Imaging of Dopamine and Serotonin Transporters. Pre-clinical Studies with Radiotracers for Positron Emission Tomography

The action of the neurotransmitters dopamine (DA) and serotonin (5-HT) at synapses is terminated by their rapid reuptake into presynaptic nerve endings via plasma membrane dopamine (DAT) and serotonin (SERT) transporters. Alterations in the function of these transporters have been suggested as a feature of several neurological and neuropsychiatric diseases, such as Parkinson’s disease (PD), depression, and anxiety. A suitable clinical method for studying these transporters non-invasively in vivo is positron emission tomography (PET) utilizing radiopharmaceuticals (tracers) labelled with short-lived positron-emitting radionuclides. The aim of this study was to evaluate in rats two novel radiotracers, [¹⁸F]beta -CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, for imaging DAT and SERT, respectively, using in vitro, ex vivo and in vivo methods. Substituting an N-methyl in [¹⁸F]beta-CFT, a well known DAT tracer, with a ¹⁸Ffluoropropyl group significantly changed the properties of the tracer. [¹⁸F]beta- CFT showed slow kinetics and metabolism, and a high specific uptake in the striatum, whereas [¹⁸F]beta-CFT-FP showed fast kinetics and metabolism, and a moderate specific uptake in the striatum. [¹⁸F]betaCFT-FP was selective for DAT; but [¹⁸F]beta-CFT also bound to the noradrenaline transporter. [¹⁸F]beta-CFT-FP may be a suitable PET tracer for imaging the striatal DAT sites, but a tracer with a higher affinity is needed for imaging extrastriatal DAT sites. In rats, ¹⁸FFMe-McN showed high target-to-non-target ratios, specificity and selectivity for SERT, but slow kinetics. However, ¹⁸FFMe-McN reveals potential for imaging SERT, at least in pre-clinical studies. In addition, the sensitivities of [¹⁸F]beta CFT and [¹⁸ F]FDOPA (a precursor of DA) for detecting mild nigrostriatal hypofunction were compared in an animal model of PD. The uptake of [¹⁸F]FDOPA was significantly affected by compensatory effects in dopaminergic cells, whereas [¹⁸F]beta-CFT was more sensitive and therefore more suitable for PET studies of mild dopaminergic symptoms. In conclusion, both novel tracers, [¹⁸F]-CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, have potential, but are not optimal PET tracers for DAT and SERT imaging in rats, respectively. [¹⁸F]beta-CFT is superior to [18F]FDOPA for imaging mild nigral lesions in rat brains.

Hypoxia-associated biomarkers in rectal cancer treated by preoperative radiotherapy or chemoradiotherapy

Hypoksiaan liittyvät biologiset merkkiaineet leikkausta edeltävällä sädehoidolla tai kemosädehoidolla hoidetussa peräsuolisyövässä Peräsuolensyöpä on yleinen pahanlaatuinen kasvain. Leikkausta edeltävä sädehoito annetaan yleensä T3-T4-kasvaimille. Tutkimuksella pyrittiin selvittämään, voidaanko kasvaimen hapenpuutteeseen liittyvillä biologisilla merkkiaineilla arvioida peräsuolisyövän ennustetta leikkausta edeltävän sädehoidon tai kemosädehoidon jälkeen. Tällaisia merkkiaineita ovat hapenpuutteen vaikutuksesta aktivoituva HIF-1alfa hiilihappoanhydraasi IX (CA IX), sokerin kuljetukseen solussa osallistuva GLUT-1 sekä solun tukirankaproteiini ezrin. Tutkimukseen otettiin 178 potilasta, jotka olivat saaneet ennen leikkausta lyhyen (n=77) tai pitkän sädehoidon (n=10), pitkän sädehoidon ja solunsalpaajahoidon (n=37) tai ei mitään hoitoa (n=54). Lisäksi osalta leikkausta edeltävää sädehoitoa saaneelta potilaalta tutkittiin hoitoja edeltävät, diagnostiset näytteet (n=80). Tutkimuksessa käytettiin immunehistokemiallisia värjäysmenetelmiä. Kasvaimen regressiota (TRG) arvioitiin pitkän sädehoidon jälkeisistä näytteistä. Leikkausnäytteissä negatiivinen/heikko CA IX intensiteetti liittyi sekä pidempään tautispesifiseen (p=0.034) että tautivapaaseen elinaikaan (p=0.003) ja pitkän sädehoidon jälkeen HIF-1alfa-negatiivisuus pidempään tautispesifiseen (p=0.001) sekä negatiivinen/heikko GLUT-1 pidempään tautivapaaseen elinaikaan (p=0.066). Voimakas ezrin-ilmentymä diagnostisissa näytteissä liittyi lyhyempään tautivapaaseen ja tautispesifiseen (p=0.027 ja p=0.002) ennusteeseen. Monimuuttuja-analyysissä vahva CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti huonompaa tautivapaata ja tautispesifistä selviytymistä. Erinomainen TRG liittyi negatiiviseen/heikkoon CA IX- (p=0.057), ezrin- (p=0.012) ja GLUT-1 -ilmentymään (p=0.013) leikkausnäytteissä. Kun kaikki neljä merkkiainetta analysoitiin yhdessä monimuuttuja-analyysissä, CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti tautispesifistä elinaikaa. Voimakas CA IX-ilmentymä leikkausnäytteissä ja positiivinen HIF-1alfa- ja vahva GLUT-1-ilmentymä pitkän sädehoidon jälkeisissä leikkausnäytteissä sekä vahva ezrin-ilmentymä diagnostisissa näytteissä liittyivät epäsuotuisaan ennusteeseen. Monimuuttujaanalyysissä kohtalainen/voimakas CA IX intensiteetti leikkausnäytteissä ennusti itsenäisesti huonompaa tautivapaata ja tautispesifistä elinaikaa. CA IX on vahva biologinen merkkiaine peräsuolisyövässä.

18F-Labeled Presynaptic Dopaminergic Tracers. Synthesis, Radiochemical Analyses, and Preclinical Evaluation of [18F]FDOPA and [18F]CFT

Dysfunction of the dopaminergic system in brain is involved in several pathological conditions such as Parkinson’s disease and depression. 2β-Carbomethoxy-3β-(4-[18F] fluorophenyl)tropane ([18F]CFT) and 6-[18F]fluoro-L-dopa ([18F]FDOPA) are tracers for imaging the dopaminergic function with positron emission tomography (PET). Peripheral uptake of [18F]FDOPA is also used in the localization and diagnosis of neuroendocrine tumors. [18F]FDOPA and [18F]CFT can be synthesized by electrophilic fluorodestannylation. However, the specific radioactivity (SA) in the electrophilic fluorination is low with traditional synthetic methods. In this study, [18F]FDOPA and [18F]CFT were synthesized using post-target-produced [18F]F2 as an electrophilic fluorination agent. With this method, tracers are produced with sufficient SA for neuroreceptor studies. Specific aims in this study were to replace Freon-11 in the production of [18F]FDOPA due to the ozone depleting properties of this solvent, to determine pharmacological specificity and selectivity of [18F]CFT with respect to monoamine transporters, and to compare the ability of these tracers to reflect the degree of nigral neuronal loss in rats in which the dopaminergic system in the brain had been unilaterally destroyed by 6- OHDA. Post-target-produced [18F]F2 was successfully used in the production of [18F]FDOPA and [18F]CFT. The SA achieved was substantially higher than in previous synthetic methods. Deuterated compounds, CD2Cl2, CDCl3 and C3D6O, were found to be suitable solvents for replacing Freon-11. Both [18F]FDOPA and [18F]CFT demonstrated nigrostriatal dopaminergic hypofunction and correlated with the number of nigral dopaminergic neurons in the 6-OHDA lesioned rat. However, the dopamine transporter (DAT) tracer [18F]CFT was more sensitive than the dopamine synthesis tracer [18F]FDOPA in detecting these defects because of the higher non-specific uptake of [18F]FDOPA. [18F]CFT can also be used for imaging the norepinephrine transporter (NET) because of the specific uptake into the locus coeruleus. The observation that [18F]CFT exhibits specific uptake in the pancreas warrants further studies in humans with respect to potential utility in pancreatic imaging

Gene expression profile of ABC transporters and cytotoxic effect of ibuprofen and acetaminophen in an epithelial ovarian cancer cell line in vitro

PURPOSES: To determine the basic expression of ABC transporters in an epithelial ovarian cancer cell line, and to investigate whether low concentrations of acetaminophen and ibuprofen inhibited the growth of this cell line in vitro. METHODS: TOV-21 G cells were exposed to different concentrations of acetaminophen (1.5 to 15 μg/mL) and ibuprofen (2.0 to 20 μg/mL) for 24 to 48 hours. The cellular growth was assessed using a cell viability assay. Cellular morphology was determined by fluorescence microscopy. The gene expression profile of ABC transporters was determined by assessing a panel including 42 genes of the ABC transporter superfamily. RESULTS: We observed a significant decrease in TOV-21 G cell growth after exposure to 15 μg/mL of acetaminophen for 24 (p=0.02) and 48 hours (p=0.01), or to 20 μg/mL of ibuprofen for 48 hours (p=0.04). Assessing the morphology of TOV-21 G cells did not reveal evidence of extensive apoptosis. TOV-21 G cells had a reduced expression of the genes ABCA1, ABCC3, ABCC4, ABCD3, ABCD4 and ABCE1 within the ABC transporter superfamily. CONCLUSIONS: This study provides in vitro evidence of inhibitory effects of growth in therapeutic concentrations of acetaminophen and ibuprofen on TOV-21 G cells. Additionally, TOV-21 G cells presented a reduced expression of the ABCA1, ABCC3, ABCC4, ABCD3, ABCD4 and ABCE1 transporters.

Prediction of 3D structure and ligand-binding properties : ABC transporters and flavodiiron proteins from Synechocystis sp. strain PCC 6803

Cyanobacteria are unicellular, non-nitrogen-fixing prokaryotes, which perform photosynthesis similarly as higher plants. The cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803 is used as a model organism in photosynthesis research. My research described herein aims at understanding the function of the photosynthetic machinery and how it responds to changes in the environment. Detailed knowledge of the regulation of photosynthesis in cyanobacteria can be utilized for biotechnological purposes, for example in the harnessing of solar energy for biofuel production. In photosynthesis, iron participates in electron transfer. Here, we focused on iron transport in Synechocystis sp. strain PCC 6803 and particularly on the environmental regulation of the genes encoding the FutA2BC ferric iron transporter, which belongs to the ABC transporter family. A homology model built for the ATP-binding subunit FutC indicates that it has a functional ATPbinding site as well as conserved interactions with the channel-forming subunit FutB in the transporter complex. Polyamines are important for the cell proliferation, differentiation and apoptosis in prokaryotic and eukaryotic cells. In plants, polyamines have special roles in stress response and in plant survival. The polyamine metabolism in cyanobacteria in response to environmental stress is of interest in research on stress tolerance of higher plants. In this thesis, the potd gene encoding an polyamine transporter subunit from Synechocystis sp. strain PCC 6803 was characterized for the first time. A homology model built for PotD protein indicated that it has capability of binding polyamines, with the preference for spermidine. Furthermore, in order to investigate the structural features of the substrate specificity, polyamines were docked into the binding site. Spermidine was positioned very similarly in Synechocystis PotD as in the template structure and had most favorable interactions of the docked polyamines. Based on the homology model, experimental work was conducted, which confirmed the binding preference. Flavodiiron proteins (Flv) are enzymes, which protect the cell against toxicity of oxygen and/or nitric oxide by reduction. In this thesis, we present a novel type of photoprotection mechanism in cyanobacteria by the heterodimer of Flv2/Flv4. The constructed homology model of Flv2/Flv4 suggests a functional heterodimer capable of rapid electron transfer. The unknown protein sll0218, encoded by the flv2-flv4 operon, is assumed to facilitate the interaction of the Flv2/Flv4 heterodimer and energy transfer between the phycobilisome and PSII. Flv2/Flv4 provides an alternative electron transfer pathway and functions as an electron sink in PSII electron transfer.

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.

Neurobiological Correlates of Personality Traits: A Study on Harm Avoidance and Neuroticism

Harm Avoidance and Neuroticism are traits that predispose to mental illnesses. Studying them provides a unique way to study predisposition of mental illnesses. Understanding the biological mechanisms that mediate vulnerability could lead to improvement in treatment and ultimately to pre-emptive psychiatry. These personality traits describe a tendency to feel negative emotions such as fear, shyness and worry. Previous studies suggest these traits are regulated by serotonin and opiate pathways. The aim of this thesis was to test the following hypotheses using personality trait measures and positron emission tomography (PET): 1) Brain serotonin transporter density in vivo is associated with Harm Avoidance and Neuroticism traits. 2) μ-opioid receptor binding is associated with Harm Avoidance. In addition, we developed a methodology for studying neurotransmitter interactions in the brain using the opiate and serotonin pathways. 32 healthy subjects who were consistently in either the highest or lowest quartile of the Harm Avoidance trait were recruited from a population-based cohort. Each subject underwent two PET scans, serotonin transporter binding was measured with [11C] MADAM and μ-opioid receptor binding with [11C]carfentanil. We found that the serotonin transporter is not associated with anxious personality traits. However, Harm Avoidance positively correlated with μ-opioid receptor availability. Particularly the tendency to feel shy and the inability to cope with stress were associated μ-opioid receptor availability. We also demonstrated that serotonin transporter binding correlates with μ-opioid receptor binding, suggesting interplay between the two systems. These findings shed light on the neurobiological correlates of personality and have an impact on etiological considerations of affective disorders.

Raskaan liikenteen uudet enimmäismitat : Toimenpideselvitys Uudenmaan ELY-keskuksen alueella

Lokakuussa 2013 voimaan astuneella asetuksella ja sen sallimilla suuremmilla ajoneuvomassoilla ja -mitoilla on pyritty parantamaan Suomen logistista kilpailukykyä. Uudenmaan ELY-keskus halusi selvittää toiminta-alueellaan eli Uudellamaalla, Kanta- ja Päijät-Hämeessä suurempien ajoneuvojen käyttöönottoa, sijoittumista liikenneverkolla, vaikutuksia kuljetustoimintaan sekä edelleen muutok-sista aiheutuvia liikenteellisiä pullonkauloja ja kehittämistarpeita. Toteutetussa selvityksessä pyrittiin tunnistamaan lisäksi tärkeimmät lähivuosien kehittämistoimenpiteet. Selvitystyö toteutettiin lokakuun 2013 ja huhtikuun 2014 välisenä aikana. Keskeisiä työmenetelmiä työssä ovat olleet aineisto- ja paikkatietoanalyysit sekä kuljetustoimintaa harjoittavien yritysten ja muiden sidosryhmien kuuleminen. Yrityksiltä ja näitä edustavilta etujärjestöiltä on selvitetty arvioita massa- ja mittamuutoksen vaikutuksista kuljetustoimintaan, kuljetus-reittien muutoksista sekä tietoa mahdollisista tunnistamatta jääneistä liikenteellisistä pullonkauloista. Eri toimialat ovat ottaneet uusien mittojen ja massojen mukaisia ajoneuvoja käyttöön eri tahdissa. Selvityksen perusteella etenkin metsäteollisuus, maanrakentaminen ja muut raskaita tavaraeriä liikuttavat toimialat ovat ottamassa laajasti käyttöön kuljetuskalustoa uusilla massoilla ja mitoilla. Näiden alojen oletettiin jo ennakolta hyötyvän asetusmuutoksesta. Suurempien ajoneuvojen käyttöönotto tulee vähentämään jonkin verran ajoneuvosuoritteen määrää. Asetuksen todelliset vaikutukset kuljetuksiin ja liikenteeseen todentuvat tulevina vuosina, kun uutta kuljetuskalustoa otetaan laajemmin käyttöön. Yritystenkin suunnitelmat kuljetusten muutoksista, kaluston käyttöönoton aikataulusta ja reiteistä ovat vielä monelta osin puutteellisia tai epävarmoja. Merkittävimmän esteen uusien massojen ja mittojen käyttöönotolle muodostavat painorajoitteiset ja alikulkukorkeudeltaan rajoittavat sillat. Siltojen kehittämistarpeet priorisoitiin työssä. Uudenmaan ELY-keskuksen toiminta-alueella kuljetuksia rajoittavat siltakohteet sijoittuvat pääsääntöisesti vähäliikenteiselle tieverkolle. Tällä hetkellä Uudenmaan ELY-keskuksen alueella on 53 painorajoitettua siltaa ja 22 alikulkurajoitetta. Päätieverkon osalta ongelmakohteet saadaan jo lähiaikoina korjattua. Lisäksi verkon tiheydestä johtuen kuljetuksille löytyy yleensä jokin suhteellisen lyhyt ja kustannustehokas vaihtoehtoinen reitti. Uudenmaan ELY-keskuksen alueella tilanne on kohtalainen. Keskeisiä toimenpiteitä ovat rajoittavien siltojen parantaminen kehittämisinvestoinneilla, talvikunnossapidon kehittäminen, tiedostuskanavan kehittäminen sekä tieverkon ja siltojen kunnon tehostettu seuranta uusia teknologioita hyödyntäen.

Suunnittelulla ja ruo´on hyötykäytöllä tehokkuutta rantojen hoitoon : Tuloksia ja kokemuksia VELHO-hankkeesta

Varsinais-Suomen ELY-keskuksen toteuttamassa VELHO-hankkeessa kehitettiin kustannustehokkaita ratkaisuja ranta-alueiden umpeenkasvun aiheuttamiin ongelmiin luomalla uusi konsepti ranta-alueiden monikäyttösuunnitteluun, edistämällä järviruo’on hyötykäyttöä ja valmistelemalla esityksiä uuteen maaseudun kehittämisohjelmaan. Tässä julkaisussa esitellään työn tulokset ja johtopäätökset. Hankkeessa laadittiin kolme ranta-alueiden monikäyttösuunnitelmaa: Mynälahden Sarsalanaukko ja Musta-aukko, Oukkulanlahti – Naantalinaukko ja Eurajoen - Luvian rannikko. Suunnitelmissa sovitettiin yhteen ranta-alueiden eri käyttömuotoja ja pyrittiin löytämään optimaalinen verkosto hyötykäyttöön leikattavien ruovikoiden, avoimena pidettävien merenrantaniittyjen ja säilytettävien ruovikoiden välille. Kustannustehokkuuteen pyrittiin kohdentamalla hoitotoimet laajoihin kokonaisuuksiin sekä järviruo’on hyötykäytöllä. Suunnitelmat laadittiin laajassa osallistavassa prosessissa. Hankkeessa laadituissa ranta-alueiden monikäyttösuunnitelmissa esitettiin erilaisia maankäyttötavoitteita ja hoitosuosituksia yli 2000 hehtaarille. Ruovikoiden ja rantaniittyjen lisäksi suunnittelun kohteena olivat myös rantojen läheiset peltoalueet, reunavyöhykkeet ja muut perinnebiotoopit. Hoitotoimilla tavoitellaan alueiden luonnon monimuotoisuuden ja vesien tilan paranemista, maiseman avartumista ja virkistyskäytön helpottumista. Ruovikoiden erilaisia leikkuumenetelmiä (talvileikkuut, vesileikkuut, maaleikkuut) testattiin 90 hehtaarin alalla. Rantaniittyjen kunnostuksessa testattiin maaleikkuun lisäksi ruovikon niittomurskausta. Ruokomassan hyötykäyttökokeissa testattiin kahden eri ruokolaadun eli tuoreen kesäruo’on ja kuivan talviruo’on esikäsittelyä ja hyötykäyttöä energiantuotannossa (poltto, biokaasutus) ja maataloudessa (maanparannusaine, viherlannoite, kuivike, katemateriaali). Maaseudun kehittämisohjelmaan tehtiin esityksiä tukimuotojen kehittämiseksi: rantaniittyjen kunnostuksen lisääminen ja hoidon laadun parantaminen, ruovikoiden vesileikkuut ravinteiden poistajina sekä ruokomassojen käyttö maan orgaanisen aineen lisääjänä. Hankkeen kokemusten mukaan yksi kustannustehokkaimmista hoito- ja käyttöketjuista on ruovikon leikkuu loppukesällä ja siitä kertyvän massan käyttö ranta-alueiden läheisillä pelloilla viherlannoitteena ja maanparannusaineena. Yhden hehtaarin ruovikon kesäleikkuulla poistetaan keskimäärin 80 kg typpeä ja 7 kg fosforia. Vesiensuojelullisten hyötyjen lisäksi leikkuulla parannetaan umpeenkasvusta kärsivien lajien elinoloja, lisätään rantojen vetovoimaisuutta ja edistetään luonnonhoitoyrittäjyyden edellytyksiä. Peltokäytössä käsittelyketju on lyhyt eikä se vaadi pitkiä kuljetusmatkoja. Ruokomassa kierrättää ravinteita takaisin pelloille ja parantaa maan rakennetta. Järviruo’on hyötykäytöllä ei pystytä kattamaan koko leikkuu- ja käyttöketjun kustannuksia. Leikkuusta ja hyötykäytöstä saatavien monien eri aineellisten ja aineettomien ekosysteemipalveluhyötyjen vuoksi toimintaan on tarpeen suunnata yhteiskunnan tukea ja luoda käytännön toteutusta edistäviä tukimuotoja. Kustannustehokkuutta voidaan edelleen parantaa laitteita ja menetelmiä kehittämällä.

Renkaiden ja tienpinnan välisen kitkakertoimen mittausjärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Teiden liukkauden mittaaminen on herättänyt kiinnostusta viime vuosina. Liikenneturvallisuutta pystyttäisiin parantamaan ja teiden talvikunnossapitoa tehostamaan, mikäli kitkakerroin voitaisiin mitata tiestöä käyttävissä ajoneuvoissa. Tässä työssä suunnitellaan ja toteutetaan ajoneuvon pituussuuntaiseen dynamiikkaan perustuva kitkakertoimen mittausjärjestelmä. Pyörien luisto ja ajoneuvon nopeus, sekä pyöriin ja ajoneuvoon kohdistuvat voimat selvitetään CAN – väylästä luettavien ajoneuvon antureiden ja IMU:n avulla. Järjestelmää simuloidaan käyttämällä Matlab:ia ja testataan käytännössä VW Transporter pakettiautossa. Testitulokset osoittavat järjestelmän toimivan tarkasti ja että ajoneuvon dynamiikkaan perustuvan kitkakertoimen mittauksen on käyttökelpoinen ja kustannustehokas tapa teiden liukkauden valvomiseen.

Synergistic effect of glucose and prolactin on GLUT2 expression in cultured neonatal rat islets

We studied the synergistic effect of glucose and prolactin (PRL) on insulin secretion and GLUT2 expression in cultured neonatal rat islets. After 7 days in culture, basal insulin secretion (2.8 mM glucose) was similar in control and PRL-treated islets (1.84 ± 0.06% and 2.08 ± 0.07% of the islet insulin content, respectively). At 5.6 and 22 mM glucose, insulin secretion was significantly higher in PRL-treated than in control islets, achieving 1.38 ± 0.15% and 3.09 ± 0.21% of the islet insulin content in control and 2.43 ± 0.16% and 4.31 ± 0.24% of the islet insulin content in PRL-treated islets, respectively. The expression of the glucose transporter GLUT2 in B-cell membranes was dose-dependently increased by exposure of the islet to increasing glucose concentrations. This effect was potentiated in islets cultured for 7 days in the presence of 2 µg/ml PRL. At 5.6 and 10 mM glucose, the increase in GLUT2 expression in PRL-treated islets was 75% and 150% higher than that registered in the respective control. The data presented here indicate that insulin secretion, induced by different concentrations of glucose, correlates well with the expression of the B-cell-specific glucose transporter GLUT2 in pancreatic islets

The study of genetic polymorphisms related to serotonin in Alzheimer's disease: a new perspective in a heterogenic disorder

Genetic and environmental factors have been implicated in the development of Alzheimer's disease (AD), the most common form of dementia in the elderly. Mutations in 3 genes mapped on chromosomes 21, 14 and 1 are related to the rare early onset forms of AD while the e4 allele of the apolipoprotein E (APOE) gene (on chromosome 19) is the major susceptibility locus for the most common late onset AD (LOAD). Serotonin (5-hydroxytryptamine or 5-HT) is a key neurotransmitter implicated in the control of mood, sleep, appetite and a variety of traits and behaviors. Recently, a polymorphism in the transcriptional control region upstream of the 5-HT transporter (5-HTT) gene has been studied in several psychiatric diseases and personality traits. It has been demonstrated that the short variant(s) of this 5-HTT gene-linked polymorphic region (5-HTTLPR) is associated with a different transcriptional efficiency of the 5-HTT gene promoter resulting in decreased 5-HTT expression and 5-HT uptake in lymphocytes. An increased frequency of this 5-HTTLPR short variant polymorphism in LOAD was recently reported. In addition, another common polymorphic variation in the 5-HT2A and 5-HT2C serotonin receptor genes previously analyzed in schizophrenic patients was associated with auditory and visual hallucinations in AD. These observations suggest that the involvement of the serotonin pathway might provide an explanation for some aspects of the affective symptoms commonly observed in AD patients. In summary, research on genetic polymorphisms related to AD and involved in receptors, transporter proteins and the enzymatic machinery of serotonin might enhance our understanding of this devastating neurodegenerative disorder.

P-glycoprotein-mediated resistance to chemotherapy in cancer cells: using recombinant cytosolic domains to establish structure-function relationships

Resistance to chemotherapy in cancer cells is mainly mediated by overexpression of P-glycoprotein (Pgp), a plasma membrane ATP-binding cassette (ABC) transporter which extrudes cytotoxic drugs at the expense of ATP hydrolysis. Pgp consists of two homologous halves each containing a transmembrane domain and a cytosolic nucleotide-binding domain (NBD) which contains two consensus Walker motifs, A and B, involved in ATP binding and hydrolysis. The protein also contains an S signature characteristic of ABC transporters. The molecular mechanism of Pgp-mediated drug transport is not known. Since the transporter has an extraordinarily broad substrate specificity, its cellular function has been described as a "hydrophobic vacuum cleaner". The limited knowledge about the mechanism of Pgp, partly due to the lack of a high-resolution structure, is well reflected in the failure to efficiently inhibit its activity in cancer cells and thus to reverse multidrug resistance (MDR). In contrast to the difficulties encountered when studying the full-length Pgp, the recombinant NBDs can be obtained in large amounts as soluble proteins. The biochemical and biophysical characterization of recombinant NBDs is shown here to provide a suitable alternative route to establish structure-function relationships. NBDs were shown to bind ATP and analogues as well as potent modulators of MDR, such as hydrophobic steroids, at a region close to the ATP site. Interestingly, flavonoids also bind to NBDs with high affinity. Their binding site partly overlaps both the ATP-binding site and the steroid-interacting region. Therefore flavonoids constitute a new promising class of bifunctional modulators of Pgp.

Sm14 gene expression in different stages of the Schistosoma mansoni life cycle and immunolocalization of the Sm14 protein within the adult worm

Sm14 is a 14-kDa vaccine candidate antigen from Schistosoma mansoni that seems to be involved in cytoplasmic trafficking of fatty acids. Although schistosomes have a high requirement for lipids, they are not able to synthesize fatty acids and sterols de novo. Thus, they must acquire host lipids. In order to determine whether Sm14 is present in different stages of the life cycle of the parasite, we performed RT-PCR. Sm14 mRNA was identified in all stages of the life cycle studied, mainly schistosomulum, adult worm and egg. Additionally, we used a rabbit anti-Sm14 polyclonal antibody in an indirect immunofluorescence assay to localize Sm14 in adult worm sections. The basal lamella of the tegument and the gut epithelium were strongly labeled. These tissues have a high flow of and demand for lipids, a finding that supports the putative role of Sm14 as an intracellular transporter of fatty acids from host cells.

Shared control of maltose and trehalose utilization in Candida utilis

Trehalose biosynthesis and its hydrolysis have been extensively studied in yeast, but few reports have addressed the catabolism of exogenously supplied trehalose. Here we report the catabolism of exogenous trehalose by Candida utilis. In contrast to the biphasic growth in glucose, the growth of C. utilis in a mineral medium with trehalose as the sole carbon and energy source is aerobic and exhibits the Kluyver effect. Trehalose is transported into the cell by an inducible trehalose transporter (K M of 8 mM and V MAX of 1.8 µmol trehalose min-1 mg cell (dry weight)-1. The activity of the trehalose transporter is high in cells growing in media containing trehalose or maltose and very low or absent during the growth in glucose or glycerol. Similarly, total trehalase activity was increased from about 1.0 mU/mg protein in cells growing in glucose to 39.0 and 56.2 mU/mg protein in cells growing in maltose and trehalose, respectively. Acidic and neutral trehalase activities increased during the growth in trehalose, with neutral trehalase contributing to about 70% of the total activity. In addition to the increased activities of the trehalose transporter and trehalases, growth in trehalose promoted the increase in the activity of alpha-glucosidase and the maltose transporter. These results clearly indicate that maltose and trehalose promote the increase of the enzymatic activities necessary to their catabolism but are also able to stimulate each other's catabolism, as reported to occur in Escherichia coli. We show here for the first time that trehalose induces the catabolism of maltose in yeast.