Eri makroravintoaineiden yhteydet kardiometabolisiin riskitekijöihin plasman lipidi- ja sokeriprofiilissa FITFATTWIN-aineiston pohjalta tarkasteltuna

Abstract

Tämän tutkielman tavoiteena on tarkastella miten makroravintoaineet ovat yhteydessä kardiometabolisiin riskitekijöihin fyysisen aktiivisuuden suhteen diskordanteilta kaksospareilla. Aineistona käytetään Jyväskylän yliopiston toteuttamaa FITFATTWIN-tutkimusta, jonka osallistujat on valittu väestöpohjaisesta FinnTwin16-kaksoskohorttitutkimuksesta. FITFATTWIN-kaksosaineisto koostuu 23 liikunnallisesti aktiivisemmasta ja 23 liikunnallisesti inaktiivisemmasta kaksosparin jäsenestä muodostaen aineston kooksi yhteensä 46 yksilöä. Saatujen tulosten analysoitiin käytetään IBM SPSS Statistics 24-ohjelmaa.

Verrattaessa tutkittavien liikuntaharrastuksen volyymia usean muuttujan regressionanalyysillä MET-tunti-indeksin avulla tulosten vakioimiseksi liikunnan suhteen tai käytettäessä parittaisten otosten t-testiä ei löydetty tilastollisesti merkitseviä tuloksia. Wilcoxon merkittyjen sijalukujen testin mukaan kaksosparin liikunnallisesti aktiivisempi yksilö eroaa tilastollisesti merkitsevästi liikunnan suhteen liikunnallisesti inaktiivisemmasta yksilöstä, (p<0,001). Muita tilastollisesti merkitseviä tuloksia ei löydetty parien välisissä vertailuissa. Tarkasteltaessa aineistoa yhtenä kokonaisuutena voidaan raportoida seuraavia tuloksia: hiilihydraatin (p=0.004) ja sakkaroosin (p=0.022) tilastollisesti merkitsevä käänteinen yhteys LDL/HDL-suhteen kanssa, hiilihydraattien ja triglyseridien välinen tilastollisesti merkitsevä käänteinen yhteys (p=0.024), sekä rasvan (p=0.037) että hiilihydraattien (p=0.020) käänteinen yhteys LDL-kolesterolin kanssa.

Tutkielman päätulos liikunnan osalta vaikuttaa yhdenmukaiselta aikaisemman tutkimustiedon kanssa. Puolestaan muut päätulokset vaikuttavat ristiritaiselta suhteutettuna aiempaan tutkimustietoon. Kuitenkin on huomioitava, ettei liikunta-diskordanttien kaksosten aineisto ole optimaalinen tämän tutkielman tutkimuskysymyksen perehtymisen kannalta, eikä tässä tutkielmassa ole näin ollen voitu hyödyntää käytettyä kaksosasetelmaa. Nämä seikat yhdessä tutkimushenkilöiden vähäisen lukumäärän kanssa heikentävät tulosten yleistettävyyttä koko väestöä koskeviksi ja ovat tämän tutkielman heikkouksia.

Tutkittaessa kardiometabolisia riskitekijöitä on oleellista erottaa plasman tyydyttyneiden rasvahappojen (SAFA) muodostumisen kaksi eri reittiä: eksogeeninen (ravinnon mukana tuleva) ja endogeeninen (kehon oma tuotanto). Nautittaessa hiilihydraatteja yli kehon normaalin hapettamiskapasiteetin keho syntetisoi ylimääräisistä hiilihydraateista rasvahappoja varastoiden ne triglyserideinä. Tästä ilmiöstä käytetään nimitystä de novo lipogeneesi ja se voidaan mitatata plasmasta palmitoelihapon C16:1n-7 lisääntyvänä pitoisuutena. Tutkimukset ovat osoittaneet eksogeenisen SAFA:n lisääntyessä plasman SAFA:n määrän vähentyvän. Puolestaan hiilihydraattien eksogeenisen saannin lisääntyessä on huomattu endogeenisen SAFA:n määrän lisääntyvän plasmassa.

Isokalorinen ruokavalio (vähärasvainen ja korkeahiilihydraattinen) mahdollistaa plasman triglyseridipitoisuuden nousun. Tällöin keho varastoi muodostuneet triglyseridit ensin isoiksi VLDL-partikkeleiksi metaboloiden ne lopulta pieniksi ja tiiviiksi LDL-partikkeleiksi. Tällöin yli normaalin hapettamiskapasiteetin nautitut hiilihydraatit lisäävät pienten ja tiiviiden LDL-kolesterolipartikkeleiden pitoisuutta plasmassa vähentäen samalla HDL-kolesterolin määrää. Tällä on vaikutuksensa LDL/HDL-suhteeseen. Verrattuna hiilihydraateihin sakkaroosin kohdalla ilmiö toistuu samanlaisena, mutta voimakkaampana. Pienien ja tiiviiden LDL-partikkeleiden on osoitettu vähentyvän rajoitettaessa eksogeenisen hiilihydraatin saantia riippumatta eksogeenisesta SAFA:n saannista. Puolestaan eksogeeninen SAFA lisää plasmassa läpimitaltaan isojen LDL-partikkeleiden pitoisuutta, joilla ei ole havaittu yhtä voimakasta yhteyttä sydän- ja verisuonitauteihin. Tällöin SAFA:n aikaansaama LDL-kolesterolipitoisuuden nousu ei välttämättä merkitse sydän- ja verisuonitautiriskin lisääntymistä.

The purpose of this study is to analyse how macronutrients are associated with cardiometabolic risk factors in physical activity discordant twin pairs. Material is based on FITFATTWIN-study, which is implemented by University of Jyväskylä, FITFATTWIN-study participants are selected from FinnTwin16 cohort study. The research data consists of 23 more physically active and 23 more inactive twin pairs, making it all together 46 individuals. The statistical analysis has been carried out with IBM SPSS 24-software.

Comparing means of more physically active and more inactive twin pairs by using Student’s paired t-test or doing multiple variable regression analysis for exercise standardization with the help of MET-hours index statistically significant results where not found. Instead according to Wilcox Signed Rank test there is a significant difference in physical activity between more physically active and more inactive twin pair individuals (p<0,001). In addition there is no other significant results regarding intrapair comparisons. When it comes to univariate analyses following results can be reported: statistically significant inverse association between LDL/HDL ratio and carbohydrates (p=0.004) and sucrose (p=0.022), statistically significant inverse association between triglyserides and carbohydrates (p=0.024), inverse association between LDL cholesterol and fat (p=0.037) and carbohydrates (p= 0.020).

Main conclusion of the thesis concerning exercise seems to be consistent with the previous research. On the other hand other main findings appear to be inconsistent with the previous research. However, it should be noted that the material of twin discordant twin pairs is not optimal for familiarization with the reasearch question, and thus the used twin arrangement could not be utilized in the thesis. These factors together with the small number of study participants, reduce the generalizability of the results to general population and are weaknesses of this thesis.

When studying cardiometabolic risk factors, it is essential to notice difference between two possible ways of accumulation of saturated fatty acids (SAFA) in plasma: exogenous (it comes with nutrition) and endogenous (body’s own production). When carbohydrates are digested over the natural oxidation capacity the body is using excess carbohydrates for fatty acid production and storing fatty acids as triglyserides. This phenomenon is called de novo lipogenesis and can be measured as increased palmitic acid C16:1n-7 concentrations in plasma. Reseach has been shown that when exogenous SAFA increases SAFA concentrations in plasma decreases. In turn when the amount of exogenous carbohydrates increases the endogenous SAFA increaeses as well.

Isocaloric diet (low fat and high carbohydrate) can create an increase in triglyseride concentrations in plasma. First these triglyserides are being restored in form of bigger VLDL particles, thereafter body is metabolising them into small and dence LDL particles. Therefore excess carbohydrates (over the natural oxidation capacity) are increasing small and dence LDL cholesterol concentrations in plasma and decreasing HDL cholesterol concentrations. This impacts LDL/HDL ratio. Compared to carbohydrates sucrose has a similar effect, but with stronger impact. It has been shown that small and dence LDL particle concentrations can be decreased when exogenous carbohydrates intake is restricted regardless of exogenous SAFA intake. In turn exogenous SAFA increases concentrations of large, buoyant LDL particles, which have not been shown to have a strong connection to cardiovascular diseases. Therefore, an increase in LDL cholesterol level by SAFA does not necessarily mean an increased risk in cardiovascular disease.