Alaraajojen voiman ja kehonkoostumuksen yhteys sääri- ja reisiluun geometriaan perimenopausaalisilla naisilla

Abstract

Vaihdevuosista johtuvat hormonaaliset muutokset aiheuttavat naisilla ikään liittyvien muutosten lisäksi luuston heikentymistä ja voivat johtaa osteoporoosiin tai luunmurtumiin. Perimenopausaaliseen vaiheeseen tultaessa kuukautiskierto muuttuu epäsäännölliseksi, hormonipitoisuudet veressä muuttuvat ja estrogeenin väheneminen alkaa vaikuttaa luustoon negatiivisesti. Perimenopaussin on määritetty jatkuvan vielä vuoden ajan viimeisen kuukautisvuodon jälkeen. Koska liikunnalla tiedetään olevan positiivisia vaikutuksia luustoon, on tärkeää tutkia, onko voimantuotto-ominaisuuksien ja luun geometrian välillä löydettävissä yhteyksiä. On olennaista huomioida myös kehonkoostumuksen mahdollinen sekoittava vaikutus, koska sillä tiedetään olevan yhteyksiä luustoon. Tämän tutkielman tarkoituksena oli selvittää, onko alaraajojen voimalla ja kehonkoostumuksella yhteyttä sääri- ja reisiluun geometriaan perimenopausaalisilla naisilla. Tutkielman aineisto on osa Jyväskylän yliopiston Gerontologian tutkimuskeskuksen ERMA-tutkimuksen aineistoa. Tutkittavat olivat perimenopausaalisessa vaiheessa olevia naisia, iältään 47–55-v. (n=114). Poikkileikkausaineistossa sääri- ja reisiluun geometriaa mitattiin QCT-menetelmällä diafyysien puolivälistä ja kehonkoostumus oli mitattu DXA-menetelmällä. Alaraajojen voimaa kuvaavat muuttujat olivat polven isometrinen ojennusvoima (KEF) ja vertikaalisen hypyn korkeus (VJH). Sääri- ja reisiluun geometriaa mittaavia muuttujia olivat kuoriluun tiheys (CoD), kuoriluun poikkileikkauspinta-ala (CoA), SSI-arvo ja luun kokonaispoikkileikkauspinta-ala (ToA). Aineisto analysoitiin IBM SPSS Statistics 24-ohjelmalla. Muuttujien yhteyksiä selvitettiin käyttäen Pearsonin korrelaatiokerrointa ja hierarkkista lineaarista regressiomallia, jossa mallissa 1 analysoitiin alaraajojen voiman yhteyttä luumuuttujiin, ja malliin 2 lisättiin myös kehonkoostumusmuuttujat: Kehon rasvaton massa (LM) ja rasvaprosentti (Fat %).

Kehon rasvattomalla massalla oli vahva yhteys kaikkiin luumuuttujiin, ja se oli tärkein selittäjä luun geometrian vaihtelulle sääri- ja reisiluun diafyysien puolivälissä. Myös alaraajojen voimalla, erityisesti polven isometrisella ojennusvoimalla, oli kohtalainen tai heikko yhteys suurimpaan osaan luumuuttujista. Yhteydet olivat vahvempia sääriluussa verrattuna reisiluuhun. Tutkielman tulokset osoittavat, että kehonkoostumuksella on vahva yhteys luun geometriaan, rasvattoman massan ollessa tärkein selittäjä painoa kantavien pitkien luiden diafyysien kuoriluun vahvuudelle. Rasvaprosentti ei välttämättä ole yhtä merkittävä tekijä luuston kannalta perimenopausaalisessa vaiheessa. Alaraajojen voimalla ei ollut yhteyttä kuoriluun tiheyteen, muuhun luun geometriaan yhteys havaittiin. Tämä saattaa viitata siihen, että alaraajojen voima on yksi tekijä, joka vaikuttaa luun vahvuuteen sen poikkileikkauspinta-alan koon kautta. Lisätutkimuksia kuitenkin tarvitaan alaraajojen voiman ja luun geometrian syy-seuraussuhteen selvittämiseksi: Myöskään alaraajojen voiman, kehonkoostumuksen ja luun geometrian välisten yhteyksien muutokset menopaussin alusta loppuun eivät ole vielä selviä.

Menopause-related hormonal changes, in addition to age-related changes, cause bone loss in women and may eventually lead to osteoporosis and fractures. Entering perimenopausal phase, menstrual cycle becomes irregular, blood hormone concentrations change, and lower estrogen levels start to affect bones negatively. Perimenopause is defined to continue for one year after the last menstrual bleeding. As exercise is known to have positive effect on bone structure, it is important to study if any associations can be found between force production capabilities and bone geometry, considering also the possible confounding association of body composition, which is known to have an effect on bone mass. The aim of this thesis was to explore, if associations exist between lower limb strength, body composition and tibial and femoral bone geometry in perimenopausal women. Data of this cross-sectional thesis is part of the Estrogenic Regulation of Muscle Apoptosis (ERMA) study, by Gerontology Research Center, University of Jyväskylä. Participants were females in perimenopausal phase, aged 47-55 y (n=114). Data consisted of QCT-based bone geometry measurements made in mid-diaphyseal sites of tibia and femur, DXA-based body composition measurements and measurements of lower limb strength: Isometric knee extension force (KEF) and vertical jump height (VJH). Tibial and femoral bone geometry variables were cortical density (CoD), cortical area (CoA) of bone cross-section, Strength-Strain Index (SSI) and total area (ToA) of bone cross-section. Data was analyzed with IBM SPSS Statistics 24. Associations between variables were analyzed using Pearson correlation and hierarchical linear regression model, where in model 1 association of lower limb strength with bone geometry variables was analyzed, and in model 2 also body composition variables, lean mass (LM) and fat percentage (Fat %) were added into model. Lean mass had strong associations with each bone geometry variable, being overall the most important predictor of bone geometry variation in tibial and femoral mid-diaphyseal sites. Also, lower limb strength, especially knee extension force, had modest or weak associations with most bone geometry variables, those being stronger in tibia than in femur. This thesis shows that body composition has strong associations with bone geometry, lean mass appears as main predictor of cortical bone strength in middiaphyseal sites of weight-bearing long bones. Fat percentage may not be as significant factor in perimenopausal phase. Results indicate that lower limb strength may have a role in strengthening bones through associations to bone geometry other than cortical density. Further research is needed to clarify cause and effect-relations of lower limb strength and bone geometry. Furthermore, relations between lower-limb strength, body composition and bone geometry modulation through the years of menopause are unclear.