Effects of cardiovascular risk factors on arterial stiffness and systemic hemodynamics

Abstract

Sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöiden vaikutukset valtimoiden jäykkyyteen sekä sydämen ja verenkiertoelimistön toimintaan

Väitöskirjassa tutkittiin sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöiden (metabolinen oireyhtymä, sokeri- ja rasva-aineenvaihdunnan häiriöt) vaikutuksia valtimoiden jäykkyyteen sekä sydämen ja verenkiertoelimistön toimintaan. Valtimoiden jäykkyyttä arvioitiin mittaamalla pulssiaallon etenemisnopeus, jonka kohoaminen viittaa valtimoiden jäykistymiseen. Sydämen ja verenkiertoelimistön toimintaa kuvaavina suureina käytettiin sydämen iskutilavuutta sekä ääreisverenkierron vastusta.

Metabolinen oireyhtymä sekä glukoosinsiedon heikkeneminen olivat yhteydessä alentuneeseen sydämen iskutilavuuteen sekä kohonneeseen pulssiaallon etenemisnopeuteen ja suurempaan ääreisverenkierron vastukseen. Henkilöillä, jotka parantuivat metabolisesta oireyhtymästä kuuden vuoden seuranta-aikana, oli matalampi pulssiaallon etenemisnopeus sekä suurempi sydämen iskutilavuus verrattuna koehenkilöihin, jotka sairastivat metabolista oireyhtymää seuranta-ajan. Lapsuudessa metabolista oireyhtymää sairastaneilla oli korkeampi pulssiaallon etenemisnopeus aikuisena verrattuna niihin henkilöihin, jotka olivat lapsuudessa terveitä. Myös niillä henkilöillä, jotka sairastivat metabolista oireyhtymää sekä lapsuudessa että aikuisena, oli korkeampi pulssiaallon etenemisnopeus verrattuna henkilöihin, jotka parantuivat oireyhtymästä 21 vuoden seuranta-aikana. Lisäksi tutkimuksessa todettiin, että apolipoproteiini B:n (veren “haitallisten rasvojen” määrää kuvaava suure) suurentuminen oli yhteydessä kohonneeseen pulssiaallon etenemisnopeuteen.

Tutkimuksen johtopäätöksinä voidaan todeta, että tutkituilla sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöillä on useita haitallisia vaikutuksia valtimoiden jäykkyyteen sekä sydämen ja verenkiertoelimistön toimintaan. Lisäksi tulokset viittaavat siihen, että parantuminen metabolisesta oireyhtymästä voi aikaansaada suotuisia vaikutuksia valtimoiden jäykkyyteen sekä sydämen toimintaan. Tutkimuksen tulokset painottavat osaltaan sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöiden tunnistamisen, ehkäisyn ja hoidon tärkeyttä.

Backround: Metabolic syndrome is a constellation of metabolic abnormalities including hypertension, dyslipidemia, glucose intolerance (impaired fasting glucose, impaired glucose tolerance, or type 2 diabetes), insulin resistance, and obesity, all well known risk factors for cardiovascular disease. In adult populations, the simultaneous accumulation of these factors carries an increased risk of subclinical atherosclerosis and cardiovascular disease, in addition to increasing mortality. Growing attention has also been directed at metabolic syndrome in children and adolescents as a diagnosis of paediatric metabolic syndrome may predict an increased risk of cardiovascular disease in adulthood.

Parallel with the obesity epidemic, the incidence of type 2 diabetes and metabolic syndrome have increased alarmingly. Moreover, the high prevalence of dyslipidemia has become a worldwide public health problem. Although there has been intensive research in the last decades, the effects of these metabolic abnormalities on cardiovascular function have not been fully elaborated.

Aims: The current study investigated the associations of impaired glucose metabolism, childhood and adulthood metabolic syndrome, and apolipoproteins B and A-1 with arterial stiffness. In addition, the present study examined the relationship between metabolic syndrome, impaired glucose metabolism and systemic hemodynamic parameters.

Subjects and methods: The study population consisted of 1872 participants (aged 30–45 years, 46% males) participating in the Cardiovascular Risk in Young Finns Study, and 455 participants (aged 46–76 years, 44% males) enrolled in the Health 2000 Survey. A whole-body impedance cardiography device was used to measure arterial pulse wave velocity, a commonly used marker of arterial stiffness, and systemic hemodynamic parameters including stroke index and systemic vascular resistance index.

Results: Metabolic syndrome, an increasing number of metabolic sydrome components and a worsening of glucose tolerance were associated with lower stroke index as well as higher systemic vascular resistance index and pulse wave velocity. Participants with persistent metabolic syndrome had a lower stroke index and higher pulse wave velocity when compared to participants who recovered from metabolic syndrome over 6 years’ follow up. Participants suffering from metabolic syndrome in childhood had a higher pulse wave velocity after 21-year follow-up when compared with those not afflicted with the syndrome in childhood. Moreover, participants who recovered from metabolic syndrome during the 21-year follow-up period had a lower pulse wave velocity than those with persistent metabolic syndrome. Apolipoprotein B was directly and independently associated with pulse wave velocity, and apolipoprotein B measured in young adulthood was predictive of pulse wave velocity measured 6 years later.

Conclusions: Deteriorating glucose tolerance and metabolic syndrome have adverse effects on arterial stiffness and systemic hemodynamics, and recovery from metabolic syndrome may improve cardiovascular function. The present study also suggests that increased apolipoprotein B is associated with increased arterial stiffness. The current study brings new insight into the relationships between cardiovascular risk factors and cardiovascular function, and our findings underline the importance of the prevention and control of cardiovascular risk factors in both childhood and adulthood.