Abstract

There is increasing evidence suggesting that cardiovascular diseases have an early origin, already beginning during fetal life and in childhood. The autonomic nervous system plays an important role in the pathophysiology of various cardiovascular manifestations and cardiac left ventricular structure is related to cardiovascular morbidity and mortality in adulthood. The aim of this thesis was to investigate associations between fetal and childhood growth and cardiovascular autonomic regulation as well as cardiac structure and function in a middle-aged general population. This thesis also aimed to examine the association between life course physical activity and cardiovascular autonomic regulation in midlife.

The study population was based on the prospective population-based Northern Finland 1966 Birth Cohort. This cohort has been followed from early gestation and frequent anthropometric measurements have been taken of the participants in infancy and childhood. At 46 years of age, 5861 participants underwent a comprehensive cardiometabolic examination, including an analysis of heart rate variability (n=5679), and in a subsample also an analysis of baroreflex sensitivity (n=2726) and an echocardiographic examination (n=1155).

The results revealed that a higher birth weight in males was related to reduced vagal regulation of heart rate in midlife, but birth weight did not have a substantial association with cardiac left ventricular structure or function in midlife. Early growth patterns, particularly earlier adiposity rebound and higher body mass index at adiposity peak and at adiposity rebound, were associated with reduced cardiovascular vagal regulation and modifications in cardiac structure in midlife. A high level of life course physical activity was independently related to increased cardiovascular vagal regulation in females in midlife, while in males this association was mediated by other lifestyle and health related factors.

In conclusion, this study indicates that early growth patterns are related to cardiovascular autonomic regulation and cardiac structure in the middle-aged population. Life course physical activity also contributes to cardiovascular autonomic regulation in midlife. These findings support the importance of early growth and life course physical activity on long-term cardiovascular health.

Tiivistelmä

Lisääntyvä näyttö viittaa sydän- ja verisuonisairauksien varhaiseen alkuperään jo ennen syntymää ja lapsuudessa. Sydämen autonomisella säätelyllä on tärkeä rooli erilaisten sydän- ja verisuonisairauksien ilmenemismuotojen patofysiologiassa ja sydämen vasemman kammion rakenne liittyy sydän- ja verisuonsairastavuuteen ja -kuolleisuuteen aikuisuudessa. Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli selvittää sikiö- ja lapsuusajan kasvun yhteyttä sydämen autonomiseen säätelyyn, rakenteeseen ja toimintaan keski-ikäisessä väestössä. Väitöskirjatyön tarkoituksena oli myös tutkia elinikäisen fyysisen aktiivisuuden ja keski-ikäisen sydämen autonomisen säätelyn välistä yhteyttä.

Tutkimuspopulaatio pohjautui Pohjois-Suomen syntymäkohorttiin 1966. Kohortin jäsenistä on tietoa alkuraskaudesta lähtien ja heistä on otettu toistuvia antropometrisia mittauksia imeväisiässä sekä lapsuudessa. 46-vuotiaana 5861 kohortin jäsentä osallistui kattavaan kardiometaboliseen kokonaisarvioon, johon sisältyi sykevaihtelun mittaus (n=5679) sekä osalla myös baroheijasteherkkyyden mittaus (n=2726) ja sydämen ultraäänitutkimus (n=1155).

Tutkimuksessa havaittiin, että miehillä suurempi syntymäpaino liittyi heikentyneeseen sydämen autonomiseen säätelyyn keski-iässä, mutta syntymäpainolla ei ollut olennaista yhteyttä sydämen vasemman kammion rakenteeseen tai toimintaan keski-iässä. Varhaislapsuuden kasvu, etenkin lapsuuden painoindeksin varhainen kääntyminen nousuun sekä korkeampi painoindeksi imeväisiässä ja lapsuudessa, liittyivät heikentyneeseen sydämen autonomiseen säätelyyn sekä sydämen rakenteellisiin muutoksiin keski-iässä. Korkea elinikäinen fyysinen aktiivisuus liittyi itsenäisesti suotuisampaan sydämen autonomiseen säätelyyn keski-ikäisillä naisilla, kun taas miehillä tämä yhteys ei ollut riippumaton muista elämäntapaan ja terveyteen liittyvistä tekijöistä.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että varhainen kasvu on yhteydessä sydämen autonomiseen säätelyyn ja rakenteeseen keski-ikäisessä väestössä. Myös elinikäinen fyysinen aktiivisuus vaikuttaa sydämen autonomiseen säätelyyn keski-iässä. Nämä havainnot tukevat varhaisen kasvun ja elinikäisen liikunnan merkitystä aikuisiän sydän- ja verisuoniterveyden kannalta.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Perkiömäki, N., Auvinen, J., Tulppo, M. P., Hautala, A. J., Perkiömäki, J., Karhunen, V., … Kiviniemi, A. M. (2016). Association between Birth Characteristics and Cardiovascular Autonomic Function at Mid-Life. PLOS ONE, 11(8), e0161604. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161604

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Perkiömäki, N., Auvinen, J., Tulppo, M. P., Ollila, M.-M., Junttila, J., Perkiömäki, J., … Kiviniemi, A. M. (2019). Childhood growth patterns and cardiovascular autonomic modulation in midlife: Northern Finland 1966 Birth Cohort Study. International Journal of Obesity, 43(11), 2264–2272. https://doi.org/10.1038/s41366-019-0333-0

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Korpela, N., Kaikkonen, K., Auvinen, J., Tulppo, M. P., Junttila, J., Perkiömäki, J., … Kiviniemi, A. M. (2020). Early Growth Patterns and Cardiac Structure and Function at Midlife: Northern Finland 1966 Birth Cohort Study. The Journal of Pediatrics, 221, 151-158.e1. https://doi.org/10.1016/j.jpeds.2020.03.007

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

4. Kiviniemi, A. M., Perkiömäki, N., Auvinen, J., Herrala, S., Hautala, A. J., Ahola, R., … Huikuri, H. V. (2016). Lifelong Physical Activity and Cardiovascular Autonomic Function in Midlife. Medicine & Science in Sports & Exercise, 48(8), 1506–1513. https://doi.org/10.1249/mss.0000000000000942

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version