Abstract Resistin was discovered in the year 2000. In the mouse, it was reported to be produced by adipocytes and to be linked with insulin resistance and obesity. Human resistin has been shown to be produced by leucocytes but the literature contains contradictory results on its association with obesity and type 2 diabetes. Aim of this study was to clarify the role of resistin in the human context especially in type 2 diabetes and atherosclerosis. The first study examined the possible association of human resistin gene variants with type 2 diabetes. The studied three variants were not associated with type 2 diabetes though they were demonstrated in the second study to be associated with the plasma resistin concentration. However, two gene variants were associated with the prevalence of cerebrovascular disease in subjects with type 2 diabetes. In the third work, the association of the plasma resistin level with the risk factors of atherosclerosis and early atherosclerosis measured with carotid artery intima-media thickness (IMT) were studied. Plasma resistin level was not associated with IMT independently from the known risk factors of atherosclerosis. However, resistin was associated with inflammatory markers highly sensitive CRP and the number of leucocytes whereas insulin resistance did not associate with resistin. In the fourth study, resistin expression in different leucocytes and its modulation, as well as the effect of resistin on monocyte adhesion to endothelium were evaluated. The novel discovery was that resistin is expressed in all the main leucocyte lineages, with monocytes and neutrophils exhibiting the highest relative mRNA and protein levels of resistin. Resistin expression was up-regulated by pro-inflammatory factors in the cells of both innate and adaptive immunity. The present results demonstrating that resistin increases adhesion and expression of some adhesion molecules support the hypothesis that resistin may be involved in the development of atherosclerosis. The above results indicate that resistin is widely produced by leucocytes and therefore may participate in inflammatory processes. Since it may be considered as an inflammatory cytokine, resistin may also influence the development of atherosclerosis. In the future, resistin could possibly be used as a marker of inflammation. / Tiivistelmä Vereen erittyvä uusi hormoni, resistiini, löydettiin vuonna 2000. Hiirellä resistiinin on havaittu erittyvän rasvasoluista ja sen on arveltu toimivan linkkinä lihavuuden ja insuliiniresistenssin välillä. Ihmisellä resistiinin tehtävä on toistaiseksi huomattavasti epäselvempi ja toisin kuin hiirellä ihmisen resistiinin korkein ilmentymistaso on valkosoluissa. Tämän väitöstutkimuksen tarkoituksena oli selvittää ihmisen resistiinin toimintaa ja erityisesti sen liittymäkohtia tyypin 2 diabetekseen ja ateroskleroosiin. Ensimmäisessä osatyössä on selvitetty resistiini-geenin nukleotidimuuntelun yhteyttä tyypin 2 diabetekseen ja siihen liittyviin tekijöihin diabetespotilasaineistossa. Resistiinin geenimuuntelu ei tulosten perusteella ole yhteydessä tyypin 2 diabetekseen, vaikka sillä näyttääkin olevan vaikutusta plasman resistiini-pitoisuuteen, mikä havaittiin toisessa osatyössä. Geenimuuntelulla oli havaittavissa yhteyttä aivovaltimosairauteen. Kolmannessa osatyössä plasman resistiinipitoisuuden yhteyttä valtimonkovettumatautiin ja sen riskitekijöihin tutkittiin Pohjois-Pohjanmaalta kerätyssä aineistossa (n = 525). Plasman resistiinipitoisuudella ei havaittu itsenäistä yhteyttä kaulavaltimonseinämänpaksuuteen, joka kuvastaa alkuvaiheen valtimokovettumataudin tasoa. Tulehdukselliset merkit kuten veren valkosolujen määrä ja plasman CRP-pitoisuus liittyivät suurentuneeseen plasman resistiinipitoisuuteen mutta insuliiniresistenssimuuttujat eivät. Neljännessä osatyössä tutkittiin resistiinin ilmentymistä. Resistiinin havaittiin ilmentyvän kaikissa keskeisissä valkosolutyypeissä ja lisäksi tulehdustekijät lisäsivät sen tuottoa. Erityisesti neutrofiileissä ja monosyyteissä resistiinin ilmentymistasot olivat korkeita. Endoteelisoluilla selvitettiin resistiinin vaikutuksia ateroskleroosiin liittyviin muutoksiin. Resistiini lisäsi monosyyttien kiinnittymistä endoteelisoluihin, mikä on tyypillinen ilmiö varhaiselle ateroskleroosille. Tämän työn tulosten perusteella ihmisen resistiinillä ei ole merkittävää yhteyttä insuliiniresistenssiin ja tyypin 2 diabetekseen. Sen sijaan havainto resistiinin ilmentymisestä useammissa valkosolutyypeissä, kuin mitä aikaisemmin on raportoitu, ja yhteys tulehdustekijöihin osoittaa, että ihmisen resistiinin toiminta liittyy tulehdustiloihin. Resistiini aiheuttaa myös endoteelisoluissa samanlaisia ateroskleroosille altistavia muutoksia kuin muutkin tulehdustekijät. Tulevaisuudessa plasman resistiini-pitoisuutta voidaan mahdollisesti käyttää tulehdustilojen arvioinnissa.

Abstract Type 2 diabetes can be prevented if the impaired glucose tolerance is found. Oral glucose tolerance test is needed in clinical practise for that but it is expensive and inconvenient. Obesity, hypertension, dyslipidemia and hypertension in pregnancy are factors often found in persons with type 2 diabetes. When there are more than one factor in same person the risk of type 2 diabetes multiplies. The purpose of this study was to investigate the prevalence of abnormal glucose metabolism and risk factors of type 2 diabetes in middle aged Finnish population in Savitaipale municipality and develop a method to screen abnormal glucose metabolism in primary health care. It was also studied the correlation of blood pressure and body mass index during pregnancy and abnormal glucose metabolism in later life. The study population was 1561 people born 1933–1956. 77,5% participated and 1097 people of them not having known abnormal glucose metabolism were taken to the cross-sectional study to develop the screening method. All 325 women who have had childbirth and files of that were taken to the prospective pregnancy cohort study. Information was collected with interview, measurements, laboratory research and from childbirth files. According the World Health Organisation criteria 1999 the prevalence of diabetes was 8,7% in men and 7,4% in women, previously undiagnosed 3,9% and 3,1%. Every fourth had abnormal glucose metabolism (men 23,2%, women 23,5%). The prevalence of obesity, hypertension, use of long-term antihypertensive medication and dyslipidemia (only in women) was higher among those, who had abnormal glucose metabolism. Logistic models were made for the classified risk factors. The model (AUC 0.718 for men, 0.761 for women) containing age, gender, waist circumference, systolic blood pressure and use of long-term antihypertensive medication was as good as model containing in addition family history of diabetes, smoking habits, serum lipids and long-term use of lipid lowering medication. Risk score tables were made from classified risk factors to evaluate the probability of the abnormal glucose metabolism. The blood pressure level and body mass index in pregnancy correlated independently with abnormal glucose metabolism in later life, blood pressure also adjusted with body mass index. Hypertension in pregnancy or after delivery correlated with abnormal glucose metabolism adjusted with body mass index. Hypertension in pregnancy doubled the risk of abnormal glucose metabolism in later life adjusted for body mass index in pregnancy and hypertension in later life. This information is important in prevention of type 2 diabetes. / Tiivistelmä Tyypin 2 diabetesta voidaan estää, mikäli heikentynyt glukoosinsieto tunnistetaan. Siihen tarvitaan glukoosirasituskoetta, jota on pidetty kalliina ja hankalana toteuttaa. Lihavuus, kohonnut verenpaine, dyslipidemia ja raskausdiabetes ovat tyypin 2 diabeteksen riskitekijöitä ja niiden ryvästyminen samaan henkilöön lisää diabetekseen sairastumisen todennäköisyyttä. Tyypin 2 diabeteksen riskitekijöiden ja poikkeavan glukoosiaineenvaihdunnan määrää ja raskauden aikaisen verenpaineen yhteyttä myöhemmin ilmaantuvaan poikkeavaan glukoosiaineenvaihduntaan tutkittiin 1933–1956 syntyneessä savitaipalelaisessa väestössä. Tavoitteena oli kehittää perusterveydenhuoltoon soveltuva poikkeavan glukoosiaineenvaihdunnan seulontamenetelmä. Kohdejoukosta (n = 1561) osallistui 77,5 %, joista 1097:llä henkilöllä ei tiedetty olevan diabetesta. Heistä kerättiin tietoa haastattelulla, mittauksilla ja laboratoriotutkimuksilla sekä äitiysneuvolakorteista. Raskausaineistoon ja takenevaan kohorttitutkimukseen otettiin kaikki ne 325 naista, myös diabeetikot, joista raskaudesta oli tiedot käytettävissä. Diabetesta sairasti 8,7 % miehistä ja 7,4 % naisista, aiemmin diagnosoimattomia oli 3,9 % ja 3,1 %. Poikkeava glukoosiaineenvaihdunta oli joka neljännellä. Lihavuutta, kohonnutta verenpainetta, verenpainelääkkeen käyttöä ja naisilla dyslipidemiaa oli enemmän niillä, joilla oli poikkeava glukoosiaineenvaihdunta. Tutkimuksessa luotiin luokitelluista muuttujista logistisia malleja. Malli, johon muuttujiksi valittiin ikä, sukupuoli, vyötärön ympärys, systolinen verenpaine ja verenpainelääkkeen käyttö, todettiin yhtä hyväksi (miesten ROC -käyrän AUC 0.718, naisten 0.761) ennustamaan heikentynyt glukoosinsieto ja diabetes kuin malli, johon lisäksi valittiin suvun diabetes, tupakointi, rasva-arvoja ja lipidilääkityksen käyttö. Muuttujista tehtiin taulut, joista voi nähdä poikkeavan glukoosiaineenvaihdunnan todennäköisyyden. Raskauden aikainen verenpaine ja painoindeksi olivat yhteydessä myöhemmin ilmaantuvaan poikkeavaan glukoosiaineenvaihduntaan, samoin loppuraskauden verenpaine painoindeksillä vakioituna. Raskaudessa todettu kohonnut verenpaine oli, mutta raskauden aiheuttama kohonnut verenpaine ei ollut, yhteydessä myöhemmin ilmaantuvaan poikkeavaan glukoosiaineenvaihduntaan painoindeksistä riippumatta, samoin loppuraskauden diastolinen verenpaine seulonnan diastolisesta verenpaineesta riippumatta. Raskaudessa tai sen jälkeen todettu kohonnut verenpaine kaksinkertaisti poikkeavan glukoosiaineenvaihdunnan riskin loppuraskauden painoindeksistä tai seulonnassa todetusta kohonneesta verenpaineesta riippumatta. Kahdella helposti mitattavalla muuttujalla voidaan päätellä glukoosirasituskokeen tarve. Diabetesta ehkäistäessä on tärkeä tietää, että raskauden kohonnut verenpaine ja ylipaino lisäävät myöhempää poikkeavaa glukoosiaineenvaihduntaa.

Abstract Metabolic syndrome is a constellation of metabolic abnormalities including abdominal obesity, glucose intolerance, insulin resistance, hypertension and dyslipidemia. Metabolic syndrome increases the risk of cardiovascular diseases and type 2 diabetes mellitus. A unifying pathophysiological mechanism behind these abnormalities has not been detected. The prevalence of cardiovascular diseases and type 2 diabetes mellitus is increasing all over the world. It is important to identify the factors contributing to these diseases. The aim of this thesis was to study how the peptide hormone resistin is associated with metabolic syndrome and find out whether intrauterine growth restriction predisposes to adverse changes in lipid and glucose metabolism and peptide hormones in a rat model. Resistin is secreted mainly from macrophages in humans. It possesses proinflammatory properties. Controversial results about its role on obesity, insulin resistance and metabolic syndrome have been reported. In the first study of this thesis, resistin levels were measured from 1500 Finnish subjects in the cross-sectional Health 2000 study. Higher resistin levels were detected in subjects fulfilling the criteria for metabolic syndrome compared to subjects without metabolic syndrome. Resistin was associated with several components of metabolic syndrome. Data derived from epidemiological studies show that low birth weight is associated with an increased risk for chronic diseases in adulthood. A rat model of intrauterine growth restriction was created. In the second study, unfavorable changes in the peptide hormones resistin and adiponectin were detected that may predispose rats to subsequent insulin resistance. In addition to intrauterine growth restriction, the effect of postnatal fructose-rich diet was explored in the third study. Intrauterine growth restriction and postnatal fructose diet decreased body weight and induced adverse changes in lipid and glucose metabolism in offspring. However, fetally growth-restricted rats were not more susceptible to the adverse effect of fructose diet. In conclusion, this study demonstrates that resistin is associated with metabolic syndrome and is increased by intrauterine growth restriction. Restricted maternal diet during pregnancy influences weight and lipid metabolism in rat offspring. / Tiivistelmä Metaboliseksi oireyhtymäksi kutsutaan sydän- ja verisuonitautien sekä tyypin 2 diabeteksen riskitekijöiden kasaumaa. Näitä riskitekijöitä ovat keskivartalolihavuus, heikentynyt glukoosin sieto, insuliiniresistenssi, korkea verenpaine sekä rasva-aineenvaihdunnan häiriöt, erityisesti korkea triglyseridipitoisuus ja matala HDL-taso. Näiden tekijöiden taustalta ei ole löydetty selkeää yhdistävää mekanismia. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli tutkia resistiinin yhteyttä metaboliseen oireyhtymään sekä selvittää, altistaako raskauden aikainen aliravitsemus ja siihen liittyvä alhainen syntymäpaino häiriöille rasva- ja glukoosiaineenvaihdunnassa sekä peptidihormoneissa rotalla. Resistiini erittyy ihmisellä pääasiassa tulehdussoluista, erityisesti makrofageista. Sillä on todettu olevan tulehdusta edistäviä vaikutuksia. Resistiinin yhteydestä lihavuuteen, insuliiniresistenssiin ja metaboliseen oireyhtymään on julkaistu ristiriitaisia tuloksia. Väitöskirjan ensimmäisessä osatyössä plasman resistiinipitoisuudet määritettiin 1500 suomalaiselta poikkitieteellisessä Terveys 2000 -tutkimuksessa. Havaittiin, että resistiinipitoisuudet olivat korkeammat niillä tutkimushenkilöillä, joilla oli metabolinen oireyhtymä verrattuna henkilöihin, joilta oireyhtymä puuttui. Epidemiologisissa tutkimuksissa on havaittu, että alhainen syntymäpaino on yhteydessä korkeampaan riskiin sairastua moniin kroonisiin sairauksiin, kuten sydän- ja verisuonitauteihin aikuisiässä. Toisessa ja kolmannessa osatyössä tutkittiin rottamallissa raskauden aikaisen ravintorajoituksen vaikutusta jälkeläisten kasvuun, rasva- ja sokerimetaboliaan sekä peptidihormoneihin. Toisessa osatyössä todettiin, että rajoitettu ravinto raskauden aikana aiheutti haitallisia muutoksia resistiini- ja adiponektiinipitoisuuksissa altistaen jälkeläiset insuliiniresistenssille. Kolmannessa osatyössä tutkittiin lisäksi syntymänjälkeisen fruktoosipitoisen ravinnon vaikutuksia. Raskauden aikaisen aliravitsemuksen ja fruktoosiravinnon vaikutuksesta rotat olivat aikuisena pienempiä ja niillä havaittiin häiriöitä rasva- ja sokeriaineenvaihdunnassa. Tutkimus osoittaa, että korkea plasman resistiini-pitoisuus liittyy metaboliseen oireyhtymään. Lisäksi voidaan todeta, että rajoitettu ravinto raskauden aikana aiheuttaa rotalla korkeamman resistiini-pitoisuuden lisäksi muutoksia painossa ja rasva-aineenvaihdunnassa.