Fyysisen kunnon ja tulehdusmerkkiaineiden väliset yhteydet 6–8-vuotiailla lapsilla

Abstract

Elimistön matala-asteisella tulehduksella, joka ilmenee kohonneina tulehdusmerkkiaineiden plasmapitoisuuksina, on haitallisia vaikutuksia erityisesti kardiometaboliseen terveyteen. Kardiometabolisten riskitekijöiden, kuten ylipainon ja lihavuuden kehittyminen alkaa usein jo lapsuusvuosina, joten kardiometabolisten sairauksien ennaltaehkäisy tulisi aloittaa jo lapsuudessa. Hyvällä fyysisellä kunnolla voidaan vaikuttaa monella tapaa myönteisesti lasten terveyteen, jolloin fyysisen kunnon edistäminen voi tarjota ratkaisuja myös matala-asteisen tulehduksen ja siihen liittyvien sairauksien ennaltaehkäisyyn. Tämän pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli selvittää 6–8-vuotiaiden lasten fyysisen kunnon ja tulehdusmerkkiaineiden välisiä yhteyksiä sekä sukupuolen ja kehon rasvakudoksen määrän vaikutusta havaittuihin yhteyksiin. Tutkielmassa hyödynnettiin Lasten liikunta ja ravitsemus (PANIC) -tutkimuksen aineistoa (n=391). Kestävyyskunnon mittareina käytettiin kehon kokonaismassaan (W/kg) ja kehon rasvattomaan massaan (W/lm kg) suhteutettua maksimaalista työtehoa, jota arvioitiin maksimaalisella pyöräergometritestillä. Hermolihasjärjestelmän suorituskykyä arvioitiin käden puristusvoima-, vauhditon pituushyppy-, istumaannousu-, 10x5m sukkulajuoksu-, box & block -, flamingo-tasapaino- ja eteentaivutustestillä. Tulehdusmerkkiaineista mitattiin herkän C-reaktiivisen proteiinin (hs-CRP), leptiinin, leptiinireseptorien, HMW-adiponektiinin, interleukiini-6:n (IL-6), tuumorinekroositekijä alfan (TNF-α) ja glykoproteiiniasetyylien (GlycA) pitoisuuksia. Kehon rasvakudoksen määrää kuvaavat mittarit olivat kaksienergisellä röntgenabsorptiometria (DXA) -laitteella mitattu kehon rasvaprosentti (BF%) sekä painoindeksin keskihajontaluku (BMI-SDS). W/kg (β=-0,601, p<0,001) ja W/lm kg (β=-0,107, p<0,035) olivat käänteisesti yhteydessä leptiinin kanssa, kun sukupuoli ja ikä vakioitiin. Parempi W/kg oli yhteydessä myös pienempään hs-CRP:n, GlycA:n ja IL:6:n sekä suurempaan leptiinireseptorien pitoisuuteen. Osalla hermolihasjärjestelmän suorituskykymittareista havaittiin samansuuntaisia yhteyksiä samojen tulehdusmerkkiaineiden kanssa. Parempi tulos 10x5m sukkulajuoksussa oli yhteydessä myös pienempään HMW-adiponektiinin pitoisuuteen (β=0,143, p<0,006). Käden puristusvoiman, tasapainon, yläraajojen liikenopeuden ja liikkuvuuden osalta tilastollisesti merkitseviä yhteyksiä ei havaittu. Sukupuolen välisiä eroja yhteyksissä havaittiin lähinnä kestävyyskunnon osalta. Muuten yhteydet olivat pääosin samansuuntaisia sekä tytöillä että pojilla. Kun BF% vakiotiin analyyseissä, ainoastaan sukkulajuoksun ja HMW- adiponektiinin välinen positiivinen yhteys säilyi tilastollisesti merkitsevänä (β=0,158, p<0,004). Kun BMI-SDS vakioitiin, tilastollisesti merkitseviä, joskin heikentyneitä yhteyksiä havaittiin edelleen erityisesti fyysisen kunnon ja leptiinin pitoisuuksien välillä. Tulosten perusteella hyvä fyysisen kunnon taso voi vaikuttaa myönteisesti lasten inflammaatioprofiiliin. Kehon rasvapitoisuus vaikuttaa kuitenkin voimakkaasti fyysisen kunnon ja matala-asteisen tulehduksen välisiin yhteyksiin niitä heikentävästi. Fyysisen kunnon suotuisa vaikutus tulehdusmerkkiaineiden pitoisuuksiin voi mahdollisesti välittyä kehon rasvakudoksen kautta. Fyysisen kunnon kohottamisen ohella myös rasvamassan vähentäminen on keskiössä matala-asteisen tulehduksen vähentämisessä ja siihen liittyvien sairauksien ennaltaehkäisyssä. Koska kyseessä on poikkileikkaustutkimus, ei syy-seuraussuhteita voida tarkastella. Lisää näyttöä fyysisen kunnon ja tulehdusmerkkiaineiden välisistä yhteyksistä kaivataan erityisesti pitkittäis- ja interventiotutkimuksista.

Chronic low-grade inflammation is characterized by elevated levels of biomarkers of inflammation in the bloodstream and it has various adverse effects especially on cardiometabolic health. The clustering of cardiometabolic risk factors such as overweight and obesity is already evident during childhood. Therefore, the prevention of cardiometabolic diseases should start already in childhood. Physical fitness has been associated with several health benefits in children. Promoting physical fitness may provide solutions for the prevention of low- grade inflammation and associated diseases. The aim of this thesis was to investigate the associations between physical fitness and biomarkers of inflammation and the modifying effects of sex and body adiposity on the associations in children aged 6–8 years. The data were derived from the Physical Activity and Nutrition in Children (PANIC) Study (n=391). Cardiorespiratory fitness was assessed with maximal cycle ergometer test and it was defined as maximal workload per body weight (W/kg) and per lean mass (W/lm kg). Neuromuscular performance was assessed with the following tests: handgrip strength, standing long jump, sit-up, 10x5m shuttle run, box and block, modified flamingo balance, and sit and reach test. Low-grade inflammation was assessed by determining the concentrations of high sensitivity C-reactive protein (hs-CRP), leptin, leptin receptors, HMW-adiponectin, interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor alpha (TNF-α) and glycoprotein acetyls (GlycA). Body fat percentage (BF%) measured with the dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) device and body mass index standard deviation score (BMI-SDS) were utilized as measures of body adiposity. W/kg (β=-0,601, p<0,001) and W/lm kg (β=-0,107, p<0,035) were inversely associated with leptin concentrations after adjustment for age and sex. Higher levels of W/kg were associated with lower levels of hs-CRP, GlycA and IL-6 and higher levels of leptin receptors. Similar trends were observed between some neuromuscular performance tests and biomarkers of inflammation. Better result in 10x5m shuttle run test was also associated with lower levels of HMW-adiponectin (β=0,143, p<0,006). Handgrip strength, balance, manual dexterity and flexibility were not statistically significantly associated with biomarkers of inflammation. Sex differences were observed mainly in the associations of cardiorespiratory fitness with biomarkers of inflammation. Otherwise, the trend in the associations was similar in girls and boys. After further adjustment for BF%, only the positive association between shuttle run test performance and HMW-adiponectin remained statistically significant (β=0,158, p<0,004). After adjustment for BMI-SDS, most associations attenuated but remained statistically significant, especially between physical fitness and leptin. These results suggest that higher levels of physical fitness may have positive effects on inflammatory profile in children. However, body adiposity modified the associations between physical fitness and low-grade inflammation. The beneficial effects of physical fitness on biomarkers of inflammation may therefore be mediated by body fat mass. These results support the role of physical fitness and body fat mass on lowering low-grade inflammation and preventing associated diseases in children. Besides physical fitness improvements the focus should be on maintaining healthy body composition. Cross-sectional design of this study does not allow to set conclusions about the causality. Longitudinal and interventional studies addressing the associations between physical fitness and biomarkers of inflammation in children are warranted.