The K-X-ray intensity ratios as a tool of examination and thickness measurements of coating layers

The ED-XRF (Energy-Dispersive X-ray Fluorescence) measurements and the FLUKA simulations have been made to discuss the possibility of recognition of coating layer as well as to its thickness measurement. In this work the $I_{K\alpha}$(Cu)/$I_{K\alpha}$(Ag) intensity ratios as well as $I_{K\beta}$(Ag)/$I_{K\alpha}$(Ag) and $I_{K\beta}$(Cu)/$I_{K\alpha}$(Cu) for copper samples coated with various thickness of sputtered silver have been analyzed. The results show strong dependence of these factors with coating silver layer thickness. The measurements show the performance of this method in archaeometry. Since the use of non-destructive methods during tests on ancient silver artifacts may not supply to obtain reliable bulk results and should be considered applicable for only surface analyses, the measured intensity ratios can be applied as a tool to estimation of surface silver enrichment thickness.Comment: Accepted to publication to the Measurement journa

Foundation of Equilibrium Statistical Mechanics Based on Generalized Entropy

The general mathematical formulation of the equilibrium statistical mechanics based on the generalized statistical entropy for the first and second thermodynamic potentials was given. The Tsallis and Boltzmann-Gibbs statistical entropies in the canonical and microcanonical ensembles were investigated as an example. It was shown that the statistical mechanics based on the Tsallis statistical entropy satisfies the requirements of equilibrium thermodynamics in the thermodynamic limit if the entropic index z=1/(q-1) is an extensive variable of state of the system

Cash-based interventions to enhance dignity in persistent humanitarian refugee crises: a system dynamics approach

Cash-based interventions (CBIs) as one form of aid have recently received substantial interest from humanitarian organizations in persistent humanitarian crises. This article proposes a system dynamics (SD) approach to study the CBIs' impact factors on all aspects of the beneficiaries' dignity in longstanding refugee crises, such as the case of Syrian refugees in Turkey. Reviewing the humanitarian management literature,we first develop a set of holistic causal loops to better understand the building boxes of refugees’ dignity and their interactions. Then, an SD model is proposed and calibrated by field data from humanitarian organizations. The result of CBI amount sensitivity and payment time periods shows that CBIs are significantly more effective in diminishing child labor rates and to improve in health and accommodation service reception by the refugees in short terms, but to be as much effective in longer terms, humanitarian organizations must be more directly contribute to service capacity-building activities that are strategies by the hosting governments and supported by the international bodies, such as EU and UN.Otherwise, long-term or enhanced CBI supports can only lead to accelerated service capacity saturation and thus put extra pressure on already strained services and cause tensions between hosting and refugee communities

Investigating the Effectiveness of Positivism Group Psychotherapy in Depression, Stress and Anxiety of Dialysis Patients

The aim of conducting this research was to investigate the effectiveness of positivism group psychotherapy in depression, stress and anxiety of dialysis Patients referring to Modarres hospital in Iran. This is a quasi-experimental study with pre- and post-tests. The research sample included 26 patients (13 patients in the experimental and control groups). The patients in the experimental group took part in six weeks of group sessions for one and a half months. The Depression, Anxiety and Stress Scale (DASS-21) was utilized for data collection. The obtained results showed that positivism group psychotherapy is effective n reduction of depression, stress, and anxiety of dialysis patients. Therefore it is recommended that oncologists use the positivism group psychotherapy to reduce depression, stress, and anxiety of dialysis patients

Investigating coeliac disease patient transglutaminase 2-specific B cells in the duodenal bulb

Background and aims: Coeliac disease (CD) is a gluten-induced disorder, which is characterized by an autoimmune response against enzyme transglutaminase 2 (TG2). In CD, TG2-specific plasma cells secrete immunoglobulin (Ig) class A autoantibodies against TG2. These cells are assumed to develop from IgD and IgM positive B cells. The common development of B cells is suggested to occur in lymphoid follicles and is characterized by the expression of transcription factor Pax5 and activation-induced cytidine deaminase (AID). However, a recent hypothesis suggests that the development of TG2-specific B cells may occur at extra-follicular sites of the intestinal mucosa. The majority of CD-patient material consists of small intestine biopsies, which are devoid of lymphoid follicles, and therefore is insufficient for studying the B cell differentiation. However, there is an abundance of lymphoid tissues that contain lymphoid follicles in the duodenal bulb. The aim of this thesis was to investigate whether CD-patient TG2-specific B cells exist in lymphoid follicles or at extra-follicular sites using a uniquely large collection of duodenal bulb biopsies from CD-patients and healthy controls. Methods: The first phase was to screen 211 Finnish and 268 Romanian duodenal bulb biopsies to identify specimens most likely to contain lymphoid tissues with lymphoid follicles, including isolated lymphoid follicles (ILFs) and Peyer’s patches (PPs). The second phase was to detect TG2-specific B cells using immunofluorescence staining. The staining protocol consisted of biotinylated recombinant TG2 at a dilution of 1:100 and co-localization using antibodies against IgA, IgD, IgM, AID, and Pax5. Results: Out of all the 479 screened specimens, 14% contained structures resembling ILFs and 2.7% contained structures resembling PPs. The chosen primary antibody dilutions in the optimized immunofluorescence staining were 1:25 for IgD and IgM, 1:100 for AID, and 1:250 for Pax5. Four specimens from untreated CD-patients and three specimens from non-CD controls were chosen for the final staining. In CD-patients, a total of three TG2-IgA double positive cells, four TG2-IgD double positive cells, and four TG2-AID double positive cells were identified that were no part of any recognizable lymphoid tissue. No TG2-IgM or TG2-Pax5 double positive cells were detected in CD-patients. Single IgD, IgM, and Pax5 positive TG2-specific B cells were detected in two controls. Conclusions: Single TG2-specific B cells expressing IgD or AID were identified that were no part of any recognizable lymphoid tissue structure in CD-patient duodenal bulb biopsies. Therefore, the results suggest that a low number of TG2-specific B cells may develop at extra-follicular sites in the duodenal bulb mucosa. Tiivistelmä Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Keliakia on gluteenin laukaisema sairaus, jolle on tyypillistä autoimmuunivaste transglutaminaasi 2 (TG2)-entsyymiä kohtaan. Keliakiassa TG2-spesifiset plasmasolut erittävät immunoglobuliiniluokan (Ig) A autovasta-aineita TG2:ta vastaan. Näiden solujen on esitetty saavan alkunsa IgD- ja IgM-positiivisista B-soluista. B-solujen on oletettu yleisesti kehittyvän imukeräsissä, jolle on tyypillistä Pax5-transkriptiotekijän ja aktivaatio-indusoidun sytidiinideaminaasin (AID) ilmentäminen. Tuoreen hypoteesin mukaan TG2-spesifisten B-solujen kehitys saattaa kuitenkin tapahtua imukerästen ulkopuolella suoliston limakalvolla. Suurin osa keliakiapotilasmateriaalista koostuu ohutsuolibiopsinäytteistä. Ne sisältävät vähän imukeräsiä, mikä ei mahdollista B-solujen kehityksen tutkimista. Imukeräsiä sisältävää imukudosta on kuitenkin runsaasti duodenaalisessa bulbuksessa. Työn tarkoituksena oli tutkia, onko keliakiapotilaiden TG2-spesifisiä B-soluja imukeräsissä vai niiden ulkopuolella ainutlaatuisen suuren, keliaakikoista ja terveistä kontrolleista kerätyn duodenaalisen bulbusbiopsinäytesarjan avulla. Tutkimusmenetelmät: Ensimmäisessä vaiheessa käytiin läpi 211 suomalaista ja 268 romanialaista duodenaalista bulbusbiopsinäytettä, joista seulottiin imukudoksellisia imukeräsiä todennäköisimmin sisältävät näytteet, mukaan lukien eristetyt imukeräset (ILF) ja Peyerin levyt (PP). Toisessa vaiheessa TG2-spesifisiä B-soluja havainnointiin immunofluoresenssivärjäyksen avulla. Värjäysprotokollassa käytettiin biotinyloitua rekombinantti-TG2:ta laimennoksella 1:100 ja vasta-aineita IgA:ta, IgD:tä, IgM:ää, AID:tä ja Pax5:ttä vastaan kolokalisaation havaitsemiseksi. Tutkimustulokset: Kaikista 479 seulotusta näytteestä 14 % sisälsi ILF-rakenteellista imukudosta ja 2,7 % PP-rakenteellista imukudosta. Immunofluoresenssivärjäyksen optimoinnissa primäärivasta-ainelaimennoksiksi valittiin 1:25 IgD:lle ja IgM:lle, 1:100 AID:lle ja 1:250 Pax5:lle. Lopulliseen värjäykseen valittiin neljä hoitamatonta keliaakikkonäytettä ja kolme kontrollinäytettä. Keliaakikoissa havaittiin yhteensä kolme TG2-IgA-, neljä TG2-IgD- ja neljä TG2-AID-tuplapositiivista solua, jotka eivät olleet osana mitään tunnistettavaa imukudosta. TG2-IgM- ja TG2-Pax5-tuplapositiivisia soluja ei havaittu keliaakikoissa. Kahdessa kontrollissa havaittiin yksittäisiä IgD-, IgM- ja Pax5-positiivisia, TG2-spesifisiä B-soluja. Johtopäätökset: Keliakiapotilaiden duodenaalisista bulbusbiopsinäytteistä löydettiin yksittäisiä TG2-spesifisiä B-soluja, jotka ilmentivät IgD:tä tai AID:tä ja jotka eivät olleet osana mitään tunnistettavaa imukudosrakennetta. Tulosten mukaan duodenaalisen bulbuksen limakalvolla saattaa siis kehittyä pieni määrä TG2-spesifisiä soluja imukerästen ulkopuolella

Predictors and Consequences of Histological and Clinical Follow-Up in Celiac Disease

Keliakian diagnostisena kriteerinä on pitkään ollut ohutsuolesta otettu koepala, josta pystytään todentamaan suolinukan vaurio samanaikaisesti suolikuopakkeiden syventymisen kanssa. Vaikka koepalan rooli on vakiintunut diagnostiikassa, on sen asema keliakian seurannassa epäselvempi. Histologisen seurannan on yleisesti ajateltu olevan avainasemassa hoidon toteutumisen kannalta, mutta aiheesta on vain vähän tieteellistä näyttöä. Kultaisena standardina pidettyä ohutsuolikoepalaa vuoden gluteenittoman ruokavaliohoidon jälkeen puoltaa huonosti hoidettuun tai hoitoon reagoimattomaan keliakiaan liittyvä riski myöhempiin lisäongelmiin. Toisaalta vuoden kohdalla otettu koepala ei välttämättä pysty erittelemään näitä harvinaisia tapauksia siitä populaatiosta joilla suolinukan korjaantuminen tapahtuu luonnostaan hitaasti onnistuneesta hoidosta huolimatta. Paitsi seurantatähytyksestä, keliakiaseurannan toteutumisesta ja merkityksestä ylipäätään on niukasti tutkimuksia. Tutkimus perustui kolmeen erilliseen osatyöhön, joissa selvitettiin seurannan toteutumista, sen vaikutusta hoidon onnistumiseen ja merkitystä pitkällä aikavälillä. Osatyöhön I sisältyi 263 aikuiskeliaakikkoa. Potilaista kerättiin laajat kliiniset, serologiset ja histologiset tiedot sekä diagnoosihetkellä että vuoden ruokavaliohoidon jälkeen, ja heidät jaettiin kahteen ryhmään perustuen suolinukkavaurion parantumisen asteeseen vuoden kohdalla otetussa seurantakoepalassa. Lisäksi myöhempiä sairaskertomustietoja kerättiin mahdollisesti lisääntyneen kuolleisuuden ja liitännäissairauksien esiintymisen arvioimiseksi. Epätäydellistä suolinukan korjaantumista ennusti diagnoosivaiheessa suolinukkavaurioltaan, oireiltaan ja serologialtaan vaikeampi taudinkuva. Keskeneräisellä parantumisella vuoden kohdalla ei kuitenkaan ollut vaikutusta tutkittuihin kliinisiin muuttujiin, kuten potilaiden elämänlaatuun ja oireisiin, eikä myöhempään kuolleisuuteen tai liitännäissairauksien esiintyvyyteen 15 vuoden seurannassa. Osatyö II koostui 760 aiemmin diagnosoidusta aikuiskeliaakikosta, jotka osallistuivat seurantatutkimukseen vuosina 2006-2010. Kaikilta osallistujilta kerättiin haastatteluiden ja sairauskertomusten avulla keliakiaan liittyvät kliiniset, histologiset ja serologiset löydökset sekä sairastumishetkellä että myöhemmin. Lisäksi tutkimuskäynnillä mitattiin kyselyiden avulla oireita ja elämänlaatua, arvioitiin ruokavaliohoidon onnistumista ja mahdollisten komplikaatioiden ja liitännäissairauksien esiintyvyyttä, sekä otettiin keliakiavasta-aineet ruokavaliohoidon toteutumisen arvioimiseksi. Analyyseja varten osallistujat jaettiin kahteen ryhmään sen perusteella, oliko seurantakoepalaa otettu vuoden ruokavaliohoidon jälkeen. Lisäksi seurantatähystyksen läpikäyneitä potilaita vertailtiin koepalalöydöksen perusteella kuten osatyössä I. Sekä seurantakoepalan ottoa että keskeneräistä histologista paranemista ennustivat diagnoosihetken vaikeampi tauti. Pitkäaikaisseurannassa tähystämättättömät potilaat noudattivat gluteenitonta ruokavaliota yhtä tarkasti kuin seurantakoepaloissa käyneet, eikä ryhmien välillä ollut juurikaan eroja potilaiden elämänlaadussa, oireissa, liitännäissairauksien ja komplikaatioiden määrässä. He kuitenkin kokivat itsensä epävarmemmiksi ruokavalion noudattamisessa ja olivat seurantatähystettyjä potilaita useammin seropositiivisia. Histologisen paranemisen aste vuoden kohdalla ei vaikuttanut tässäkään osatyössä pitkäaikaisseurannan tulokseen. Osatyössä III käytettiin osin samaa aineistoa ja analysoitavia parametrejä kuin osatyössä II. Kaikkiaan 648 seurantatutkimukseen osallistunutta hoidossa olevaa keliakiapotilasta jaettiin vertailuja varten kahteen ryhmään sen perusteella, oliko heillä ollut sairauden pitkäaikaisseurantaa (>2 vuotta) vai ei. Keskimääräinen seuranta-aika oli 10 vuotta (vaihteluväli 2-38 vuotta). Osallistujista kerättiin jälleen laajat diagnoosihetken ja seuranta-ajankohdan tiedot. Tulokset osoittivat pitkäaikaisseurannan toteutuneen vain 15 % keliaakikoista, osin riippuen muista samanaikaisista sairauksista. Vaikka suurin osa potilaista toivoi seurantaa, ryhmien välillä ei ollut eroja seurantahetken ruokavaliohoidon osaamisessa tai tiukkuudessa, seropositiivisuudessa, elämänlaadussa tai strukturoidusti arvioiduissa suolisto-oireissa, joskin ilman seurantaa olleet raportoivat kokonaisuutena hieman enemmän oireita. Osatöiden I-III tulokset osoittivat, että keliakian seurantaa on tarve kehittää. Sekä vuoden kohdalla otetun seurantakoepalan ottamista että sen tulosta voidaan ennustaa sairauden vakuvuudella diagnoosihetkellä. Kuitenkaan pitkällä aikavälillä seurantakoepalan tuloksella tai edes kontrollitähystyksen poisjättämisellä ei näyttäisi olevan suurta vaikutusta potilaiden ruokavaliohoitoon sitoutumiseen, elämänlaatuun ja oireisiin, tai merkittäviin pitkäaikaismuuttujiin kuten kuolleisuuteen ja oheissairauksiin. Lisäksi, vaikka keliaakikoita seurataan selvästi suositeltua vähemmän, tälläkään ei ollut merkittävää vaikutusta ruokavaliohoidon onnistumiseen tai elämänlaatuun pitkällä aikavälillä. Seurantakoepalan roolia tulee tulevaisuudessa pohtia ja kehittää yksilöllisempiä tapoja keliakian seurantaan.The gold standard of celiac disease diagnosis has for a long time been the demonstration of small-bowel mucosal villous atrophy with crypt hyperplasia in an endoscopic sample. Even if the biopsy is useful in diagnostics, the question whether it is mandatory also in the follow-up is more complex. Endoscopic follow-up one year after diagnosis has been seen essential to ensure treatment response, but evidence is scarce. Inadequately treated or non-responsive celiac disease may increase the risk of severe complications, further supporting the histological follow-up. Then again, a repeat biopsy taken after one year on gluten-free diet might not pick these rare cases among the non-complicated patients who have not reached full mucosal recovery at this point. Altogether, the significance of a repeat biopsy and the histological recovery after one year on diet to the long-term health outcomes have been scarcely studied. This is the case also on studies on the overall value of regular follow-up in celiac disease. This dissertation comprised three studies investigating the above-mentioned follow- up issues. Study I was a prospective cohort study involving 263 adult celiac disease patients. Comprehensive clinical, serological and histological data were collected both at diagnosis and after one year on treatment, and the participants were divided into two groups based on the presence or lack of villous recovery in the repeat biopsy. In addition, long-term medical record data were collected to assess the possibly increased frequency of severe clinical outcomes such as mortality, malignancies and comorbidities. The results showed that more severe disease at diagnosis in terms of villous atrophy, symptoms and serology predicts incomplete mucosal recovery one year after the diagnosis. However, the lack of full histological recovery did not affect patients’ self- experienced symptoms or quality of life at the time of repeat biopsy or increase the risk of poor long-term health outcomes. Study II comprised 760 previously diagnosed celiac disease patients participating in a follow-up study between 2006 and 2010. Medical records and personal interviews were used to collect clinical, histological and serological findings both at the time of diagnosis and later. During the study visit the participants fulfilled validated questionnaires for current gastrointestinal symptoms and quality of life and blood sample for serology was drawn to evaluate dietary adherence. For the subsequent study analyses, the participants were divided into two groups depending on whether or not they had undergone a repeat biopsy one year after diagnosis, and the biopsied patients further into two groups based on the degree of villous recovery as in Study I. More severe disease at diagnosis predicted both the existence of a repeat biopsy and incomplete histological recovery in it. There were no differences between re-biopsied and not re-biopsied patients in the prevalence of long-term complications or in current dietary adherence, quality of life and gastrointestinal symptoms. However, patients without repeat biopsy were more insecure about their gluten-free diet and more often seropositive. As in Study I, the degree of histological recovery was not associated with any of the long-term variables used in the study. Patients for study III were extracted from the same cohort as in study II. Altogether 648 long-term treated participants were divided into two groups based on whether they had received a long-term (>2 yr) follow-up or not, and the groups underwent comparisons of the same variables as in Study II. The median duration of follow-up was 10 years (range 2-38 years). Only 15% of the patients were found to have received long- term follow-up, depending partly on the presence of coexisting chronic diseases. However, even if the majority of patients wished regular healthcare visits, the follow-up and no follow-up groups did not differ in the long-term management of their disease, positivity for celiac disease serology or quality of life. There was also no difference in current gastrointestinal symptoms when evaluated by structured questionnaire, although those without a follow-up reported more overall symptoms. The results of studies I-III indicate a need to re-evaluate the current follow-up strategies for celiac disease. More severe disease at diagnosis predicted both the presence of a repeat biopsy and incomplete villous architecture one year after diagnosis. However, but neither the biopsy and no biopsy nor the histological recovery and no recovery groups differed in the main long-term health and treatment outcomes, including quality of life, dietary adherence and frequency of complications. Similarly, although the prevalence of regular follow-up was markedly lower than recommended in the guidelines, again this did not affect important treatment outcomes such as dietary adherence and quality of life in the long term. Altogether, more personalized approach to follow-up in celiac disease is needed

Photoelectron spectroscopic studies of alkali-treated Cu(In,Ga)Se2 absorbers and simulation studies of solar cell performances

A rise in conversion efficiencies of Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe)-based solar cells in recent years due to alkali treatment of CIGSe absorbers led to this thesis work. It presents a comprehensive study of the interaction of the alkali elements sodium (Na), potassium (K) and rubidium (Rb) with CIGSe absorbers. A combination of soft and hard X-ray photoelectron spectroscopy (XPS/UPS, HAXPES), X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy, electrical measurements (J-V), numerical simulations (SCAPS) and chemical system modelling (DFT) has been used to gain a deeper insight into the chemical and electronic effects of the alkali treatment on absorber surfaces and at absorber/buffer interfaces, which are the key areas that determine the open-circuit voltage (Voc) and fill factor (FF) enhancement in devices. Starting with Na, an Auger parameter analysis led to the observation of different Na speciation at CIGSe surfaces with Na from post-deposition treatment (PDT) and Na from soda-lime glass (SLG) substrate. Na from PDT formed a Na-containing complex (NaxCu1-x)(InyOz) compound. Whereas, no interaction between Na from SLG and CIGSe-related elements was found. From device simulations it was found that Na PDT onto CIGSe might not always be beneficial for devices. It results in reduced electron affinity (χ) and increased acceptor density (NA) at the absorber/buffer interface, which lowers the FF. In contrast, CIGSe deposited on SLG substrate resulted in a type-inversion at the absorber/buffer interface. In a Na+K-treated CIGSe absorber, quantitative XPS analysis showed Cu-deficiency and Se-enrichment at the absorber surface, which could assist Na in diffusing away from the surface, leaving a higher K surface content. A surface band gap (Eg) of 2.46±0.31 eV was confirmed with UPS and XANES measurements. Device simulations indicated that the presence of such a surface layer on CIGSe might contribute to a Voc enhancement but not without a FF loss. K incorporation in CIGSe led to real devices with significantly improved Voc and FF. A 113 mV gain in Voc in the real devices could be reproduced with device simulations of a Cu(1-x)KxIn(1-y)GaySe2 (CKIGSe) absorber with a 0.12 eV higher Eg than that of CIGSe such that this difference in Eg of the absorbers alone manifested as the difference in Voc values of the respective devices. This shows the effect of bulk recombination on Voc gain. However, using the CKIGSe/CdS device model, the FF gain could not be reproduced. One of the factors that may influence the FF is type-inversion, which, in turn, is influenced by χ and defect-induced doping concentrations at absorber/buffer interfaces. Therefore, the alkali-induced chemical and electronic modifications observed at the KF- and RbF-treated CIGSe/CdS interfaces have been co-related to a theoretical model of the alkali metal induced point defects at a CuInSe2/CdS interface. Analysed with HAXPES bi-layer modelling, the near-interface regions showed Cu-poor, In-rich compositions at both the alkali-treated CIGSe/CdS interfaces. The KF-CIGSe/CdS interface showed low Cd-Cu, Cd-In intermixing and high S-Se intermixing, while the RbF-CIGSe/CdS interface showed little Cd-Cu intermixing. Cu vacancies (VCu defects) contribute to an increase in NA. Possible formation of KCu and RbCu defects could result in lower NA at the interfaces because of the Cu vacancies being filled up by K and Rb. NaCd and excess CdCu defects at the KF-CIGSe/CdS interface and only CdCu defects at the RbF-CIGSe/CdS interface might have formed that would result in higher donor densities (ND) at the interfaces. An increase in the valence band maxima w.r.t. the Fermi level in both alkali treatments indicated towards higher χ values. All these factors, which lead to enhanced type-inversion when applied in the device simulations, resulted in FF gain in addition to Voc gain. This shows the effect of interface recombination on FF gain.In den letzten Jahren konnten die Wirkungsgrade von Cu(In,Ga)Se2-Solarzellen (CIGSe) aufgrund einer neuartigen Alkalibehandlung deutlich gesteigert werden. Daher wurde in dieser Arbeit eine umfassende Studie über die Interaktion der Alkalielemente Natrium (Na), Kalium (K) und Rubidium (Rb) mit dem CIGSe-Absorber durchgeführt. Eine Kombination aus Weich- und Hartröntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS/UPS, HAXPES), Röntgenabsorptions-spektroskopie (XANES), elektrischen Messungen (J-V), numerischen Simulationen (SCAPS) und quantenmechanischen Materialmodellierungen (DFT) wurde verwendet, um einen tieferen Einblick in die chemischen und elektronischen Auswirkungen der Alkalibehandlung auf Absorberoberflächen und Absorber/Puffer-Grenzflächen zu erhalten. Diese Bereiche der Solarzelle sind es, die maßgeblich Leerlaufspannung (Voc) und Füllfaktor (FF) bestimmen. Ausgehend vom Na konnten durch Analyse der Augerparameter unterschiedliche Na-Verbindungen in Abhängigkeit davon nachgewiesen werden, ob eine Alkalinach-behandlung (PDT) durchgeführt wurde oder ob Na aus dem Substratglas stammte. Nach der PDT wurden komplexe (NaxCu1-x)(InyOz)-Verbindungen gefunden, während Na aus dem Glas keine nachweisbaren Verbindungen mit den Absorberelementen einging. Durch Simulationen wurde festgestellt, dass die Alkali-Nachbehandlung von CIGSe nicht immer vorteilhaft ist. Sie kann zu einer stark reduzierten Elektronenaffinität (χ) und erhöhter Akzeptordichte NA, an der Absorberoberfläche führen und dadurch den FF reduzieren. Im Gegensatz dazu führt das Vorhandensein von positiven Ladungen durch Na+ Ionen an der Oberfläche von CIGSe, welches auf einem Natron-Kalk-Glas-Substrat (SLG) abgeschieden wurde, zu einer vorteilhaften Typinversion. Durch den Einbau von Na und K in CIGSe wurde eine Cu-verarmte, jedoch K- und Se-angereicherte Oberflächenphase mit einer großen Bandlücke (Eg) von ca. 2,46±0,31 eV gebildet. Simulationen zeigen, dass das Vorhandensein einer solchen CIGSe-Oberflächenschicht zu einer Voc-Verbesserung beitragen kann, aber nicht ohne Verluste beim FF. Dagegen führte der K-Einbau in CIGSe-Absorbern zu deutlich verbesserten Werten in der Voc und dem FF bei realen Solarzellen. Ein Voc Zuwachs von ~113 mV der Solarzellen konnte durch Simulationen eines Cu(1-x)KxIn(1-y)GaySe2 (CKIGSe)-Absorbers mit einer 0,12 eV höheren Bandlücke als dem von CIGSe reproduziert werden, d.h. der Gewinn in der Voc geht lediglich auf die größere Bandlücke zurück. Um sowohl Voc als auch den FF modellieren zu können, wurden die Alkali-induzierten chemischen und elektronischen Veränderungen, die an den KF- und RbF-behandelten CIGSe/CdS-Grenzflächen beobachtet wurden, mit einem theoretischen Modell von alkalimetallinduzierten Punktdefekten an der CuInSe2/CdS-Grenzfläche in Beziehung gesetzt. Die Modellierung der HAXPES-Daten mit einem Zweischichtmodell offenbarte eine Cu-arme und In-reiche Zusammensetzung an beiden Alkali-behandelten CIGSe/CdS Grenzflächen. Die KF-CIGSe/CdS-Grenzfläche zeigte geringe Cd-Cu und Cd-In Interdiffusion und starke S-Se-Vermischung, während die RbF-CIGSe/CdS-Grenzfläche nur geringe Cd-Cu-Interdiffusion aufwies. Cu-Vakanzen (VCu) erhöhen die Akzeptordichte NA, während KCu- und RbCu-Defekte zu niedrigeren NA an der Grenzfläche führen können, weil die VCu durch K und Rb aufgefüllt werden. Die Bildung von NaCd- und CdCu-Defekten an der KF-CIGSe/CdS-Grenzfläche und CdCu-Defekten an der RbF-CIGSe/CdS-Grenzfläche können zu höheren Donatordichten ND führen. Eine Erhöhung des Valenzbandmaximums in Bezug zur Fermienergie nach den beiden Alkalibehandlungen deutete auf vergrößertes χ hin. Diese Faktoren, die bei der Anwendung in den Simulationen zu einer verstärkten Ladungsträgerinversion führen, zeigen neben dem Voc-Anstieg auch eine Verbesserung vom FF. Daher wurde der Schluss gezogen, dass der FF-Gewinn hauptsächlich durch die reduzierte Rekombination an den Grenzflächen beeinflusst wird

Celiac Disease and Renal Comorbidities

Keliakia on ravinnon gluteenin aiheuttama autoimmuunisairaus, joka voi ilmentyä sekä suolisto-oirein että suoliston ulkopuolisin löydöksin. Keliakiaa sairastavat henkilöt voivat olla oireettomia tai heidän oireensa hyvin lieviä. Keliakian on todettu myös liittyvän moniin muihin autoimmuunisairauksiin, kuten tyypin 1 diabetekseen ja kilpirauhasen vajaatoimintaan. Keliakian esiintyvyys on kasvussa diagnostisten menetelmien kehittyessä sekä todellisen tautimäärän kasvaessa. Myös kroonisten munuaissairauksien määrä lisääntyy väestössä. Yhteys keliakian ja munuaistautien välillä on todettu, vaikkakin tulokset ovat edelleen osin ristiriitaisia. Aiemmissa tutkimuksissa on osoitettu keliakian assosioituvan erityisesti glomerulonefriitin, diabeettisen nefropatian ja loppuvaiheen munuaistaudin kanssa. Erityisesti yhteyttä keliakian ja IgA-nefropatian (IgAN), maailman yleisimmän kroonisen munuaiskeräsen tulehduksen, välillä on tutkittu viime vuosina aktiivisesti. Tämä väitöskirja pyrki selvittämään keliakian esiintyvyyttä munuaissairaiden potilaiden, erityisesti IgAN-potilaiden, keskuudessa. Lisäksi tavoitteena oli tutkia keliakiapotilaiden riskiä sairastua munuaissairauksiin ajan saatossa. Tutkimus koostuu neljästä erillisestä osatyöstä. Osatyössä I tutkittiin keliakia-autoimmuniteetin (aiempi keliakiadiagnoosi tai positiiviset keliakiaan viittaavat vasta-ainepitoisuudet) esiintyvyyttä 827 munuaisbiopsoidulla potilaalla. Lisäksi pyrittiin selvittämään, vaikuttaako todettu keliakia-autoimmuniteetti IgAN:n kliiniseen taudinkuvaan. Osatyö II tutki sekä diagnosoidun keliakian, seulotun keliakia-autoimmuniteetin (positiiviset keliakiavasta-ainepitoisuudet) että toisen kroonisen suolitaudin, tulehduksellisen suolistosairauden, esiintyvyyttä 629 IgAN-potilaalla viimeisten vuosikymmenien aikana. Osatyössä III esiteltiin yhdeksän IgAN-potilasta, joista neljällä oli myös keliakia. Potilaiden munuaisbiopsioista etsittiin mahdollisia keliakiaan viittaavia IgA-kudostransglutaminaasikertymiä. Rekisterityönä suoritetussa osatyössä IV vertailtiin potilaiden (1072 keliakiaa ja 368 ihokeliakiaa sairastavaa) ja iän ja sukupuolen mukaan vakioitujen verrokkien riskiä sairastua erilaisiin glomerulonefriitteihin, kuten IgAN:aan, diabeettiseen nefropatiaan, interstitielliin nefriittiin tai loppuvaiheen munuaistautiin. Osatyön I tulosten mukaan keliakia-autoimmuniteetin esiintyvyys oli 5.4 % munuaisbiopsoitujen potilaiden keskuudessa, ja IgAN-potilailla luku oli vielä suurempi, 8.2 %. Kyseinen autoimmuniteetti voi mahdollisesti vaikuttaa IgAN:n kliiniseen taudinkuvaan sitä heikentäen, sillä tällä potilasryhmällä munuaistoimintaa kuvaava kreatiniiniarvo oli korkeampi kuin potilailla ilman keliakia-autoimmuniteettia. Osatyö II raportoi keliakian esiintyvyyden olevan laskussa IgAN-potilaiden keskuudessa vuosikymmenten edetessä, kun taas tulehduksellisen suolistosairauden esiintyvyys näytti kasvavan. Tapausselostuksena esitetty osatyö III osoitti, että keliakiatyyppisiä autovasta-ainekertymiä voidaan löytää gluteenia käyttäviltä IgAN:aa ja keliakiaa sairastavilta potilailta, mutta myös osalta IgAN-potilaista ilman keliakiaa. Kyseisiä munuaiskertymiä todettiin jopa ennen kliinistä keliakian diagnoosia. Osatyön IV mukaan keliakiaa sairastavilla potilailla oli suurentunut riski munuaistauteihin, erityisesti IgAN:aan. Keliakian fenotyyppi vaikutti kuitenkin kyseiseen löydökseen, sillä ihokeliakiaa sairastavilla potilailla ei havaittu kyseistä riskiä. Tämä tutkimus osoitti, että munuaistauteja, erityisesti IgAN:aa, sairastavilla potilailla voi olla suurentunut riski keliakiaan. Lisäksi keliakiapotilaat kärsivät verrokkiväestöä enemmän munuaistaudeista, erityisesti glomerulonefriiteistä. Kansainvälisiä, virallisia seulontaohjeita asian tiimoilta ei ole julkaistu. Yhteys näiden tautien välillä on hyvä muistaa. Erityisesti helposti saatavilla olevia laboratoriokokeita, kuten virtsan kemiallista seulontaa ja kreatiniiniarvoa munuaistoiminnan mittaamiseksi keliakiapotilailta sekä keliakian seulontaan tarkoitettua kudostransglutaminaasivasta-ainetestiä munuaispotilaille voisi harkita käytettäväksi kliinisessä työssä. Jatkossa tarvitaan kuitenkin vielä lisää tutkimustietoa kyseisen aihealueen tiimoilta. Lisäksi kaivataan uutta dataa yhteisistä mekanismeista keliakian ja munuaistautien välillä sekä keliakian fenotyypin vaikutuksesta munuaistaudin sairastumisriskiin.Celiac disease is an autoimmune disorder caused by gluten and presents with classic gastrointestinal symptoms or a wide range of extraintestinal manifestations. Individuals with celiac disease may be asymptomatic or suffer from very mild symptoms. An association with various other autoimmune disorders, such as type 1 diabetes and autoimmune thyroidal disease, has been detected in celiac disease. The prevalence of celiac disease is increasing due to improved diagnostic methods and also to a true increase in prevalence rates. The prevalence of chronic kidney disease is moreover increasing worldwide. The link between celiac disease and renal disorders has been recognized but the results are still somewhat contradictory. In celiac disease, an association especially with glomerulonephritis, diabetic nephropathy and end-stage renal disease has been shown. The possible connection between celiac disease and IgA nephropathy (IgAN), the most common chronic glomerulonephritis, has aroused increased interest in this field of study. This dissertation investigated the prevalence of celiac disease in patients suffering from nephrological disorders, especially IgAN. The risk of various kidney comorbidities in celiac disease patients was also studied. The dissertation consists of four sub-studies. In Study I, the prevalence of celiac disease autoimmunity (previous diagnosis of celiac disease or positive celiac disease-specific autoantibody levels) was investigated in 827 patients undergoing kidney biopsy. The possible influence of such autoimmunity on the clinical picture of IgAN was also studied. Study II observed the prevalence of diagnosed celiac disease, screen-detected celiac disease autoimmunity (positive celiac disease-specific autoantibody levels), and another common chronic bowel disorder, inflammatory bowel disease (IBD) in 629 patients with IgAN in recent decades. The aim of Study III was to ascertain whether celiac disease-type tissue transglutaminase-specific autoantibody deposits are found in the kidney biopsies of IgAN patients with or without celiac disease. The register-based Study IV compared the risk of glomerulonephritis, such as IgAN, diabetic nephropathy, interstitial nephritis, and end-stage renal disease between patients (1,072 celiac disease and 368 dermatitis herpetiformis patients) and age- and sex-matched reference subjects. According to Study I, the prevalence of celiac disease autoimmunity was 5.4% in patients undergoing kidney biopsies and in IgAN even higher, 8.2%. Such autoimmunity may have an effect on worse clinical outcome of IgAN as the patients with autoimmunity had higher levels of creatinine than the group without autoimmunity. It was observed in Study II that the prevalence of celiac disease decreased over time in IgAN while the opposite was detected for the prevalence of IBD. Study III showed that celiac disease-type autoantibody deposits can be found in kidney biopsies of gluten-consuming IgAN patients with celiac disease but also among some of the IgAN patients without celiac disease. Interestingly, these deposits may already present prior to clinical diagnosis of celiac disease. In Study IV an elevated risk of kidney disorders, especially IgAN, was detected in celiac disease. The celiac disease phenotype had an effect on the risk of renal comorbidities as no similar risk was seen among patients with dermatitis herpetiformis. The findings of this dissertation show that patients with kidney disorders, especially with IgAN, may have an increased risk of celiac disease. Furthermore, celiac disease patients are at higher risk for renal comorbidities, especially for glomerulonephritis. No official global guidelines concerning the screening of these diseases have so far been published. The association between the diseases is important to remember, and an easily available urine dipstick test and serum creatinine test for the investigation of renal function in celiac disease patients and a tissue transglutaminase antibody test for screening for celiac disease in individuals with renal disorders may be considered for clinical practice when treating these patient groups. However, this study area still needs further investigation. Further studies are likewise called for to investigate the exact common mechanisms in the association between celiac disease and renal disorders. In addition, new knowledge is needed of the influence of various celiac disease phenotypes on the risk of renal comorbidities

Presentation, Frequency, and Risk Factors of Celiac Disease in Relatives of Previously Diagnosed Patients

Keliakia on immuunivälitteinen tauti, jossa ravinnon gluteeni aiheuttaa geneettisesti alttiille henkilölle suolen limakalvovaurion, villusatrofian. Taudin esiintyvyys on noin 1 % maailmanlaajuisesti, mutta se on vahvasti alidiagnosoitu. Jopa Suomessa, jossa tietoisuus keliakiasta ja diagnostinen valmius ovat hyvät verrattuna moniin muihin maihin, yksi kolmasosa potilaista on diagnosoitu. Vaihteleva taudinkuva tekee taudin tunnistamisen hankalaksi ja on yksi syy alidiagnostiikkaan. Keliakian kehittyminen vaatii perintötekijöiden määräämän HLA-DQ2 ja/tai -DQ8 molekyylien läsnäolon, joita ilman taudin kehittyminen on hyvin epätodennäköistä. Tärkeän riskiryhmän muodostavat potilaiden ensimmäisen asteen sukulaiset, joiden riski on noin 5–10 kertainen väestöön verrattuna. Tätä kaukaisempien sukulaisten riskiä on paljon vähemmän tutkittu, mutta on jonkin verran näyttöä siitä, että riski on koholla myös toisen asteen sukulaisilla. Suurin osa kansainvälisistä suosituksista ja suomalainen Käypä Hoito -suositus suosittavat potilaiden ensimmäisten asteen sukulaisten seulontaa, ja osa suosituksista ulottaisi seulonnan myös toisen asteen sukulaisiin, joilla on perheessä enemmän kuin yksi aiemmin todettu potilas. Tarkemmat seulontasuositukset kuitenkin puuttuvat koskien muun muassa seulonnan aloitusikää ja sitä, onko seulontaa tarpeen toistaa kerran negatiivisen testaustuloksen jälkeen. Syy tähän on se, ettei yksilöllistä sairastumisriskiä perheenjäsenten kesken tunneta. Lisäksi systemaattisia tutkimuksia, joissa sukulaisia olisi seulottu säännöllisesti negatiivisen tuloksen jälkeen, on hyvin vähän. Tämän väitöskirjatyön tavoitteena oli tutkia keliakian taudinkuvaa perheenjäsenten keskuudessa ja arvioida riskitekijöitä seulontapositiivisuudelle sekä ensimmäisessä seulonnassa että kerran seulontanegatiivisilla toistetussa seulonnassa. Väitöskirja koostuu kolmesta osatyöstä, joiden aineisto perustuu vuonna 2006-2010 tehtyyn perheenjäsenten seulontaan, johon osallistui noin 1000 aiempaa keliakiapotilasta ja heidän 3000 seulottua sukulaistaan. Osatyössä I arvioitiin keliakian taudinkuvaa 200 sisaruksen (100 sisarusparin) kesken, joista ensin diagnosoitu keliaakikko oli indeksipotilas. Taudinkuva jaettiin vatsaoireisiin, imeytymishäiriöön ja anemiaan, suoliston ulkopuolisiin oireisiin sekä oireettomiin. Vatsaoireet olivat yleisimpiä sekä indeksipotilaiden että myöhemmin diagnosoitujen sisarusten keskuudessa, mutta muuten oireet jakaantuivat sattumanvaraisesti sisarusten välillä, eikä HLA selittänyt näitä eroja. Osatyössä II keliakia seulottiin vasta-aineilla 2714 sukulaiselta, joista 4,8 % oli seulontapositiivisia. Seulontapositiviisuus oli korkeinta ensimmäisen asteen sukulaisillla, mutta koholla myös toisen asteen ja sitä kaukaisemmilla sukulaisilla verrattuna normaaliväestöön. Lisäksi 229 sukulaisella oli aiemmin terveydenhuollossa diagnosoitu keliakia, jolloin keliakian/seulontapositiivisuuden kokonaisesiintyvyydeksi tuli 12,2 %. Seulontapositiivisuuden riskitekijöitä olivat indeksipotilaan diagnoosi-ikä alle 18 vuotta, seulotun ikä 41-60 vuotta, sisaruus verrattuna muihin sukulaissuhteisiin sekä seulotun korkean riskin HLA. Monitekijäanalyysissä ainoastaan korkean riskin HLA oli merkitsevä riskitekijä. Osatyöhön III kutsuttiin ne sukulaiset, jotka saivat negatiivisen seulontatuloksen aiemmassa seulonnassa noin 10 vuotta aikaisemmin, ja yhteensä 599 osallistui. Kahdeksan sukulaista oli saanut keliakiadiagnoosin tutkimusten välissä ja seitsemän oli seulontapositiivisia uudessa seulonnassa. Ilmaantuvuustiheys oli 221/100,000 henkilövuotta ja se oli korkeampi niiden keskuudessa, jotka olivat olleet < 30- vuotiaita ensimmäisessä seulonnassa verrattuna heihin, jotka olivat olleet ≥ 30- vuotiaita, sekä heillä, joilla oli korkean riskin HLA verrattuna muihin riskigenotyyppeihin. Korkean riskin HLA ajoi riskitekijänä kuitenkin iän vaikutuksen ohi. Tämä väitöskirja osoitti keliakian taudinkuvan vaihtelevan merkittävästi sairastuneiden sisarusten välillä. Erot HLA-tyypissä eivät selittäneet näitä eroavaisuuksia, mikä saattaa kertoa siitä, että ympäristötekijöillä ja ei-HLA geeneillä on merkitystä taudinkuvaan. Lisäksi todettiin, että keliakia oli tunnistamatta merkittävällä osalla sairastuneista sukulaisista ennen seulontatutkimusta ja uusia potilaita kaikista ikäryhmistä todettiin niin ikään jatkoseulonnassa. Korkean riskin HLA oli tärkein riskitekijä molemmissa seulonnoissa ja sen käyttöä voitaisiin mahdollisesti hyödyntää tulevaisuudessa seulonnan kohdentamiseen. Lisäksi toistetusta seulonnasta voitaisiin kokonaan luopua noin 30 % sukulaisista, joilla ei ole keliakialle altistavaa HLA-tyyppiä. Tämänhetkisen tiedon perusteella vaikuttaa kannattavalta seuloa ensimmäisen asteen sukulaiset sen jälkeen, kun indeksipotilas on todettu, mutta jatkotutkimuksia kustannustehokkuudesta HLA-määrityksen käytön suhteen tarvitaan. Lisäksi lisää tutkimuksia kaivataan kaukaisempien kuin ensimmäisen asteen sukulaisten sairastumisriskistä, joskin keliakian mahdollisuus on muistettava myös heillä.Celiac disease is a chronic immune-mediated condition in which dietary gluten causes small-bowel mucosal damage in subjects at genetic risk for the disease. The disease affects approximately 1% of the population worldwide but remains heavily underdiagnosed. Even in Finland, where the diagnostic level of celiac disease is relatively good compared to many other countries, only about one third of those affected are currently diagnosed. A variable clinical picture hampers the recognition of patients and is one major reason for the suboptimal diagnostic yield. Celiac disease develops in genetically suspectible individuals and requires the presence of HLA (human leukocyte antigen) DQ2 and/or DQ8, without which the disease is highly unlikely. An important risk group for celiac disease are the first-degree relatives (FDRs) of affected patients, who have an average 5-10 times increased risk of being affected compared to general population. The risk in more distant relatives has been much less studied, but may be also increased at least in second-degree relatives (SDRs). Several international guidelines and Finnish Current Care Guidelines recommend screening of FDRs, and some suggest extending screening to SDRs in cases where there already is more than one affected relative in the family. Exact recommendations on the implementation of family screening, however, are lacking, regarding, for example, the optimal age for screening and whether the screening should be repeated after one-time negative testing. The main reasons for this are that the individual risk factors for celiac disease among relatives are poorly understood and that systematic re-screening studies in family members are scarce. The aim of the dissertation project was to assess the clinical picture of celiac disease within the same families, and further to evaluate the individual risk factors for screening positivity both at first screening and, among relatives with initially negative screening results, at later re-screening. The dissertation consists of three individual studies. Study populations were collected from family screening in 2006- 2010 including approximately 1,000 celiac disease patients and their 3,000 previously non-celiac diseased relatives. In Study I, the clinical picture of 200 siblings (100 sibling pairs) at diagnosis of celiac disease was evaluated, the first diagnosed sibling being an index patient. The phenotype was categorized to gastrointestinal, malabsorption/anemia, extraintestinal and asymptomatic. Gastrointestinal symptoms were the most common among both index patients and later diagnosed siblings, but otherwise the symptoms were randomly distributed among siblings. Moreover, the results indicate that HLA genotypes do not explain the differences in the clinical picture. In Study II, 2,714 at-risk relatives were screened for celiac disease and altogether 4.8% of them were affected. Although the percentage was highest among FDRs, it was also increased among SDRs and more distant relatives compared to general population. In addition, there were 229 relatives with previous diagnosis, giving an overall prevalence of celiac disease/screening positivity of 12.2% among all relatives. Age <18 years at diagnosis in index, age 41-60 years at screening in relative, being a sibling, and carrying high-risk HLA were risk factors for screening positivity. However, only high-risk HLA remained significant in multivariable analysis. In Study III, all initially screening-negative relatives in Study II were invited to a follow-up study approximately ten years after the initial testing. Altogether 599 relatives participated. Eight relatives had received celiac disease diagnosis between the studies in normal clinical practice in healthcare and seven were screening-positive at the new screening, giving an incidence rate (IR) of 221/100,000 person-years. The IR was higher among subjects who were <30 years than those ≥30 years at initial screening and among carriers of high-risk HLA than among other HLA risk genotypes. In multivariable analysis, the effect of high-risk HLA overrode the effect of age. This dissertation demonstrates that celiac disease may present with markedly different symptoms between siblings regardless of the HLA type, suggesting a significant role of environmental factors and/or non-HLA genes. Family screening revealed that a substantial part of the affected relatives was not detected in healthcare before the first screening and that new cases could also be found in all age groups at later re-screening. Furthermore, it was observed that the presence of high-risk HLA overides the effect of other risk factors, making determination of detailed HLA risk group an attractive idea for targeting of screening. Even “crude” assessment of HLA DQ2/8 could help to exclude follow-up screening from approximately 30% of relatives lacking these risk haplotypes. In light of these findings it seems reasonable to screen all FDRs after the index patient is diagnosed, but in the future studies on the cost-effectiveness of HLA in screening will be needed. In addition, although more studies on the risk of SDRs and more distant relatives are needed, the possibility of celiac disease should also be kept in mind in this subgroup

Microbial Seromarkers in Coeliac Disease

Keliakia on krooninen immuunivälitteinen tauti, jossa ravinnon gluteeni aiheuttaa ohutsuolen limakalvovaurion geneettisesti alttiilla henkilöillä. Taudinkuvaan liittyy usein myös vasta-ainemuodostus gluteenia sekä elimistön omia antigeenejä, kuten tyypin 2 transglutaminaasia ja endomysiumia, kohtaan. Keliakia on asteittain kehittyvä sairaus, jonka varhaiseen vaiheeseen liittyy vain suolen limakalvon tulehdus ja / tai vasta-ainemuodostus, joita seuraa kryptahyperplasian sekä villusatrofian kehittyminen. Nykyään keliakian ainoa tiedeyhteisön hyväksymä hoitomuoto on elinikäinen gluteeniton ruokavalio. Vaikka gluteenin poistaminen ruokavaliosta yleensä johtaa ohutsuolen limakalvon parantumiseen, osalla potilaista vaurio ei korjaudu, ja keliakiaan liittyvät oireet jatkuvat, kuten hoitoon reagoimattomassa keliakiassa. Keliakialla ajatellaan olevan monitekijäinen tausta, jossa sekä geneettiset että ympäristötekijät vaikuttavat taudin puhkeamiseen. Lähes kaikilla keliakiapotilailla on HLA-DQ2- ja/tai HLA-DQ8-haplotyypit, ja lisäksi tunnetaan yli 40 HLA-alueen ulkopuolista kohonneeseen sairastumisriskiin liitettyä lokusta. Kuitenkin vain pieni osa geneettisessä riskissä olevista sairastuu keliakiaan, mikä viittaa ympäristötekijöiden merkitykseen. Suolistomikrobeilla tiedetään olevan keskeinen rooli suolen immuunijärjestelmän kehityksessä ja toiminnassa. Keliakiapotilailla on kuvattu muutoksia suolistomikrobistossa verrattuna ei keliakiaa sairastaviin kontrolleihin. Aktiivisessa keliakiassa on myös kuvattu lisääntynyttä vasta- ainemuodostusta suolistossa esiintyviä mikrobeja, kuten Saccharomyces cerevisiae -hiivaa sekä Pseudomonas fluorescens -ja Bacteroides caccae -bakteereja kohtaan. Vasta-ainetasot laskevat gluteenittoman dieetin ja suolen limakalvon parantumisen myötä. On hyvin vähän tutkimustietoa siitä, missä vaiheessa tautiprosessia kyseisiä mikrobivasta- aineita alkaa muodostua, ja onko vasta-ainepositiivisuudella yhteyttä keliakian taudinkuvaan. Kyseisiä vasta-aineita ei juurikaan ole tutkittu keliakiapotilaiden ensimmäisen asteen sukulaisilla, joilla on kohonnut riski sairastua keliakiaan sairastuneen perheenjäsenen kanssa jaettujen geneettisten ja usein myös ympäristön riskitekijöiden kanssa. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia seerumin vasta-aineita Saccharomyces cerevisiae -hiivaa sekä Pseudomonas fluorescens -ja Bacteroides caccae -bakteereja kohtaan keliakiapotilailla taudin eri vaiheissa ja erilaisissa taudinkuvissa, keliakiapotilaiden ensimmäisen asteen sukulaisilla sekä verenluovuttajilla, jotka eivät sairasta keliakiaa. Lisäksi tutkittiin vasta-ainepositiivisuuden yhteyttä keliakialle altistaviin HLA-DQ2- ja HLA-DQ8-haplotyyppeihin sekä vasta-ainepositiivisuuden jakautumista perheiden sisällä ja perheiden välillä. Väitöskirja koostuu kolmesta eri osatyöstä. Osatyössä I mikrobivasta-aineita tutkittiin 44 potilaalla, joilla oli alkava keliakia. Määritykset toistettiin 16:lla potilaalla, kun heillä oli tähystyksessä todettu ohutsuolen limakalvovaurio, ja 33:lla vuosi gluteenittoman dieetin aloittamisen jälkeen. Viisi kuudesta keliakiavasta-ainenegatiivisesta alkavaa keliakiaa sairastavasta potilaasta oli jo seropositiivinen vähintään yhdelle mikrobivasta-aineelle. ASCA-positiivisten osuus laski merkitsevästi verrattaessa alkavan keliakian ja gluteenittoman dieetin ajanhetkiä. Sekä ASCA– että anti-OmpW-vasta-ainetasot myös laskivat merkitsevästi, kun taas anti-I2-vasta-ainepitoisuudet olivat korkeammat ainoastaan 16 potilaalla limakalvovaurion kehittymisen aikaan verrattuna ajankohtaan vuosi gluteenittoman dieetin aloittamisen jälkeen. Osatyössä II mikrobivasta-aineita mitattiin 20:lta ruokavaliohoitoon reagoimattomalta keliakiapotilaalta, jotka olivat olleet tarkalla gluteenittomalla dieetillä keskimäärin 3.5 vuotta. Tuloksia verrattiin 58 keliakiapotilaaseen diagnoosihetkellä ennen ruokavaliohoidon aloittamista sekä 55:een heistä vuosi tautia lieventäneen ruokavaliohoidon aloittamisen jälkeen sekä 80:een ei keliakiaa sairastavaan verenluovuttajaan. ASCA-positiivisuus oli kaikista yleisintä hoitoon reagoimattomilla keliakiapotilailla, ja sekä IgA- että IgG-luokan vasta-ainetasot olivat korkeammat kuin ruokavaliohoitoon suotuisasti reagoineilla potilailla ja kontrolleilla. Anti-I2- ja anti-OmpW-vasta-aineet eivät erottaneet hoitoon reagoimattomia keliakiapotilaita muista keliaakikoista, vaikka anti-I2-vasta-ainetasot olivat korkeammat kuin kontrolleilla. Osatyössä III mikrobivasta-aineita mitattiin 463:lta keliakiapotilaiden ensimmäisen asteen sukulaiselta, joista 49 oli keliakiavasta-ainepositiivisia. Tuloksia verrattiin osatyön II 58 hoitoon reagoineen keliakiapotilaan sekä 80 kontrollin vasta- ainepitoisuuksiin. Mikrobivasta-ainetasot olivat korkeammat keliakiavasta- ainepositiivisilla kuin vasta-ainenegatiivisilla. Mikrobivasta-ainepositiivisuus oli yleisempää myös seronegatiivisilla sukulaisilla kuin kontrolleilla, mutta harvinaisempaa kuin keliakiapotilailla. ASCA- ja anti-I2-vasta-ainetasot olivat kaikilla sukulaisilla korkeammat kuin kontrolleilla, mutta anti-OmpW-tasot olivat korkeammat ainoastaan keliakiavasta-ainepositiivisilla sukulaisilla. Seropositiivisuus mikrobivasta-aineille ei ollut yhteydessä tiettyyn HLA-haplotyyppiin. Tämä väitöskirjatutkimus osoitti, että mikrobivasta-ainemuodostusta voi esiintyä jo alkavassa keliakiassa ennen suolen limakalvovaurion syntymistä, osalla jo ennen keliakiavasta-aineita. Myös keliakiavasta-ainenegatiivisilla sukulaisilla esiintyi lisääntynyttä mikrobivasta-ainemuodostusta. Mikrobivasta-aineet voisivat siten mahdollisesti auttaa tunnistamaan ne geneettisesti alttiit henkilöt, joilla on erityisen korkea riski sairastua keliakiaan, mahdollisesti jo ennen keliakiavasta-aineiden muodostumista. Eri mikrobivasta-aineiden yhdistäminen lisää riskissä olevien tunnistamista. ASCA-positiivisuus oli kaikista yleisintä hoitoon reagoimattomassa keliakiassa, kun taas vasta-ainetasot laskevat suolen limakalvon paranemisen myöstä. ASCA voisi siten olla mahdollinen ei-invasiivinen markkeri keliakian hoitovasteen seurannassa. Se, onko mikrobivasta-aineilla tai niiden kohdemikrobeilla rooli keliakian patogeneesissä vaatii lisätutkimuksia.Coeliac disease is an enteropathy caused by an immune response to ingested gluten in genetically predisposed individuals. It is characterized by the presence of histological damage in the small-bowel mucosa and serum antibodies targeted against transglutaminase 2 (TG2-abs) and endomysium (EmA). The disease develops gradually from an early stage involving only mucosal inflammation and/or coeliac disease-associated autoantibodies to crypt hyperplasia and villous atrophy. Currently the only scientifically accepted treatment is a lifelong gluten-free diet. The normal mucosal architecture is usually restored upon treatment, but a subgroup of patients continues to have persistent clinical symptoms and histological damage; i.e., nonresponsive coeliac disease (NRCD). Coeliac disease is considered to have a multifactorial background. Nearly all patients carry the human leukocyte antigen (HLA) haplotypes DQ2 and/or DQ8, and over 40 loci outside the HLA region have also been associated with the disease. However, only a fraction of predisposed individuals develops the disease, indicating the presence of environmental modifiers. Intestinal microbiota has an essential role in the development and function of the immune system, and alterations in the microbial composition compared with non-coeliac controls have been associated with coeliac disease. Furthermore, increased serological responses towards commensal microbiota, including yeast Saccharomyces cerevisiae and Pseudomonas fluorescens and Bacteroides caccae bacteria have been reported in patients with active coeliac disease, as well as a decrease in the antibody levels during gluten-free diet. However, the time of the appearance of these microbial antibodies and whether they are associated with the clinical picture of coeliac disease remains unclear. There are also very limited data on the prevalence of microbial antibodies in the at-risk relatives of coeliac disease patients. The aim of this dissertation was to assess seroreactivity to IgA and IgG class anti- Saccharomyces cerevisiae antibodies (ASCA) and IgA class antibodies against the I2 protein of Pseudomonas fluorescens (anti-I2 antibodies) and the TonB-linked outer membrane protein of Bacteroides caccae (anti-OmpW) in patients with different types and stages of coeliac disease, the first-degree relatives of coeliac disease patients and non-coeliac controls. Further, association of microbial antibody positivity with HLA and distribution of seropositivity among families were evaluated. The dissertation consists of three individual studies. In Study I, the microbial antibodies were measured in 44 coeliac disease patients with early-stage disease and normal mucosal morphology, at the time when they developed diagnostic atrophy (n=16), and after one year on a gluten-free diet (n=33). It was found that five out of six patients seronegative to coeliac autoantibodies at an early stage already showed seropositivity to at least one of the microbial antibodies, and that the frequency of ASCA positivity decreased significantly on a gluten-free diet. Moreover, ASCA and anti-OmpW antibody levels were higher at the early stage than on a gluten-free diet, whereas the anti-I2 antibody levels were elevated at the time of coeliac disease diagnosis. In Study II, the microbial antibodies of 20 NRCD patients on a gluten-free diet for a median of 3.5 years were compared with those of 58 newly diagnosed coeliac patients before the initiation of dietary treatment, 55 of whom also gave serum samples after one year showing a beneficial response to gluten-free diet, and with those of 80 non-coeliac blood donors. The results showed that seropositivity to ASCA was most frequent in the NRCD group, and that the ASCA IgA and IgG levels were significantly higher in NRCD patients than in the treated diet-responsive patients and controls. Neither seropositivity rate to anti-I2 or anti-OmpW antibodies nor antibody levels distinguished NRCD from diet-responsive coeliac disease, but the anti-I2 levels were higher in NRCD patients than in the controls. In Study III, ASCA, anti-I2 and anti-OmpW antibodies were measured in 463 first-degree relatives of coeliac disease patients, 49 of whom were seropositive to TG2-ab and/or EmA. The results were compared with the 58 diet-responsive coeliac disease patients and the 80 controls also included in Study II. The microbial antibody levels were observed to be higher in the TG2-ab/EmA positive than the autoantibody negative relatives. Additionally, seropositivity was more common among the autoantibody negative relatives than among the controls but less common than among the coeliac disease patients. ASCA and anti-I2 antibody levels were also higher in all relatives than in the controls, whereas with anti-OmpW this was seen only in autoantibody positive relatives. Seropositivity to microbial antibodies was not significantly associated with HLA DQ haplotype. This dissertation demonstrates that adaptive immune response to microbial antibodies may already be present at the early stage of coeliac disease before the development of small-bowel mucosal atrophy, and, in some patients, even before the emergence of disease-associated autoantibodies. The autoantibody negative first- degree relatives also had increased seroreactivity to microbial antibodies. Therefore, measuring these markers might help to identify those at the highest risk among genetically predisposed individuals, in some cases prior to the emergence of coeliac disease-associated autoantibodies. Combining different microbial antibodies increases the detection rate of at-risk individuals. Elevated ASCA levels are associated with NRCD, while the antibody levels decrease along with the mucosal healing. ASCA could thus serve as an additional noninvasive marker in the follow- up of coeliac disease. Whether the antibody response and the targeted microbes have a causal role in the coeliac disease pathogenesis remains a subject for further research