Beat My Inheritance: Potential Keys to a Lower BMI : Physical Activity, Eating, and Sleep Behaviors in Twin Pairs Discordant for Body Mass Index

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7685-1
Title: Beat My Inheritance: Potential Keys to a Lower BMI : Physical Activity, Eating, and Sleep Behaviors in Twin Pairs Discordant for Body Mass Index
Author: Berntzen, Bram
Other contributor: Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta
Helsingfors universitet, medicinska fakulteten
University of Helsinki, Faculty of Medicine, Obesity Research Unit, Research Program for Clinical and Molecular Metabolism
Väestön terveyden tohtoriohjelma
Doktorandprogrammet i befolkningshälsan
Doctoral Program in Population Health
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021-11-27
Language: en
Belongs to series: Dissertationes Scholae Doctoralis Ad Sanitatem Investigandam Universitatis Helsinkiensis - URN:ISSN:2342-317X
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7685-1
http://hdl.handle.net/10138/335742
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Obesity is a complex global health concern, associated with biological, social, psychological, and environmental factors. Obesity increases the risk of comorbidities, such as cardiovascular diseases, type 2 diabetes, and forms of cancer. To reduce the global burden of obesity, we require further understanding of its determinants. Physical inactivity, unhealthy eating behaviors, and curtailed sleep have been associated with higher body weight. However, most studies have been unable to control for the confounding influences of genotype and early life environmental factors. This research project aimed to understand how physical activity (PA), eating, and sleep behaviors were associated with body mass index (BMI), adiposity, and metabolic health, independent of genotype and early environmental factors (together “familial” influences). I, together with the research group I belong to, secondarily tested how sleep associated with PA and eating behaviors, because an interconnection between these behaviors is plausible. To overcome confounding by familial factors, we investigated healthy (except for obesity) Finnish monozygotic (MZ) twin pairs (Studies I, II, III) who share personal factors (e.g., age, sex, and 100% of the DNA sequence) and have shared environmental factors during early life (e.g., in utero, family, and neighborhood environment). We also investigated same-sex dizygotic (DZ) twin pairs who share the same factors, except their segregating genes (only ~50% overlap). This thesis focused on twin pairs who varied strongly in BMI within pairs (BMI difference of at least 3 kg/m²). We screened 5,417 young adult (22–36 y) twin pairs from ten full birth cohorts to acquire 36 MZ and 46 same-sex DZ twin pairs discordant for BMI (∆BMI ≥ 3 kg/m²). A random sample of twin pairs (38 MZ and 31 same-sex DZ twin pairs) participated as BMI-concordant twin pairs (∆BMI < 3 kg/m²). This thesis incorporated three cross-sectional studies performed under natural conditions. Study I addressed the twins’ PA derived from self-reports and hip-worn actigraphy and cardiorespiratory fitness from spiroergometry, Study II investigated self-reported eating behaviors, and Study III assessed sleep behaviors acquired with questionnaires and wrist-worn actigraphy. All studies included clinical measurements of BMI, adiposity (e.g., adipose tissue mass and location), and metabolic health variables (e.g., insulin sensitivity, cholesterol, and inflammation). Study I found that in the MZ BMI-discordant twin pairs, the heavier co-twins took fewer steps daily, performed shorter daily moderate-to-vigorous intensity PA (MVPA), and reported less activity through sports, but no considerable differences appeared in other subjective and objective PA intensities (e.g., sedentary time, light PA) and categories (e.g., work, domestic PA). Higher daily steps and longer time spent in MVPA correlated with lower whole-body adipose tissue percentage, leptin concentration, and less insulin resistance, regardless of familial influences. MVPA further linked with lower low-density lipoprotein (LDL) cholesterol, and light PA negatively associated with high-sensitivity C-reactive protein concentration, indicating lower low-grade inflammation. Study II uncovered in MZ and DZ BMI-discordant twins that the heavier co-twins displayed higher disinhibited eating, binge-eating scores, body dissatisfaction, ate less frequently according to their needs (most ate more than they needed), and exhibited less flexible control, independent of DNA and shared environment. Leaner and heavier co-twins agreed frequently that heavier co-twins have unhealthier eating behaviors in general, and especially eat more food and fatty food. Negligible differences arose for feelings of hunger, eating restraint, eating due to external or emotional triggers, or self-reported dietary intake. Overeating behaviors and lack of control over eating associated with larger subcutaneous fat – and binge eating with intra-abdominal fat – but the strongest positive linear link was between body dissatisfaction and subcutaneous fat, regardless of familial effects. Optimal regulation of food intake correlated with lower subcutaneous fat and better insulin sensitivity, and flexible control linked with lower intra-abdominal and liver fat and LDL cholesterol. Study III observed in MZ BMI-discordant twins that the heavier co-twins reported shorter sleep, greater tiredness, more frequent and severe snoring, and a chronotype closer to eveningness, regardless of genotype and early life environment. Trivial differences emerged for sleep quality, insomnia, and sleep schedule, and for objectively measured sleep duration, latency, efficiency, and fragmentation. The larger the self-reported sleep debt (sleep duration minus sleep need), the higher the disinhibited eating and binge-eating scores. More snoring correlated with larger subcutaneous, intra-abdominal, and liver fat, whole-body adipose tissue proportion, LDL, and triglycerides. In all three studies, none of the behaviors (besides flexible control) differed substantially within BMI-concordant twin pairs. In conclusion, lower PA, a lack of control over eating, and detrimental sleep characteristics were associated with a higher BMI, larger adipose tissue storage, and poorer metabolic health, regardless of age, sex, and familial influences. The uncovered behaviors might be keys for interventions to prevent weight gain, promote weight loss, and benefit metabolic health.Lihavuus on moniuloitteinen, maailmanlaajuinen terveyshuoli. Suomessa noin neljännes väestöstä on lihavia. Lihavuus lukuisine liitännäissairauksineen kuormittaa terveydenhuoltoa, mutta lihavuussairauksien syntyyn vaikuttavat tekijät tunnetaan yhä puutteellisesti. Tässä väitöskirjassa tutkittiin liikunnan, syömisen ja nukkumisen yhteyttä kehon painoindeksiin (BMI), lihavuuteen ja aineenvaihduntaterveyteen. Kaksostutkimuksen avulla pystyttiin vakioimaan geneettiset ja perheen sisäiset tekijät ja täten tutkimaan paremmin lihavuussairauksien syntyyn vaikuttavia yksilöllisiä elintottumuksia. Tutkimusaineistona käytettiin terveitä suomalaisia samanmunaisia (monotsygoottisia, MZ) ja erimunaisia (ditsygoottisia, DZ) kaksospareja. Kaikki kaksosparikit olivat samaa sukupuolta ja luonnollisestikin saman ikäisiä. Samanmunaisilla kaksosilla geenien emäsjärjestys on sama, kun taas erimunaisilla kaksosilla keskimäärin 50 % emäsjärjestyksestä eroaa toisistaan. Sekä samanmunaisilla että erimunaisilla kaksosparikeilla elämän varhaisvaiheen ympäristötekijät (esimerkiksi kohdussa, perheessä ja ympäristössä) ovat samat. Tässä tutkielmassa keskityttiin etupäässä kaksospareihin, joilla oli suuret painoindeksin (body mass index, BMI) erot parin sisällä (BMI-ero: ∆BMI ≥ 3 kg/m²). Vertailun vuoksi tutkimukseen otettiin mukaan myös kaksospareja, joiden BMI on samalainen (∆BMI < 3 kg/m²). Jokainen kaksospari jaettiin painavampien ja kevyempien kaksosparikkien ryhmiin. Tutkimuksen lähtöaineistona oli kymmenen kaksossyntymäkohorttia (n = 5 417), jotka olivat iältään 22–36 -vuotta. Tästä aineistosta seulottiin 36 samanmunaista ja 46 erimunaista kaksosparia, joilla on eri BMI eli ovat eripainoisia. Vertailuaineistona toimi 38 samanmunaista ja 31 erimunaista samanpainoista kaksosparia. Väitöskirja koostuu kolmesta poikittaistutkimuksesta. Tutkimuksessa I havaittiin, että eripainoisissa kaksospareissa painavammat kaksosparikit ilmoittivat harrastavansa vähemmän urheilua ja heillä oli liiketunnistimella mitattuna vähemmän kohtuullisesti kuormittavaa tai rasittavaa liikuntaa. Tutkimuksessa II kävi ilmi, että painavammilla kaksosparikeilla oli enemmän vaikeuksia syömisen hallinnassa ja kehotyytymättömyyttä. Lisäksi heidän syömisensä oli vähemmän joustavaa ja he söivät usein tarvettaan enemmän. Kumpikin kaksonen oli samaa mieltä siitä, että painavampi kaksonen söi enemmän ruokaa, erityisesti rasvaista ruokaa. Tutkimuksessa III havaittiin, että painavammat kaksosparikit ilmoittivat nukkuvansa vähemmän, olevansa väsyneempiä, kuorsaavansa enemmän ja olevansa kevyempää kaksosparikkia useammin iltavirkkuja. Itse ilmoitetun univajeen (unen kesto vähennettynä unen tarpeella) havaittiin olevan yhteydessä hallitsemattoman syömisen ja ahmimiskäyttäytymisen pisteisiin. Missään tutkimuksessa ei havaittu huomattavia käyttäytymiseroja samanpainoisilla kaksospareilla. Johtopäätöksenä todetaan, että epäterveellisemmät elintavat olivat yhteydessä korkeampaan kehon painoindeksiin, suurempaan rasvakudosvarastoon ja heikompaan aineenvaihduntaterveyteen perimästä ja perhetekijöistä huolimatta. Ilmi tulleet käyttäytymismallit voivat olla keskeisiä tekijöitä lihavuuden torjuntatoimissa.
Subject: public Health
Rights: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
berntzen_bram_dissertation_2021.pdf 2.206Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record