Abstract

Childhood fractures are common injuries, but the underlying risk factors arising from the prenatal environment or genetics are not well studied. It is not clear why certain children, without bone-affecting diseases, suffer a larger number of fractures than others. The external reasons, such as hobbies and nutritional issues, explain only part of the difference, particularly among young children.

Maternal smoking and alcohol consumption during pregnancy are known to cause detrimental effects to the developing fetus. The purpose of this study is to investigate the possible association of these habits with childhood fractures. In addition, the birth weight and birth length of a child have also been shown to reflect the intrauterine conditions; therefore, the association of these parameters to the pediatric fractures was evaluated in this thesis. We also aimed to examine whether there would be genetic loci associated with fractures in children before school age by using a genome-wide association study.

The study material included the Northern Finland Birth Cohort 1986, which is a comprehensive pregnancy-birth cohort that includes all women with the expected date of delivery between July 1985 and June 1986, and their live-born offspring from the two northernmost provinces of Finland. The fracture data was acquired from the National Hospital Discharge Register.

We found that maternal smoking during pregnancy was associated with 1.83-fold (95% CI 1.06–3.02) increase and the prenatal alcohol consumption was associated with 2.22-fold (CI 1.09–4.12) increase in the offspring’s risk of suffering an inpatient treated bone fracture before school age. We did not find a significant association between the fracture risk and birth weight or birth length. The genome-wide association study (GWAS) revealed one genetic locus (SNP rs112635931) with significant association (p = 7.28x10^-9) to fractures and six loci with suggestive association.

Tiivistelmä

Murtumat ovat yleisiä vammoja lapsuudessa, mutta niiden genetiikasta tai raskaudenaikaisista olosuhteista johtuvat taustatekijät ovat huonosti tunnettuja. On epäselvää, miksi osa luustoltaan terveistä lapsista murtaa luunsa useammin kuin toiset. Vaikka lapsuuden murtumariskiin vaikuttavat mm. ravitsemus ja harrastukset, eivät ulkoiset tekijät kuitenkaan täysin selitä eroa etenkään pienillä lapsilla.

Äidin raskaudenaikaisen tupakoinnin ja alkoholin käytön tiedetään aiheuttavan kehittyvälle sikiölle vakavia haittoja. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, onko äidin raskaudenaikaisella tupakoinnilla tai alkoholin käytöllä yhteyttä lapsuusajan murtumiin. Syntymäpainon ja -pituuden on myös havaittu heijastavan kohdunsisäisiä olosuhteita, joten myös näiden parametrien yhteyttä lapsuusajan murtumiin tutkittiin. Halusimme myös selvittää genomin laajuisella assosiaatioanalyysilla, löytyykö aineistosta lapsuusajan murtumiin assosioituvia geneettisiä lokuksia.

Tutkimuksen aineistona käytettiin Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1986:sta, joka sisältää kaikki Oulun ja Lapin läänin alueella asuneet naiset, joiden laskettu aika oli heinäkuun 1985 ja kesäkuun 1986 välillä, sekä heidän elävänä syntyneet jälkeläisensä. Murtumatiedot saatiin terveydenhuollon hoitoilmoitusrekisteristä.

Tutkimustemme tulosten valossa äidin raskaudenaikainen tupakointi assosioitui 1.83-kertaiseen (95% CI 1.06–3.02) murtumariskiin ja alkoholinkäyttö 2.22-kertaiseen (CI 1.09–4.12) murtumariskiin alle kouluikäisillä lapsilla. Lapsen syntymäpainolla ja -pituudella ei havaittu tilastollisesti merkitsevää yhteyttä murtumiin. Genomin assosiaatioanalyysi paljasti yhden geneettisen lokuksen (SNP rs112635931), joka assosioitui merkitsevästi (p = 7.28x10^-9) lapsuuden murtumiin ja kuusi lokusta, jotka eivät yltäneet tilastolliseen merkitsevyyteen, mutta viittasivat mahdolliseen yhteyteen.

Osajulkaisut / Original papers

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

1. Parviainen, R., Auvinen, J., Pokka, T., Serlo, W., & Sinikumpu, J.-J. (2017). Maternal smoking during pregnancy is associated with childhood bone fractures in offspring – A birth-cohort study of 6718 children. Bone, 101, 202–205. https://doi.org/10.1016/j.bone.2017.05.007

2. Parviainen, R., Skarp, S., Korhonen, L., Serlo, W., Männikkö, M., & Sinikumpu, J.-J. (2020). A single genetic locus associated with pediatric fractures: A genome-wide association study on 3,230 patients. Experimental and Therapeutic Medicine, 20(2), 1716–1724. https://doi.org/10.3892/etm.2020.8885

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Parviainen, R., Auvinen, J., Serlo, W., Järvelin, M.-R., & Sinikumpu, J.-J. (2020). Maternal alcohol consumption during pregnancy associates with bone fractures in early childhood. A birth-cohort study of 6718 participants. Bone, 137, 115462. https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115462