Uudella kuvantamismenetelmällä tietoa alaleukaluun koostumuksesta

Väitöskirja tarkastettiin 26.11.2021 Tampereen yliopistossa.

Chemical Composition of Mandibular Bone – Applications for Fourier Transform Infrared and Narrowband Autofluorescence Imaging

Vastaväittäjä

Riitta Seppänen-Kaijansinkko, professori

Helsingin yliopisto / HUS

Kustos

Arja Kullaa, professori emerita

Itä-Suomen yliopisto

Esitarkastajat

Jenneke Klein-Nulend, professori

ACTA Amsterdam / Vrije Universiteit Amsterdam, Alankomaat

György K. B. Sándor, professori

Oulun yliopisto

Ohjaajat

Arja Kullaa, professori emerita

Itä-Suomen yliopisto

Arto Koistinen, dosentti, FT

Itä-Suomen yliopisto / SIB Labs

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-61-4302-6

Alaleukaluu eroaa muista ihmiselimistön luista sikiöaikaisen kehityksen, verisuonituksen ja soluvasteiden osalta. Lisäksi alaleukaluussa esiintyy tiettyjä nekrotisoivia sairauksia, kuten sädehoidon aiheuttamaa osteoradionekroosia ja lääkityksen aiheuttamaa osteonekroosia, enemmän kuin muissa luissa. Alaleukaluun erityispiirteiden ymmärtäminen edellyttääkin, että sen kemiallinen koostumus ja luunmuodostus tunnetaan molekyylitasolla.

Tässä väitöstutkimuksessa kartoitettiin alaleukaluun uudismuodostusta ja luukudoksen reaktioita pään ja kaulan alueen syöpähoitoihin käyttäen uusia spektroskooppisia menetelmiä. Tutkimuksen luunäytteet oli kerätty 34 pään ja kaulan alueen syöpää sairastavan potilaan ja 20 terveen potilaan hammasimplanttipesän porauksessa syntyneestä hukkamateriaalista Vrije Universiteit Amsterdamin yliopistollisessa sairaalassa vuosina 2012–2016.

Ensimmäisessä osatyössä kehitettiin uusi kapeakaista-autofluoresenssiin perustuva, nopea digitaalinen luukudosnäytteiden värjäystekniikka, joka ei vaadi kemiallisia käsittelyjä. Tämä uusi autofluoresenssitekniikka pystyi erottelemaan kudoksen rakenneosia yhtä hyvin tai paremmin kuin perinteinen histologinen Masson-Goldnervärjäys. Toisessa osatyössä uusi autofluoresenssitekniikka yhdistettiin perinteisemmän korkean resoluution Fourier-muunnos-infrapunakuvantamisen (FTIR) kanssa, jotta FTIR:n tuottama molekyylitasoinen informaatio saatiin kohdistettua suhteessa autofluoresenssikuvien histologisiin maamerkkeihin. FTIR-datan histologinen asemointi mahdollisti ensimmäistä kertaa leukaluun uudismuodostuksessa tapahtuvien kemiallisten prosessien tarkan arvioinnin spektroskooppisia menetelmiä käyttäen. Tulevaisuudessa uusi kapeakaista-autofluoresenssitekniikka ja sen käyttö yhdessä FTIRspektroskopian kanssa saattaa tarjota aiempaa nopeampia ja tarkempia välineitä luusairauksien diagnostiikkaan ja tutkimukseen.

Kolmannessa, pilottiluonteisessa osatyössä tutkittiin FTIR-spektroskopian avulla pään ja kaulan alueen syöpien, sädehoidon ja kemoterapian vaikutuksia alaleukaluun kemialliseen rakenteeseen. Tutkimuksessa todettiin, että yhdistetty kemosädehoito saattaa vaikuttaa luun orgaanisten rakenneosien koostumukseen, sillä tätä hoitoa saaneiden potilaiden luussa amidi I -alue oli muuttunut verrattuna terveisiin kontrollipotilaisiin. Jatkossa pään ja kaulan alueen syöpien, sädehoidon ja kemoterapian yhteisvaikutukset tulisikin ottaa osteoradionekroositutkimuksissa huomioon.

Väitöstutkimus on toteutettu Itä- Suomen yliopistossa yhteistyössä Vrije Universiteit Amsterdamin yliopistollisen sairaalan kanssa.