Lifestyle Management of Obesity : Haemodynamic influences of increased body weight and sodium intake

Abstract

Ylipaino on kasvava terveysongelma maailmanlaajuisesti aiheuttaen merkittävää ennenaikaista kuolleisuutta sekä monia sairauksia, kuten tyypin 2 diabetesta, sepelvaltimotautia, syöpää sekä kohonnutta verenpainetta ja siihen liittyviä komplikaatioita. Ylipainoisilla henkilöillä kohonnut verenpaine johtuu usein mekaanisista ja biologisista tekijöistä kuten hormonaalisista ja metabolisista tekijöistä, jotka liittyvät sisäelinrasvan kertymiseen. Painonpudotus johtaa usein myös verenpaineen laskuun. Ihanteellisinta olisi ehkäistä lihominen jo ennalta, mutta käytännön työssä kohdataan usein tarve hoitaa ylipainoa ja sen aiheuttamia lisäsairauksia.

Tämän väitöskirjan tavoitteena oli selvittää vuoden mittaisen, laaja-alaisen elämäntapaintervention vaikutuksia verenpaineeseen ja kehonkoostumukseen ylipainoisilla henkilöillä. Lisäksi tutkittiin erilaisten keskivartalon lihavuuskategorioiden verenkierron säätelyyn liittyviä profiileja ja arvioitiin natriumin saannin vaikutusta verenpaineen ja solunulkoisen nesteen säätelyyn – natriumin saanti on tyypillisesti suurta ylipainoisilla henkilöillä.

Tutkimuksessa I elämäntapainterventio sisälsi neljä lääkärikäyntiä, viisi ravitsemusterapeutin tapaamista (joissa annettiin ruokavalio-ohjausta ja neuvoja ostoskäyttäytymiseen), ruoanlaittokursseja, liikuntaharjoituksia henkilökohtaisen valmentajan johdolla sekä ryhmäkeskusteluja. Tähän moniammatilliseen ohjelmaan sitoutuminen johti keskimäärin 4,8 kg:n painonpudotukseen (p < 0,001), BMI:n alenemiseen 1,7 kg/m² (p < 0,001), vyötärönympäryksen pienenemiseen 5,6 cm (p < 0,001), kehon rasvaprosentin vähenemiseen 5,0 % (p < 0,001) ja sisäelinrasvan määrän vähenemiseen 6,4 % (p < 0,001). Systolisen verenpaineen lasku 8 mmHg ja diastolisen 6 mmHg olivat myös tilastollisesti merkitseviä (p < 0,001).

Tutkimuksessa II 541 vapaaehtoista, jotka eivät käyttäneet verenkiertoelimistöön vaikuttavia lääkkeitä, osallistui kehon koostumuksen tutkimuksiin ja laboratoriomittauksiin. Heidät jaettiin ikä- ja sukupuolivakioituihin neljänneksiin vyötärö-pituussuhteen perusteella. Hemodynaamisessa arvioinnissa havaittiin, että suurempaan vyötärö-pituussuhteeseen liittyi kohonnut verenpaine, lisääntynyt ääreisverenkierron vastus ja suurempi valtimojen jäykkyys, sen sijaan ei havaittu muutoksia sydämen autonomisessa säätelyssä tai verenkierron reniini-angiotensiini-aldosteroni –järjestelmän aktivaatiossa. Vaikka aiempi kirjallisuus on kuvannut lihavuuteen liittyvän verenpaineen erityispiirteitä, nämä havainnot viittaavat siihen, että lihavuuteen liittyvät hemodynaamiset ominaisuudet muistuttavat ensisijaisesti essentiaalista (primaarista) hypertensiota.

Tutkimuksessa III selvitettiin 24 tunnin virtsan natriumin erityksen, verenkierron säätelyn ja nestetasapainon välistä yhteyttä 510 henkilöllä, joilla oli joko normaali verenpaine tai hoitamaton hypertensio. Tarkoituksena oli arvioida, liittyykö runsas natriumin saanti kohonneeseen verenpaineeseen tässä väestössä. Lisäksi tuloksia verrattiin primaaria aldosteronismia sairastaviin potilaisiin. Tulokset osoittivat, että solunulkoinen nestevolyymi oli suurempi korkeimmassa natriumin erityksen kolmanneksessa verrattuna alimpaan. Sen sijaan aortan systolisessa tai diastolisessa verenpaineessa, sykkeessä, sydämen minuuttitilavuudessa tai ääreisverenkierron vastuksessa ei havaittu eroja. Regressioanalyysissä todettiin, että kehon pinta-ala (henkilön koon mittari) ja 24 tunnin natriumin eritys olivat itsenäisiä solunulkoisen nestevolyymin ennustajia. Huomionarvoista oli, ettei natriumin eritys tai nestevolyymi eronnut normaalipaineisten ja hoitamattomien hypertensiopotilaiden välillä. Sitä vastoin primaaria aldosteronismia sairastavilla oli 6,0 % suurempi solunulkoisen nesteen määrä, ja heidän natriumin erityksensä ei korreloinut nestevolyymin kanssa.

Yhteenvetona tämä väitöskirja osoittaa, että verenpainetta voidaan tehokkaasti alentaa painonpudotuksen avulla. Lisäksi väitös paljastaa vyötärölihavuuteen liittyvän kohonneen verenpaineen pääasialliset mekanismit ja korostaa natriumin saannin vaikutusta solunulkoiseen nestevolyymiin – myös tilanteissa, joissa verenpaine ei ole koholla.

Obesity is an increasing health problem worldwide, causing a tremendous amount of premature mortality and a wide range of morbidities, such as type 2 diabetes mellitus, coronary artery disease, cancer, as well as elevated blood pressure and its consequences. In obese individuals, elevated blood pressure typically arises from a combination of mechanistic and biological factors, particularly hormonal and metabolic disturbances that promote the accumulation of visceral fat. If weight loss is achieved, blood pressure levels usually decrease as well. Ideally, complications could be avoided by preventing weight gain in the first place; however, in general practice, we are often faced with the need to treat obesity and its associated complications.

The aim of this thesis was to examine the effects of a comprehensive one-year lifestyle programme on blood pressure and body composition in overweight individuals. The aim was also to investigate the haemodynamic profiles associated with different categories of abdominal obesity and to evaluate the impact of sodium intake—, which is characteristically high in overweight individuals—on the regulation of blood pressure and extracellular water balance.

In Study I, the comprehensive weight-loss programme of 134 participants included four visits with a medical doctor, five sessions with a dietitian offering dietary advice and guidance on shopping behaviour, cooking classes, exercise sessions supervised by a personal trainer, and group discussions. Altogether 92 individuals completed the one-year programme. The team-based lifestyle management programme resulted in a mean weight loss of 4.8 kg (intention to treat approach, p < 0.001), a reduction in BMI of 1.7 kg/m² (p < 0.001), a decrease in waist circumference of 5.6 cm (p < 0.001), a reduction in body fat percentage by 5.0% (p < 0.001), and a decrease in visceral fat content by 6.4% (p < 0.001). Importantly, systolic blood pressure was reduced by 8 mmHg (p < 0.001) and diastolic blood pressure by 6 mmHg (p < 0.001).

In Study II, 541 volunteers not taking medications that directly affect cardiovascular function underwent physical examinations and laboratory analyses. They were then divided into age- and sex-adjusted quartiles based on their waist-to-height ratio. When haemodynamically assessed, a higher waist-to-height ratio was linked to elevated blood pressure, increased systemic vascular resistance, and greater arterial stiffness, but was not associated with differences in cardiac sympathovagal modulation or activation of the circulating renin–angiotensin–aldosterone system. Although previous literature has characterised obesity-related hypertension as having distinct phenotypic features, these findings suggest that its primary haemodynamic characteristics resemble those of primary hypertension.

In Study III, the association between 24-hour urinary sodium (Na⁺) excretion, haemodynamics, and volume status was investigated in 510 normotensive and never-treated hypertensive individuals, to determine whether excess sodium intake is linked to elevated blood pressure in this population. Additionally, the findings were compared with those from patients with primary aldosteronism. The results showed that extracellular water volume was higher in the highest tertile of sodium excretion compared to the lowest tertile. However, no differences were observed in aortic systolic or diastolic blood pressure, heart rate, cardiac output, or systemic vascular resistance. In regression analysis, body surface area (reflecting individual size) and 24-hour sodium excretion emerged as independent predictors of extracellular water volume. Notably, 24-hour sodium excretion and extracellular water volume did not differ between normotensive and hypertensive participants. In contrast, patients with primary aldosteronism had a 6.0% increase in extracellular water volume, although their sodium excretion did not correlate with extracellular volume.

In conclusion, this thesis supports the earlier evidence that blood pressure reduction can be achieved through weight loss. Additionally, the thesis also identifies the predominant mechanism responsible for elevated blood pressure in abdominal obesity, namely increased systemic vascular resistance, and greater arterial stiffness, and highlights the influence of sodium intake on extracellular water volume, even in the absence of changes in blood pressure.