Cardiac function and ectopic adiposity in metabolic syndrome: an MRI and 1H-MRS study

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4853-7
Title: Cardiac function and ectopic adiposity in metabolic syndrome: an MRI and 1H-MRS study
Author: Nyman, Kristofer
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Radiology
Doctoral Program in Clinical Research
HUS Medical Imaging Center, Radiology
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Overweight and obesity are major global health concerns affecting around 2 billion people worldwide. Abdominal obesity is particularly hazardous to health associating with metabolic syndrome (MetS), non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), and type 2 diabetes mellitus (T2DM). In MetS, ectopic fat accumulates around the viscera and into organs regularly containing only minor amount of adipose tissue. This cross-sectional study was conceived to discover effects of MetS and ectopic adiposity including myocardial steatosis on cardiac function in non-diabetic men free of known heart diseases. The gold standard non-invasive method for fat quantification, proton magnetic resonance spectroscopy, was used to measure hepatic and myocardial triglyceride (TG) content. Magnetic resonance imaging (MRI) was used to assess cardiac structure and function and to quantify epicardial, pericardial, subcutaneous, and visceral abdominal fat depots. First, we examined the components of cardiac adiposity and their relationship to intra-abdominal ectopic fat deposits and cardiometabolic risk factors. MetS was associated with an increase in all examined ectopic fat depots. Myocardial TG was twofold increased in MetS. However, visceral adipose tissue (VAT) was the best independent predictor of cardiometabolic risk factors. Secondly, we studied left ventricular (LV) diastolic function and its relationship with cardiac fat depots. MetS associated with LV diastolic dysfunction and concentric LV remodeling. However, myocardial TG content was not an independent predictor of LV diastolic dysfunction. Thirdly, we studied the effect of different ectopic fat depots on LV structure and function in subjects with NAFLD and searched the role of hepatic fat content on cardiac steatosis. Epicardial and pericardial adipose tissue as well as myocardial TG content accumulated with increasing amount of both hepatic TG content and VAT. In addition, hepatic steatosis and VAT were associated with LV diastolic dysfunction. Lastly, we studied left atrial (LA) structure and function in MetS and examined the association of different ectopic fat depots and cardiometabolic risk factors with possible LA dysfunction. MetS associated with subclinical LA dysfunction without enlargement of the LA. Moreover, LA dysfunction associated with several contributory factors of MetS including waist circumference, insulin resistance, dyslipidemia, and VAT, which was the best independent predictor of LA dysfunction. Notably, the role of myocardial TG content on LA function remained inconclusive. In conclusion, MetS associates with significant changes in the structure and function of the heart. These changes are subclinical but may be followed by late complications such as heart failure or atrial fibrillation. The value of cardiovascular MRI may be early recognition of those obese subjects at risk for developing cardiovascular disease. Instead of body mass index, VAT is the best predictor of cardiac dysfunction. This study highlights the fundamental role of visceral obesity and hepatic steatosis directing their harmful effects to risk of cardiovascular diseases. The role of myocardial TG on cardiac dysfunction remains indeterminate. Therefore, cardiac energetics and the dynamic role of intramyocytic lipids, which are the primary fuel of the heart, merit further study.Ylipaino ja lihavuus ovat maailmanlaajuisia terveysongelmia koskettaen noin kahta miljardia ihmistä. Keskivartalolihavuus on erityisen haitallista terveydelle liitännäissairauksiensa kuten metabolisen oireyhtymän (MBO), alkoholiin liittymättömän rasvamaksataudin ja tyypin 2 diabeteksen vuoksi. MBO:ään liittyy rasvan kertyminen sisäelinten ympärille (viskeraalirasva) sekä varsinaisen rasvakudoksen ulkopuolelle (ektooppinen rasva) kuten sisäelimiin. Väitöskirjatyössä selvitettiin MBO:n vaikutuksia sydämen toimintaan ja sydämen rasvoittumisen roolia kardiometabolisena riskitekijänä miehillä, joilla ei ollut diabetesta tai tiedossa olevia sydäntauteja. Sydänlihaksen ja maksasolujen sisäistä rasva- eli triglyseridipitoisuutta mitattiin kajoamattomasti protonimagneettispektroskopian avulla. Sydämen rakennetta ja toimintaa, sydäntä ympäröivää epi- ja perikardiaalirasvaa sekä vatsan alueen ihonalais- ja viskeraalirasvaa tutkittiin magneettikuvauksella. Tutkimme maksan rasvoittumisen, ihonalais- ja viskeraalirasvan sekä sydämen eri rasvaosioiden suhdetta toisiinsa. Osoitimme, että MBO:ssä ektooppisen rasvan määrä oli kasvanut ja sydänlihaksen rasvapitoisuus oli kaksinkertainen. Viskeraalirasvan määrä oli paras itsenäinen kardiometabolisten riskitekijöiden ennustaja. Tutkimme sydämen vasemman kammion toimintaa ja sen yhteyttä sydämen rasvatiloihin. Sydämen vasemman kammion diastolinen toiminta oli alentunut MBO:ssä ja siihen liittyi konsentrista kammion uudelleenmuotoutumista. Vasemman kammion diastolisella vajaatoiminnalla ei ollut yhteyttä sydänlihaksen triglyseridipitoisuuteen. Tutkimme sydämen ja muiden ektooppisten rasvakertymien roolia sydämen diastolisen vajaatoiminnan kehittymisessä ja maksan rasvoittumisen yhteyttä sydänlihaksen triglyseridipitoisuuteen. Epi- ja perikardiaalirasvan määrä sekä sydänlihaksen triglyseridipitoisuus korreloivat maksan ja viskeraalialueen rasvaan. Maksan rasvoittumisaste ja viskeraalirasvan määrä korreloivat lisäksi sydämen vasemman kammion diastoliseen vajaatoimintaan. Selvitimme sydämen vasemman eteisen rakennetta ja toimintaa henkilöillä, joilla oli MBO, ja ektooppisten rasvakertymien sekä kardiovaskulaaristen riskitekijöiden vaikutusta niihin. Sydämen vasemman eteisen toiminta oli heikentynyt ilman eteisen koon muutosta. Vasemman eteisen vajaatoiminta oli yhteydessä useaan MBO:n osatekijään, kuten vyötärönympärys, insuliiniresistenssi, rasva-aineenvaihdunnan häiriöt ja viskeraalirasvan määrä, joista viimeksi mainittu oli paras itsenäinen ennustetekijä. Eteisen vajaatoiminta ei korreloinut sydänlihaksen rasvan määrään. Löysimme sydämen magneettikuvauksella MBO-potilailta merkittäviä sydämen rakenteen ja toiminnan piileviä muutoksia, joiden mahdollisia myöhäis-komplikaatiota ovat sydämen vajaatoiminta ja eteisvärinä. Viskeraalirasvan määrä oli paras ennustetekijä piileville sydämen toiminnan häiriöille. Viskeraalirasvalla ja rasvamaksalla on tärkeä rooli lihavuuden haitallisten sydänvaikutusten systeemisenä välittäjänä. Osoitimme, että sydämen triglyseridipitoisuus lisääntyy MBO:ssä ja alkoholiin liittymättömässä rasvamaksataudissa, mutta sen rooli sydämen toiminnan häiriöiden kehittymisessä jäi avoimeksi. Sydämen energiatalous ja sydämen pääenergialähteenä toimivien lipidien dynaaminen rooli ovat otollisia kohteita jatkotutkimuksille.
URI: URN:ISBN:978-951-51-4853-7
http://hdl.handle.net/10138/299879
Date: 2019-04-05
Subject: lääketiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Nyman-ethesis.pdf 1.915Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record