Early metabolic derangements in acquired obesity : A study of young obesity-discordant monozygotic twins

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4971-8
Title: Early metabolic derangements in acquired obesity : A study of young obesity-discordant monozygotic twins
Author: Kaye, Sanna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Faculty of Medicine
Doctoral Programme in Biomedicin
Obesity Research Unit, Research Program for Clinical and Molecular Medicine
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Body weight and the development of obesity-related metabolic complications have multifactorial genetic background. However, acquired factors may modify the function of the genes and contribute to the development of obesity and the outcome of metabolic derangements. In population-based studies, it is impossible to disentangle the contribution of genes from unique environmental factors. As monozygotic (MZ) co-twins carry identical genes, comparison of MZ twin pairs with discordance in obesity can help to elucidate the magnitude of acquired or environmental factors. With biomarker analyses we aimed to 1) characterise the derangements in blood coagulation and fibrinolysis in acquired obesity; 2) capture the magnitude of alterations in quality and quantity of serum lipoprotein particle profile in obesity; 3) examine the contribution of genetic and environmental factors in between the association of abdominal obesity and serum NMR metabolites; and 4) describe the differences in the activation of the complement system by analysing the plasma levels and the expression of the complement system related genes with microarray in subcutaneous (sc) fat and isolated adipocytes between obesity-discordant MZ co-twins. The obesity-discordant MZ twin pairs (n=14-26 pairs, age 23–36, within-pair difference in body mass index (BMI) > 3kg/m2) derive from two population-based twin cohorts FinnTwin12 and FinnTwin16. The control group comprised BMI-concordant (within-pair BMI- difference < 3kg/m2) MZ twin pairs. The genetic and environmental contributions to the association between metabolism and abdominal obesity were determined from a larger group comprising MZ and DZ twins (n=1368) from FinnTwin cohort. Several metabolic markers (lipid and glucose metabolism, inflammation, NMR metabolomics) were measured from plasma. The adipose tissue biopsies were obtained from sc adipose tissue. The body fat mass and fat distribution were assessed with imaging modalities. Data on the habitual physical exercise and eating habits were collected with questionnaires. While all measures of body composition and metabolism were similar within the BMI-concordant twin pairs, widespread derangements in blood coagulation and fibrinolysis, lipoprotein and lipid metabolism and innate immunity emerged in acquired obesity. These changes predispose to increased risk of thrombosis, diabetes and atherosclerotic vascular disease. The pro-atherogenic alterations in lipoprotein profile emerged only if the obesity was accompanied with the concomitant increase in liver fat. Both genetic and environmental factors contribute to the association between unhealthy NMR lipoprotein and metabolite profile and abdominal obesity. Shared genes determine the co-occurrence of these phenotypic traits. The altered expression of the complement system related genes occurred in sc adipose tissue, and plasma level of complement component 3a was elevated. In young adults, it is important to assess the metabolic risk of acquired obesity individually taking account for the body fat distribution together with biomarker analyses. The weight-management is crucial in primary prevention of the metabolic morbidity.Lihavuuden ja siihen liittyvien aineenvaihdunnan sairauksien syntyyn vaikuttava geenitausta on monitekijäinen. Tiedetään, että yksilöllisillä elintavoilla on vaikutusta lihavuuden syntyyn ja aineenvaihduntahäiriöiden vaikeusasteeseen. Väestötutkimuksissa ei voida erottaa geenien ja ympäristötekijöiden vaikutusta toisistaan. Näin voidaan kuitenkin tehdä tutkimalla identtisiä kaksospareja, joilla on sama perimä. Vertailemalla identtisiä eripainoisia kaksosia voidaan nähdä, miten hankittu lihavuus vaikuttaa aineenvaihduntaan perimästä riippumatta. Tutkimme eripainoisilla identtisillä kaksospareilla biomarkkereita apuna käyttäen 1) muutoksia veren hyytymistä ja liukoisuutta säätelevissä tekijöissä 2) minkä verran muutoksia nähdään veren rasvojen ja lipoproteiinien määrässä ja koostumuksessa 3) perimän ja ympäristön osuutta erikseen vyötärölihavuuden ja aineenvaihdunnan muutosten taustalla 4) komplementtijärjestelmän aktivaatiota ja järjestelmän osakomponenttien geenien ilmentymistä ihonalaisrasvakudoksessa Eripainoiset terveiden kaksosparien aineisto (n=14-26 paria, ikä 23–36 vuotta, painoindeksin (BMI) ero parien välillä > 3kg/m2) pohjautuu FinnTwin16 ja FinnTwin12 väestökohortteihin. Heidän verrokkeinaan oli samanpainoisia (BMI-ero < 3kg/m2) identtisiä kaksospareja. Tutkittaessa geenien ja ympäristön välistä vuorovaikutusta vyötärölihavuuteen liittyvän aineenvaihduntamuutosten taustalla hyödynnettiin laajempaa kaksosaineistoa (n=1358), jossa mukana oli myös ei-identtisiä pareja. Aineenvaihduntaa kuvaavia merkkiaineita mitattiin verinäytteistä. Kehon koostumus ja rasvanjakauma määritettiin kuvantamismenetelmillä. Lisäksi ihonalaisrasvakudoksesta otettiin koepaloja, ja liikunta- ja ravitsemustottumuksista kerättiin tietoja kyselylomakkeilla. Samanpainoisten kaksosparien välillä ei havaittu eroja kehonkoostumuksessa eikä aineenvaihduntamarkkereissa. Sen sijaan eripainoisten kaksosparien välillä nähtiin aineenvaihdunnan häiriötila, joka altistaa verisuonitukoksille, diabetekselle ja valtimokovettumataudille. Hankittu lihavuus aktivoi komplementtijärjestelmää ja muuttaa tähän liittyvien geenien ilmentymistä rasvakudoksessa. Valtimotaudin kehittymiselle altistavia rasva-aineenvaihdunnan muutoksia havaittiin vain niillä lihavilla kaksosilla, joilla lihavuuteen liittyi maksan rasvoittumista. Sekä perimä että ympäristötekijät vaikuttavat vyötärölihavuuden ja aineenvaihduntahäiriöiden väliseen yhteyteen. Näitä piirteitä säätelevät osittain samat geenit. Lihavuus aiheuttaa aineenvaihduntamuutoksia jo nuorilla aikuisilla perimästä riippumatta. Aineenvaihduntahäiriöiden esiintyminen lihavuudessa on yksilöllistä ja tähän vaikuttaa oleellisesti kehon rasvan jakauma. Sairastumisriskin ennaltaehkäisyssä painonhallinnalla on keskeinen rooli.
URI: URN:ISBN:978-951-51-4971-8
http://hdl.handle.net/10138/300013
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
Sanna_TAITTO280219.pdf 7.105Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record