoihin tutkittiin kokeellisesti SMEAR II -asemalla Pirkanmaalla. Pystynävertäjän vaurioittamien ja kontrolliversojen fotosynteesiä mittattiin kahden männyn latvuksessa heinä–syyskuussa 2010. Mittaukset tehtiin kannettavalla fotosynteesimittauslaitteistolla. Samalla otettiin VOC-näytteitä neulasten emissioista adsorbenttiputkiin. Lisäksi toisesta koepuusta suljettiin pystynävertäjäja kontrolliverso raamikyvettiin, johon mahtui oksan kärkeä n. 20 cm. Raamikyvetin läpi kierrätetystä ilmasta kerättiin VOC-näytteitä SPME-kuituun ja siihen sitoutuneet yhdisteet analysoitiin enantiomeereittain. Pystynävertäjä- ja kontrolliversojen välillä ei ollut selvää eroa hiilen assimilaatiossa, transpiraatiossa, ilmarakokonduktanssissa, vedenkäytön tehokkuudessa tai fotokemiallisessa saannossa. Vain pahimmin vaurioituneissa versoissa vaurio vaikutti fotosynteesiin huomattavasti. Esimerkiksi fotokemiallinen saanto laski selvästi vasta, kun verso oli juuri katkeamaisillaan pystynävertäjän sisäänmenoreiän kohdalta. Neulaskyvettimittausten perusteella vaikuttaa siltä, että pystynävertäjä toisella koepuulla lisää monoterpeeniemissioita ja toisella vähentää niitä. Raamikyvettimittauksessa pystynävertäjä lisäsi (+)-enantiomeerin osuutta ?- ja ?-pineeni- sekä limoneeniemissioista, mutta emissioiden kokonaismäärä ei juuri eronnut kontrolliversosta. Pystynävertäjän vaikutukset versojen fotosynteesiin jäivät vähäisiksi, vaikka pystynävertäjä olikin tehnyt versoihin yhdestä neljään reikää ja niiden kohdalta poistanut suuren osan verson poikkileikkauspinta-alasta. Pystynävertäjän aiheuttamat kasvutappiot vaikuttavatkin olevan seurausta lähes yksinomaan versojen putoamisesta. Pystynävertäjä ei juuri vaikuttanut versosta haihtuvien yhdisteiden kokonaismäärään, mutta se muutti niiden keskinäisiä runsaussuhteita ja erityisesti enantiomeerien runsaussuhteita. Pystynävertäjien vaikutukset VOC-emissioihin näyttävät riippuvan suuresti kemotyypistä. Laajempien johtopäätösten tekeminen pystynävertäjän vaikutuksista männyn VOC-emissioihin vaatisi tutkimuksen toistamista suuremmalla koepuumäärällä.

Medetomidiinin glukuronidaation inhibitio

Lääkeainemetabolialla tarkoitetaan entsymaattisia reaktioita, jotka muuttavat lääkeaineita paremmin elimistöstä poistuvaan muotoon. Lääkeaineet voivat vaikuttaa toistensa metaboliaan inhiboimalla tai indusoimalla metaboloivia entsyymejä. Tällaisten interaktioiden seurauksena lääkeaineen pitoisuus elimistössä voi kasvaa jopa toksiseksi tai vähentyä merkittävästi. Tämä on erityisesti ongelmana silloin, kun käytössä on useita lääkkeitä samanaikaisesti. Lääketutkimuksessa onkin keskitytty tällaisten interaktioiden ennustamiseen ja niitä yritetään välttää tai ainakin vähentää. Työssä tutkittiin medetomidiinia, jonka on äskettäin havaittu metaboloituvan UDP-glukuronosyylitransferaasien (UGT) välityksellä. Työn tarkoituksena oli löytää medetomidiinin glukuronidaatiota inhiboivia yhdisteitä. Lisäksi haluttiin selvittää mahdollisen inhibition mekanismeja. On yleistä tutkia tietyn entsyymin substraatin interaktioita muiden saman perheen entsyymien kanssa. On kuitenkin harvinaisempaa tutkia tällaisia interaktioita kahden eri entsyymiperheen välillä. Tässä työssä tutkittiin inhiboivatko mahdolliset sytokromi P450 -entsyymiä (CYP) inhiboivat yhdisteet myös medetomidiinia glukuronoivia UDP-glukuronosyylitransferaaseja. Glukuronidaation inhibitiota tutkittiin HPLC-menetelmällä, joka on kehitetty aiemmin medetomidiinin glukuronidaation tutkimiseen. Aluksi glukuronidaatiota tutkittiin ilman inhibiittoreita. Tämän jälkeen tutkittiin kolmen mahdollisen inhibiittoriyhdisteen vaikutuksia medetomidiinin glukuronidaatioon ja tuloksia verrattiin ilman inhibiittoria saatuihin tuloksiin. Kolmen tutkitun yhdisteen havaittiin inhiboivan medetomidiinin glukuronidaatiota. Tutkimuksessa havaittiin myös mielenkiintoinen ilmiö, jossa inhibiittoriyhdisteen sitoutuminen aiheutti entsyymikineettisiä muutoksia UDP-glukuronosyylitransferaasin toiminnassa. On mielenkiintoista, että samat yhdisteet inhiboivat sekä CYP- että UGT-metaboliaa. Tulosten perusteella voidaan päätellä, että jos CYP ja UGT metaboloivat samaa yhdistettä, on mahdollista että yhdisteen rakenteelliset analogit aiheuttavat interaktioita molempien entsyymien kanssa. Uusia lääkeaineita kehitettäessä onkin otettava huomioon yleisesti tunnettujen CYP-entsyymien lisäksi myös UGT:t ja niiden mahdolliset yhteisvaikutukset.

Clorinated hydrocarbons and mercury in zooplankton near the coast of Finland.

Tiivistelmä: Kloorattujen hiilivetyjen ja elohopean esiintymisestä eläinplanktonissa Suomen rannikkovesissä.

Macroalgal Defenses Against Herbivory: Causes and Consequences of Intraspecific Variation

In marine benthic communities, herbivores consume a considerable proportion of primary producer biomass and, thus, generate selection for the evolution of resistance traits. According to the theory of plant defenses, resistance traits are costly to produce and, consequently, inducible resistance traits are adaptive in conditions of variable herbivory, while in conditions of constant/strong herbivory constitutive resistance traits are selected for. The evolution of resistance plasticity may be constrained by the costs of resistance or lack of genetic variation in resistance. Furthermore, resource allocation to induced resistance may be affected by higher trophic levels preying on herbivores. I studied the resistance to herbivory of a foundation species, the brown alga Fucus vesiculosus. By using factorial field experiments, I explored the effects of herbivores and fish predators on growth and resistance of the alga in two seasons. I explored genetic variation in and allocation costs of resistance traits as well as their chemical basis and their effects on herbivore performance. Using a field experiment I tested if induced resistance spreads via water-borne cues from one individual to another in relevant ecological conditions. I found that in the northern Baltic Sea F. vesiculosus communities, strength of three trophic interactions strongly vary among seasons. The highly synchronized summer reproduction of herbivores promoted their escape from the top-down control of fish predators in autumn. This resulted into large grazing losses in algal stands. In spring, herbivore densities were low and regulated by fish, which, thus,enhanced algal growth. The resistance of algae to herbivory increased with an increase in constitutive phlorotannin content. Furthermore, individuals adopted induced resistance when grazed and when exposed to water-borne cues originating from grazing of conspecific algae both in the laboratory and in field conditions. Induced resistance was adopted to a lesser extent in the presence of fish predators. The results in this thesis indicate that inducible resistance in F. vesiculosus is an adaptation to varying herbivory in the northern Baltic Sea. The costs of resistance and strong seasonality of herbivory have likely contributed to the evolution of this defense strategy. My findings also show that fish predators have positive cascading effects on F. vesiculosus which arise via reduced herbivory but possibly also through reduced resource allocation to resistance. I further found evidence that the spread of resistance via water-borne cues also occurs in ecologically realistic conditions in natural marine sublittoral. Thus, water-borne induction may enable macroalgae to cope with the strong grazing pressure characteristic of marine benthic communities. The results presented here show that seasonality can have pronounced effects on the biotic interactions in marine benthic communities and thereafter influence the evolution of resistance traits in primary producers.

Motiivit ruokavalintojen taustalla: suomalaisten pikaruoan kuluttajien ruoanvalintamotiivit ja mielenkiinto runsaskuituista hampurilaissämpylää kohtaan

Ruokavalinnat ovat monimutkaisia päätöksiä, joihin vaikuttavat fysiologiset, psykologiset sekä ympäristö- ja tilannesidonnaiset tekijät. Terveellisyystrendi on näkynyt ruokavalinnoissa jo monta vuotta. Siitä huolimatta suomalaisten ruokavalio sisältää liian vähän ravintokuitua. Kirjallisuusosan tavoitteena oli selvittää, mitkä motiivit vaikuttavat kuluttajien ruokavalintoihin, mitä terveysvaikutuksia ravintokuidulla on ja mikä saa aikaan täysjyväleivälle tyypilliset aistittavat ominaisuudet. Kokeellisessa osassa tavoitteena oli tarkastella internetkyselyn avulla pikaruoan kuluttajien ruokaan liittyviä asenteita ja motiiveja sekä tutkia niiden yhteyttä hampurilaissämpylöiden miellyttävyysarvioihin aistinvaraisessa kuluttajatestissä. Ruoanvalintamotiivit voidaan jaotella elintarvikkeen ominaisuuksiin, yksilön ominaisuuksiin ja sosiokulttuuriseen ympäristöön liittyviin motiiveihin. Kuluttajille tärkeimpiä motiiveja ovat aistinvarainen miellyttävyys, hinta, terveellisyys, kätevyys sekä läheisten ihmisten mieltymykset. Ravintokuidun runsas saanti mahdollisesti ehkäisee lihavuutta ja tyypin 2 diabetesta sekä auttaa eräiden ruoansulatuskanavan sairauksien hoidossa. Täysjyväleivän sisältämät viljanjyvän kuoren ja alkion yhdisteet saavat aikaan leivän tiiviin rakenteen, tumman värin ja voimakkaan, karvaan ja viljaisen maun. Internetkyselyyn vastasi 1169 11‒75-vuotiasta Hesburgerin bonusklubin jäsentä (naisia 70 %, miehiä 30 %). Aistinvaraiseen kuluttajatestiin osallistui 71 13‒67-vuotiasta henkilöä (naisia 63 %, miehiä 37 %), joista 59 oli vastannut myös internetkyselyyn. Aistinvaraisessa testissä arvioitiin neljää hampurilaissämpylää, joista yksi oli tuotekehitysasteella oleva runsaskuituinen sämpylä. Internetkyselyssä tärkeimmiksi pikaruoan valintamotiiveiksi osoittautuivat ruoan maku, hinta ja nälkäisyys. Aistinvaraisessa testissä runsaskuituinen sämpylä jakoi arvioijien mielipiteet, mutta enemmistö arvioi voivansa valita sen hampurilaiseen. Runsaskuituinen sämpylä miellytti eniten internetkyselyssä runsaskuituisiin tuotteisiin positiivisesti suhtautuneita arvioijia. Tutkimuksen perusteella pikaruoan kuluttajien keskuudessa on ihmisiä, joille terveellisyys on merkittävä ruoanvalintamotiivi. Pikaruokayritysten haasteena on tunnistaa tämä kuluttajaryhmä ja kehittää sille kohdennettuja tuotteita, joissa yhdistyvät terveellisyys, aistinvarainen miellyttävyys ja kohtuullinen hinta.

Ellagitanniinien rakenteiden kolmiulotteinen karakterisointi

Tämän tutkielman tarkoituksena on käydä läpi ellagitanniinien kolmiulotteisuutta: rakenteiden monimuotoisuutta, kolmiulotteisuuden käsitteitä sekä minkälaisin analyyttisin menetelmin niitä voidaan tutkia. Lisäksi tutkielman kokeellisessa osassa eristettiin ja puhdistettiin polyfenolisia yhdisteitä suomalaisista kasveista sekä määritettiin niiden rakenteet mahdollisimman tarkasti LC–MS-, NMR- ja CD-menetelmillä. Karakterisoidut 22 rakennetta kuuluvat ellagitanniineihin, flavonoideihin tai fenolisiin happoihin, tarkemmin kahvihappojohdannaisiin. Ellagitanniinit ovat rakentuneet keskusyksikön, useimmiten glukopyranoosin, ympärille siten että siihen on liittynyt galloyyliryhmiä, joista ainakin kaksi on sitoutunut toisiinsa hiili–hiili -sidoksen välityksellä: muodostunutta ryhmää kutsutaan heksahydroksidifenoyyliryhmäksi eli HHDP-ryhmäksi. Tähän päivään mennessä on pystytty karakterisoimaan jopa yli 5000 ellagitanniinimolekyylin rakenteet. Niiden runsaslukuinen määrä johtuu mm. niihin liittyneistä erilaisista ryhmistä (kuten galloyyliryhmistä), erilaisista keskusyksiköistä (esim. avoketjuinen vs. rengasrakenteinen glukoosi) sekä niiden ominaisuudesta muodostaa oligomeerisiä rakenteita. Ellagitanniinirakenteiden stereokemiaa voidaan tarkastella mm. näiden tekijöiden kautta. UV- ja massaspektrometrian avulla rakenteet voidaan karakterisoida melko tarkasti, mutta esimerkiksi konfiguraatioiden ja mahdollisten substituenttien paikkojen määrittämiseen käytetään NMR-spektroskopiaa, joka antaa tietoa myös yhdisteen kolmiulotteisesta rakenteesta. Lisäksi yhdisteiden tarkemman rakenteen eli absoluuttisen konfiguraation tarkastelemiseen käytettiin CD-spektroskopiaa. Haasteita polyfenolien tutkimukseen tuovat mm. vain milligrammatasolla kasvista saatavat puhtaat yhdisteet sekä oligomeeriset rakenteet. Tämä lopputyö osoitti, että fenolisten yhdisteiden kokonaisvaltainen karakterisointi on hyvin aikaa vievää ja monimutkaista: täydelliseen lopputulokseen pääsemiseen tarvitaan hyvin monia eri vaiheita kasviuutosta lähtien geelikromatografiseen ja nestekromatografiseen puhdistukseen, sekä useisiin eri rakenneanalytiikan menetelmiin. Kuitenkaan yksinään mikään käytetyistä analyyttisista menetelmistä, kuten LC, MS tai NMR, ei anna tarpeeksi tarkkaa tietoa yhdisteiden rakenteista. Jotta päästäisiin mahdollisimman tarkkojen, jopa absoluuttisten, rakenteiden määrittämiseen, on käytettävä niitä kaikkia yhdessä.

Suomalaisten marjojen fenoliyhdisteet ja niiden stabiilisuus prosessoinnin ja säilytyksen aikana

Suomalaiset marjat sisältävät huomattavia määriä erilaisia fenoliyhdisteitä ja ne ovat siksi erinomaisia fenoliyhdisteiden lähteitä moniin muihin elintarvikkeisiin verrattuna. Fenoliyhdisteet ovat kasveissa syntyviä aineenvaihduntatuotteita, joilla on todettu olevan terveyden kannalta positiivia vaikutuksia. Ne antavat kasvikunnan tuotteille niiden tunnusomaisen värin sekä toimivat suoja-aineina taudinaiheuttajia vastaan. Erityisesti elintarvike-, lääke- ja kosmetiikkateollisuus jalostavat marjoja erilaisiksi lopputuotteiksi. Fenoliyhdisteet tuovat näihin tuotteisiin hyödyllisiä terveysvaikutuksia ja ne voivat toimia niissä myös väripigmentteinä. Fenoliyhdisteet ovat kuitenkin suhteellisen epästabiileja yhdisteitä. On havaittu, että prosessointi- ja säilytystavat vaikuttavat huomattavasti niiden stabiilisuuteen ja hajoamiseen. Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää fenoliyhdisteiden stabiilisuuteen vaikuttavia tekijöitä prosessoinnin ja säilytyksen aikana kirjallisuuden pohjalta. Tämän työn tulosten perusteella marjojen prosessointi kannattaa suorittaa mahdollisimman lyhyessä ajassa matalissa lämpötiloissa, sillä monet fenoliyhdisteistä eivät ole pitkään lämpöstabiileja. Säilytys kannattaa tehdä myös matalissa lämpötiloissa; pitkänä säilytysaikana pakastettuna. Korkea pH vaikuttaa usean fenoliyhdisteen hajoamiseen ja se saattaa aiheuttaa tuotteissa värinmuutoksia. Valo, hapen läsnäolo sekä erilaiset muut yhdisteet voivat vaikuttaa heikentävästi fenoliyhdisteiden stabiilisuuteen sekä prosessoinnin että säilytyksen aikana. Fenoliyhdisteiden stabiilisuus on hyvin rakennekohtaista ja siksi prosessoinnin ja säilytyksen tarkkojen vaikutusten yleistäminen kaikkiin fenoliyhdisteisiin on vaikeaa.