Fyysisen aktiivisuuden ja aivojen tilavuuden yhteydet monozygoottisiilla kaksosilla

Abstract

Toivanen, Laura (2016) Fyysisen aktiivisuuden ja aivojen tilavuuden yhteydet monozygoottisilla kaksosilla. Terveystieteiden laitos, Jyväskylän yliopisto, pro gradu–tutkielma, 38s. Korkea fyysisen aktiivisuuden määrä on yhdistetty parempaan terveyteen, kuin myös aivojen harmaan ja valkean aineen, sekä aivo-selkäydinnesteen määrään, joiden volyymi on puolestaan yhteydessä hermostorappeumasairauksien syntyyn. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää kuinka fyysisen aktiivisuuden taso vaikuttaa aivovolyymeihin, kehonkoostumukseen ja fyysiseen kuntoon nuorilla monozygoottisilla (MZ) mieskaksosilla, jotka ovat diskortantteja liikunnan suhteen. Tutkimusaineistoon poimittiin systemaattisesti väestöpohjaisesta FITFATTWIN- kaksostutkimuksesta yhdeksän tervettä monozygoottista mieskaksosparia (N= 18) iältään 32-35v, jotka olivat diskortantteja liikunnan suhteen viimeisen kolmen vuoden ajalta. Haastattelujen pohjalta laskettiin keskiarvoindeksi kuvaamaan fyysisen aktiivisuuden määrä MET-tunteina viimeiseltä kolmelta vuodelta (MET-tunnit/päivä, METh). Aivojen eri tilavuusmuuttujat laskettiin kokoaivojen magneettikuvista (MK). Kehonkoostumus mitattiin Dexa- ja InBody-mittareilla, ja lisäksi kestävyyskunto testattiin polkupyörä-ergometritestillä, josta hengityskaasuja ja maksimaalista hapenottoa mitattiin spiroergometri-järjestelmällä.. Aineisto analysoitiin IBM SPSS Statistics 20-ohjelmalla. Fyysisen aktiivisuuden (METh) määrän yhteyttä kehonkoostumukseen, kestävyyskuntoon ja aivovolyymeihin tarkasteltiin pienen aineiston Mann-Whitney-Wilcoxonin (MWW) -testillä, sekä Spearmanin korrelaatiokertoimen avulla. MWW–testin parittaisen analyysin mukaan aktiivisemmalla kaksosella (ka 4.5 METh) oli alhaisempi kehon rasvaprosentti (P=.04) ja korkeampi hapenotto (P=.001) verrattuna inaktiiviseen kaksoseen (ka 1.4 METh). Fyysinen aktiivisuus oli suuntaa antavasti, mutta ei tilastollisesti merkittävästi, yhteydessä maksimaaliseen hapenottoon (r=0.48, P=0.23) ja aivo-selkäydinnesteen määrään (r=0.50, P=0.21) aktiivisilla kaksosilla. Yhdistetty aivojen harmaa ja valkea-ainevolyymi (GM+WM) oli suuntaa-antavasti yhteydessä vähäiseen fyysiseen aktiivisuuteen (r=-0.57, P=0.11) inaktiivisilla kaksosilla. Tutkimusaineiston perusteella korkeampi fyysinen aktiivisuus on yhteydessä matalampaan rasvamäärään, korkeampaan hapenottoon ja sillä saattaa olla yhteyttä suurentuneeseen aivo-selkäydinnesteen määrään nuorilla ja terveillä mieskaksosilla. Tutkimus antaa viitteitä siitä, että fyysinen inaktiivisuus saattaa olla yhteydessä suurentuneeseen aivojen valkean ja harmaan aineen yhteiskokoon. Liikunnalla ei ollut muutoin yhteyttä aivovolyymien kokoon tai kehonkoostumukseen, kun tutkittavat kaksoset jakavat täysin saman geneettisen perimän. AVAINSANAT Kaksostutkimus, monozygoottiset kaksoset, aikuiset, fyysinen aktiivisuus, aivovolyymit, kehonkoostumus

Toivanen Laura (2016). Physical activity and associations to brain volumes in monozygotic adult twins. Faculty of Sport and Health Sciences. Department of Health Sciences, University of Jyväskylä, Master’s thesis, 38 p. Physical activity has been associated to the better health and also to brain volumes, including gray and white matter plus cerebrospinal fluid. Gray and white matter volumes play a significant role in the development of neurodegenerative diseases. The purpose of this study was to investigate how physical activity affects brain volumes, body composition and cardiorespiratory fitness on young adult monozygotic twins discordant for physical activity. From FITFATTWIN cohort we selected 9 young adult male monozygotic twin pairs (age range 32-35 yr) discordant for leisure time physical activity during the past 3 years. After interviews we calculated a mean index for leisure time during the past 3 yr (METh/day). Measurements of brain volumes were calculated from whole brain magnetic resonance imaging. Body composition was measured by dual-energy x-ray absorptiometry (DEXA) and InBody equipment. Aerobic capacity was also tested by spiroergometry. Study results were analyzed by IBM SPSS Statistics 20 – program. Association of the physical activity level with body composition, cardiorespiratory fitness and brain volumes were analyzed by Mann-Whitney-Wilcoxon –test and Spearman’s correlation suitable for small data sample. According to pairwise analysis the active twin (mean 4.5 METh) had lower body fat percentage (P=.04) and higher cardiorespiratory fitness (P=.001) compared to the inactive co- twin (mean 1.4 METh). Physical activity was slightly, but not statistical significantly, connected to higher cardiorespiratory fitness (r=0.48, P=0.23) and volume of cerebrospinal fluid on active twins. Gray matter volume plus white matter volume together were slightly connected to higher inactivity (r=-0.57, P=0.11). According to this study higher physical activity was associated to lower fat percentage, higher cardiorespiratory fitness and it also might be linked to higher amount of cerebrospinal fluid on young male monozygotic twins. Physical inactivity might have connection to larger combined gray and white matter. Physical activity was not associated with specific brain volumes in this cohort of monozygotic twins. Keywords: twin study, MZ twins, adults, physical activity, brain volumes, body composition