Early growth and adult health: focus on blood pressure, glucose tolerance status and body composition

Theory of developmental origins of adult health and disease proposes that experiences during critical periods of early development may have consequences on health throughout a lifespan. Thesis studies aimed to characterize associations between early growth and some components of the metabolic syndrome cluster. Participants belong to two epidemiological cohorts with data on birth measurements and, for the younger cohort, on serial recordings of weight and height during childhood. They were born as singletons between 1924-33 and 1934-44 in the Helsinki University Central Hospital, and 500 and 2003 of them, respectively, attended clinical studies at the age of 65-75 and 56-70 years, respectively. In the 65-75 year old men and women, the well-known inverse relationship between birth weight and systolic blood pressure (SBP) was confined to people who had established hypertension. Among them a 1-kg increase in birth weight was associated with a 6.4-mmHg (95% CI: 1.0 to 11.9) decrease in SBP. This relationship was further confined to people with the prevailing Pro12Pro polymorphism of the peroxisome proliferator-activated receptor-γ2 (PPARγ2) gene. People with low birth weight were more likely to receive angiotensin-converting enzyme inhibitors/angiotensin-receptor blockers (ACEI/ARB, p=0.03), and, again, this relationship was confined to the carriers of the Pro12Pro (p=0.01 for interaction). These results suggest that the inverse association between birth weight and systolic BP becomes focused in hypertensive people because pathological features of BP regulation, associated with slow fetal growth, become self-perpetuating in adult life. Insulin resistance of the Pro12Pro carriers with low birth weight may interact with the renin-angiotensin system leading to raised BP levels. Habitual physical activity protected men and women who were small at birth, and thus at increased risk for the development of type 2 diabetes, against glucose intolerance more strongly. Among subjects with birth weight ≤3000 g, the odds ratio (OR) for glucose intolerance was 5.2 (95% CI: 2.1 to 13) in those who exercised less than 3 times per week compared to regular exercisers; in those who scored their exercise light compared with moderate exercisers (defined as comparable to brisk walking) the OR was 3.5 (1.5 to 8.2). In the 56-70 year old men a 1 kg increase in birth weight corresponded to a 4.1 kg (95% CI: 3.1 to 5.1) and in women to a 2.9 kg (2.1 to 3.6) increase in adult lean mass. Rapid gain in body mass index (BMI), i.e. crossing from an original BMI percentile to a higher one, before the age of 2 years increased adult lean mass index (LMI, lean mass/height squared) without excess fat accumulation whereas rapid gain in BMI during later childhood, despite the concurrent rise in LMI, resulted in a relatively higher increase in adult body fat mass. These findings illustrate how genes, the environment and their interactions, early growth patterns, and adult lifestyle modify adult health risks which originate from early life.

Väitöskirjatyössä tutkittiin elämänkaarinäkökulmasta Helsingin syntymäkohorttitutkimuksen kliiniseen osioon osallistuneita 65-75 ja 56-70 vuotiaita henkilöitä. Tavoitteena oli luonnehtia tarkemmin epidemiologisissa tutkimuksissa todettuja yhteyksiä syntymäkoon, lapsuuskasvun ja aikuisiän metabolisen oireyhtymän osatekijöiden välillä. Vanhastaan tunnettu käänteinen yhteys syntymäpainon ja systolisen verenpainetason välillä löytyi 65-75 v henkilöillä vain verenpainetautiin sairastuneilta: 1 kg korkeampi syntymäpaino vastasi 6.4 mmHg matalampaa verenpainetta. Varhaiskasvuun liittyvät verenpaineen säätelyn poikkeavat piirteet saattavat siis kehittyä noidankehäksi, joka johtaa myöhemmällä aikuisiällä verenpainetautiin. Insuliiniherkkyyden merkitykseen varhaiskasvuun liittyvän verenpainetaudin kehittymisessä viittaa se, että verenpainetautia sairastavilla tämä yhteys keskittyi peroksisomiproliferaattoreilla aktivoituvan reseptori -γ2 (PPARγ2) geenin vallitsevan Pro12Pro-muodon kantajiin (+1 kg/-9.3 mmHg). Suurempaan insuliiniherkkyyteen liitetyn Ala-alleelin kantajilla yhteyttä ei todettu. Myös reniini-angiotensiinijärjestelmällä voi olla merkitystä, sillä pienipainoisina syntyneillä oli useammin käytössään ACE:n estäjä/ATR-salpaaja kuin painavampina syntyneillä. Tämäkin yhteys keskittyi Pro12Pro-geenimuodon kantajiin. Vähän liikkuvista henkilöistä oli odotetusti useammalla diabetes tai heikentynyt sokerinsieto. Ilmiö oli vahvin korkeintaan kolmekiloisina syntyneillä: vapaa-ajan liikuntaa harvemmin kuin 3 kertaa viikossa harrastavilla sokerinsieto-ongelman kerroinsuhde (OR) oli 5.2 verrattuna useammin liikkuviin. Liikunta saattaa siis suojata sokerinsietokyvyn heikkenemiseltä erityisesti pienipainoisina syntyneitä, joilla aiempien tutkimusten mukaan on suurentunut riski sairastua diabetekseen. Varhaisen kasvun ja kehon koostumuksen välisten yhteyksien tutkimuksissa 1 kg suurempi syntymäpaino vastasi 56-70-vuotiailla miehillä 4.1 kg ja naisilla 2.9 kg suurempaa rasvatonta painoa. Aikuispituudella korjattu rasvattoman painon indeksi oli sitä suurempi mitä korkeampi oli syntymämitoista laskettu painoindeksi (BMI), tai jos BMI kasvoi minkä tahansa tutkitun neljän ikävaiheen (0-1, 1-2, 2-7, 7-11 v) aikana nopeammin kuin mitä aikaisempi kasvu ennusti. Toisen ikävuoden jälkeen nopea BMI-nousu johti kuitenkin samanaikaisesta rasvattoman painon lisääntymisestä huolimatta suhteellisesti suurempaan rasvamassan lisääntymiseen. Nämä löydökset kuvaavat, kuinka geenit ja ympäristö keskinäisine vuorovaikutuksineen, varhainen kasvu ja aikuisiän elintavat muuntelevat niitä aikuisiän terveysriskejä, jotka juontuvat varhaiskehityksestä.