Abstract Atrial fibrillation (AF) is a common arrhythmia in the clinical setting with a population prevalence of 1–2%. AF significantly increases the risk of stroke and death, worsens coexistent heart diseases and may leave the patient with disabling symptoms. The treatment of AF consists of the control of the underlying conditions, prevention of complications and symptom relief by controlling heart rate (rate control) or by targeting normal rhythm (rhythm control), with the latter achieved either by antiarrhythmic drug (AAD) therapy or catheter ablation (CA). Ablation therapy has generally been applied and studied after failure of AAD therapy. The aim of this study was to evaluate the safety and efficacy of first-line CA in AF. The other objectives were to assess the safety of continuous warfarin therapy during CA and to identify prognostic markers for treatment outcome. A meta-analysis of all randomised studies and a secondary analysis of one randomised study comparing CA and AAD as first-line therapy were performed. In the first study, ablation therapy reduced AF recurrences more than AAD therapy (HR 0.63) when provided as first-line therapy; the rate of complications was similar with both therapies. Some of the complications of ablation therapy were more serious than those encountered with AADs. The second study revealed that the antiarrhythmic efficacy of ablation therapy was more durable. In the third study, the efficacies of continuous and interrupted warfarin therapy were compared in 228 procedures; both strategies were found to be equally safe during a three month follow-up. Furthermore, an analysis of 2317 AF episodes revealed a new electrocardiographic feature at AF initiation, which was associated with AF relapse after the initiation of therapy. Finally, a thorough echocardiographic examination was performed in 49 patients prior to ablation therapy. Mild diastolic dysfunction was associated with AF recurrence. In conclusion, CA was more effective as a first-line therapy than AADs but may cause more severe complications. Continuous warfarin therapy was found to be safe during CA. New electrocardiographic and echocardiographic markers for treatment outcome were recognised. / Tiivistelmä Eteisvärinä on yleinen rytmihäiriö, jonka esiintyvyys väestössä on 1–2 % luokkaa. Eteisvärinä lisää merkittävästi kuolleisuutta ja aivoinfarktiriskiä, vaikeuttaa muiden sydänsairauksien oireita ja saattaa aiheuttaa invalidisoivia oireita. Eteisvärinän hoito keskittyy liitännäissairauksien hoitoon ja komplikaatioiden estoon sekä oireiden lievitykseen joko syketaajuutta säätämällä (sykkeenhallinta) tai pyrkimällä normaaliin rytmiin (rytminhallinta). Rytminhallinnassa käytetään yleisesti joko rytmihäiriölääkkeitä tai katetriablaatiohoitoa. Eteisvärinän katetriablaatiota on useimmiten käytetty ja tutkittu tilanteessa, jossa rytmihäiriölääkitys on osoittautunut tehottomaksi. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli arvioida eteisvärinän katetriablaatiohoidon tehoa ja turvallisuutta ensilinjan hoitona. Muina tavoitteina oli katetriablaation turvallisuuden arviointi jatkuvan varfariinihoidon aikana sekä löytää uusia katetriablaatiohoidon tehoa ennustavia tekijöitä. Teimme meta-analyysin kaikista randomisoiduista tutkimuksista ja sekundaarisen analyysin yhdestä randomisoidusta tutkimuksesta, jotka vertasivat rytmihäiriölääke- ja katetriablaatiohoitoa ensilinjan hoitona. Ensimmäisessä työssä ablaatiohoito esti eteisvärinän uusiutumista tehokkaammin (riskisuhde 0.63), eikä komplikaatioiden yleisyydessä ollut eroa hoitojen välillä. Jotkut ablaatiohoitoon liittyvät komplikaatiot olivat kuitenkin luonteeltaan vakavampia kuin lääkehoidossa. Ablaatiohoidon eteisvärinää estävä vaikutus todettiin pidempikestoiseksi toisessa työssämme. Kolmannessa työssä vertasimme jatkuvaa ja tauotettua varfariinihoitoa 228 ablaatiotoimenpiteen aikana. Molemmat lähestymistavat osoittautuivat yhtä turvallisiksi 3 kuukauden seuranta-aikana. Analysoimme edelleen 2317 eteisvärinäkohtausta ja löysimme osalla potilaista uuden eteisvärinäkohtauksen alkuun liittyvän ominaisuuden, joka oli yhteydessä rytminhallinnan tehottomuuteen. Lisäksi teimme 49 potilaalle laajan sydämen ultraäänitutkimuksen ennen katetriablaatiotoimenpidettä. Diastolisen dysfunktion havaittiin olevan yhteydessä eteisvärinän uusiutumiseen. Yhteenvetona totesimme että katetriablaatiohoito on rytmihäiriölääkehoitoa tehokkaampaa ensilinjan hoitona, mutta siihen mahdollisesti liittyvät komplikaatiot olivat luonteeltaan hankalampia. Jatkuva varfariinihoito todettiin turvalliseksi katetriablaation yhteydessä. Löysimme lisäksi sydänsähkökäyrästä ja sydämen ultraäänitutkimuksesta uusia hoidon tehoa ennustavia tekijöitä.

Abstract The incidence of sudden cardiac death (SCDs) in the western countries is 50 – 100 in a population of 100,000. The most common disease causing SCDs is coronary heart disease. A large proportion of the victims are unaware of the underlying cardiac disease or only mildly symptomatic. Many SCDs could be prevented with therapies targeted to the underlying cardiac disease and with implantable cardioverter defibrillators. However, current protocols identify only patients at highest risk and only a minority of SCDs occur in this group. Thus, markers for identifying subjects at risk for SCD are needed. The aim of this thesis was to study the roles of abnormalities in the electrocardiogram (ECG), obesity, and diabetes in SCD risk stratification. The prevalence and prognostic significance of the location of QRS transition zone (the chest lead in the ECG in which R wave amplitude ≥ S wave amplitude) and abnormal P terminal force in lead V1 of the ECG were assessed. In addition, the value of ECG abnormalities in SCD risk stratification in subjects with different relative weights were studied. These topics were assessed in a cohort of 10,000 middle-aged Finnish subjects followed over 30 years from national registers. Delayed QRS transition (occurring at V4 or leftwards) occurred in 16.4% of subjects and a markedly delayed QRS transition (at V5 or leftwards) occurred in 1.3% of subjects. Delayed QRS transition was associated with an increased risk of death and SCD and the risk of SCD was over 1.5-fold among those with markedly delayed QRS transition. An abnormal PTF (≥ 0.04mm∙s) was present in 4.8% of subjects and a markedly abnormal PTF (≥ 0.06mm∙s) in 1.2% of subjects. A markedly abnormal PTF was associated with an almost 2-fold risk of death and atrial fibrillation, but it did not predict SCDs. Both obesity and diabetes were associated with an increased risk of SCD, but the proportion of SCDs of all cardiac deaths did not increase in subjects with either of these conditions. ECG abnormalities provided most value in SCD risk stratification among normal weight subjects with a low level of risk factors. Overall, these studies provide information on the predictive value of some ECG risk markers and cardiovascular risk factors. However, the definite role of these risk markers in predicting the risk of SCD in general population at an individual level remains indecisive. / Tiivistelmä Sydänperäisten äkkikuolemien ilmaantuvuus länsimaissa on 50 – 100 tapausta 100000 ihmisen väestössä vuodessa. Suurin osa näistä kuolemista kohdistuu henkilöihin, joilla ei ole todettu sydänsairautta tai jotka ovat vähäoireisia. Yleisin sydänperäisen äkkikuoleman taustasairaus on sepelvaltimotauti. Näitä kuolemia voidaan ehkäistä sydänsairauksien hoidolla ja rytmihäiriötahdistimilla, mutta vain suurimman riskin potilaat tunnistetaan nykymenetelmin. Toimivia riskimarkkereita tarvitaan, jotta lisää potilaita saataisiin prevention piiriin. Tämän tutkimuksen tavoite oli tutkia 12-kytkentäisestä EKG:sta määritettävien QRS-transitioalueen (rintakytkentä, jossa R-aallon amplitudi ≥ S-aallon amplitudi) ja poikkeavan P terminal forcen (PTF) yleisyyttä ja yhteyttä sydänperäisiin äkkikuolemiin. Lisäksi tavoitteena oli tutkia lihavuuden ja diabeteksen vaikutusta sydänperäisen äkkikuoleman riskiin ja EKG-muutosten ennustearvoa eri painoisilla henkilöillä sydänperäisen äkkikuoleman riskiarviossa. Tutkimusaineistona käytettiin yli 10000:n keski-ikäisen suomalaisen väestökohorttia, jota seurattiin kansallisista rekistereistä. QRS-transitio tapahtui myöhään (V4:ssä tai siitä vasemmalle) 16.4 %:lla tutkituista ja huomattavan myöhään (V5:ssä tai siitä vasemmalle) 1.3 %:lla tutkituista. Myöhäinen QRS-transitio liittyi kuoleman ja sydänperäisen äkkikuoleman riskiin. Sydänperäisen äkkikuoleman riski oli yli 1.5-kertainen henkilöillä, joilla oli huomattavan myöhäinen QRS-transitio. Poikkeava PTF (≥ 0.04 mm∙s) todettiin 4.8 %:lla väestöstä ja huomattavan poikkeava PTF (≥ 0.06 mm∙s) 1.2 %:lla väestöstä. Huomattavan poikkeavaan PTF:en liittyi lähes kaksinkertainen kuoleman ja eteisvärinän riski, mutta ei äkkikuolemariskiä. Lihavuuteen ja diabetekseen liittyi kohonnut sydänperäisen äkkikuoleman riski. Toisaalta lihavilla ja diabeetikoilla myös ei-äkillisten sydänkuolemien riski oli suurentunut, eikä äkillisten kuolemien osuus sydänkuolemista korostunut. Sydänperäisen äkkikuoleman riskiin liitetyt EKG-muutokset paransivat riskiarviota eniten normaalipainoisilla henkilöillä, joilla oli vähemmän sydän- ja verisuonitautien riskitekijöitä. Kokonaisuutena nämä tutkimukset luovat uutta tietoa EKG-riskimarkkereista, lihavuudesta ja diabeteksesta sydänperäisen äkkikuoleman riskiarviossa. Näiden biomarkkereiden lopullinen rooli yksilötasolla perusväestössä vaatii kuitenkin vielä lisätutkimuksia.

Abstract Left ventricular hypertrophy (LVH), a common complication of elevated blood pressure (BP), is a risk factor for cardiovascular (CV) morbidity and mortality. Adiponectin has been shown to have cardioprotective effects and is inversely associated with LVH. BP can be measured at a clinical visit, as a momentary value. Ambulatory blood pressure (APB) measurement (ABPM) is a method of repeated BP measurements through a defined period, targeted to evaluate the circadian BP profile. High BP and ABPM have been shown to be associated with LVH and left ventricular diastolic dysfunction (LVDD). A high sodium intake has been associated with elevated BP and adverse CV outcome. The aim of this study was to investigate the associations between adiponectin and left ventricular mass index (LVMI), a measure of LVH, ABPM and the development of LVDD during long-term follow-up, ABPM and the change in LVMI during long-term follow-up, and the role of dietary sodium intake in the incidence of AF. Adiponectin has been shown to have vasoprotective, anti-inflammatory and cardioprotective effects. Hypoadiponectinemia has been associated with hypertension, coronary artery disease (CAD) and LVH. In this study, adiponectin levels were inversely associated with LVMI, even after adjustment with conventional risk factors of LVH, in a fairly large sample of middle-aged subjects. Elevated BP and pulse pressure (PP) have been associated with echocardiographic measures of LVDD. In this study, the association between APBM and the development of LVDD during a 20-year follow-up was evaluated. Ambulatory PP (APP) was shown to independently associate with the development of LVDD, even after adjustment with conventional risk factors of LVDD. APBM has been associated with LVH in cross-sectional assessments and has also been shown to have predictive value in future LVMI or LVH. In a few studies the predictive value of APP in future LVMI was observed. In the present study, an increase in APP was shown to predict the change in LVMI during long-term follow-up. In this study, the association between dietary sodium intake and the incidence of AF was evaluated. A high sodium intake predicted the occurrence of AF, which is a novel finding. In conclusion, this study offers novel findings about predictive factors in the entity of cardiac remodelling. / Tiivistelmä Vasemman kammion hypertrofia on yleinen kohonneen verenpaineen seuraus ja sen on todettu olevan sydän- ja verisuonitapahtumien riskitekijä. Adiponektiinin on osoitettu suojaavan vasemman kammion hypertrofialta. Ambulatorinen verenpaineen mittaus on menetelmä, jossa verenpaine mitataan määritellyllä ajanjaksolla toistuvasti, mikä antaa kuvan verenpaineesta vuorokauden eri jaksoissa. Kohonneella ambulatorisella verenpaineella on osoitettu olevan yhteys vasemman kammion hypertrofiaan sekä vasemman kammion diastoliseen vajaatoimintaan. Runsas natriumin saanti on yhteydessä kohonneeseen verenpaineeseen sekä sydän- ja verisuonisairauksiin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää yhteyksiä adiponektiinin ja vasemman kammion massaindeksin välillä, ambulatorisen verenpaineen ja vasemman kammion diastolisen vajaatoiminnan kehittymisen välillä, ambulatorisen verenpaineen ja vasemman kammion massaindeksin muutoksen välillä sekä natriumin saannin ja eteisvärinän ilmaantuvuuden välillä. Adiponektiinilla on todettu olevan suotuisia vaikutuksia verisuonistoon, tulehdusreaktion hillintään sekä sydänlihakseen. Matalan adiponektiinitason on osoitettu olevan yhteydessä verenpainetautiin, sepelvaltimotautiin sekä vasemman kammion hypertrofiaan. Tässä tutkimuksessa adiponektiinihormonilla osoitettiin olevan käänteinen yhteys vasemman kammion massaindeksiin, vaikka perinteiset riskitekijät otettiin huomioon. Kohonneella verenpaineella sekä pulssipaineella on osoitettu olevan yhteys vasemman kammion diastoliseen vajaatoimintaan. Tässä tutkimuksessa arvioitiin ambulatorisen verenpaineen merkitystä vasemman kammion diastolisen vajaatoiminnan kehittymisessä. Ambulatorinen pulssipaine osoittautui riskitekijäksi, vaikka perinteiset riskitekijät otettiin huomioon. Ambulatorisella verenpaineella ja pulssipaineella on osoitettu olevan yhteys vasemman kammion hypertrofiaan poikkileikkaustutkimuksissa ja seurantatutkimuksissa. Tässä tutkimuksessa ambulatorisen pulssipaineen nousun havaittiin ennustavan vasemman kammion massaindeksin kasvua pitkäaikaisseurannassa. Tässä tutkimuksessa korkean natriumin saannin todettiin olevan yhteydessä lisääntyneeseen eteisvärinän ilmaantuvuuteen. Tätä yhteyttä ei ole aiemmin todettu muissa tutkimuksissa. Tässä tutkimuksessa löydettiin uusia riskitekijöitä sydämen patologisiin ilmentymiin liittyen.

Abstract Obesity, insulin resistance, type 2 diabetes (T2D) and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) form a dangerous quartet which threatens human health all over the world. About 25% of adults around the world have NAFLD, which poses risks for cardiovascular and metabolic well-being and may develop into liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Apart from lifestyle modification, treatment options for NAFLD are scarce. This thesis presents atrial fibrillation (AF) as a new complication of NAFLD among general population of 958 individuals aged 40-60 years participating in the OPERA study. Even after multiple-adjustments for confounding factors, ultrasound-based NAFLD predicted the development of AF during about 16 years of follow-up. Moreover, the association between AF and liver fibrosis in 76 individuals aged 64-82 years in a cross-sectional setting is presented. The thesis also shows that individuals with metabolic syndrome (MetS), with or without NAFLD, are at increased risk of cardiovascular events, T2D and the increase of left ventricular mass index in a study population of 958 individuals aged 40-60 years during a 20-year follow-up. In other words, NAFLD without MetS does not seem to expose to these three cardiometabolic complications. The thesis also shows that rifampicin-activated pregnane X receptor (PXR), a member of the nuclear receptor superfamily of ligand-activated transcription factors with several endobiotic and xenobiotic activators, increases serum levels of cholesterol, phospholipids and certain fatty acids, assessed by nuclear magnetic resonance metabolomics technique, in a randomized, open, placebo-controlled trial among 34 young and healthy individuals. These serum lipids are considered toxic lipids and capable of transforming hepatosteatosis into steatohepatitis and even more severe forms of NAFLD. Moreover, rifampicin-activated PXR has no effect on serum triglycerides, that are non-toxic lipids, or triglyceride accumulation in the liver, assessed by magnetic resonance imaging, in 15 young and healthy individuals. In conclusion, this thesis advances the knowledge in the pathogenesis, lipid metabolism, complications and heterogeneous nature of NAFLD. These may have implications for patient care and follow-up. / Tiivistelmä Maailmanlaajuisesti noin 25% täysi-ikäisistä henkilöistä sairastaa alkoholinkäyttöön liittymätöntä rasvamaksaa. Sen tiedetään altistavan sydän- ja verisuonisairauksille, aineenvaihduntahäiriöille, maksakirroosille ja jopa maksasyövälle, mutta elämäntapahoitoa lukuun ottamatta hoitomahdollisuudet ovat toistaiseksi vähäisiä. Tässä väitöskirjassa osoitetaan ensimmäistä kertaa alkoholinkäyttöön liittymättömän rasvamaksan ennustavan itsenäisesti eteisvärinän ilmaantuvuutta noin 16 vuoden seurannan aikana 958 tavallisen keski-ikäisen ihmisen aineistossa osana OPERA-tutkimusta. Lisäksi väitöskirjassa osoitetaan maksan sidekudosmuodostuksen ja eteisvärinän välillä olevan yhteys poikkileikkausasetelmassa 76 iäkkään ihmisen muodostamassa aineistossa. Väitöstutkimuksessa havaittiin myös, että metabolista oireyhtymää sairastavilla henkilöillä on suurentunut tyypin 2 diabeteksen, sydän- ja verisuonisairauksien sekä vasemman kammion koon suurentumisen riski noin 20 vuoden seurannan aikana 958 tutkittavan henkilön aineistossa riippumatta siitä, onko heillä alkoholinkäyttöön liittymätön rasvamaksa. Toisin sanoen alkoholin käyttöön liittymätön rasvamaksa ilman metabolista oireyhtymää ei lisää edellä mainittujen kolmen sairauden riskiä. Väitöstutkimuksessa esitetään lisäksi, että rifampisiinilla aikaansaatu maksan pregnane X -reseptorin aktivaatio johtaa seerumin fosfolipidien, tiettyjen rasvahappojen sekä usean eri kolesterolityypin lisääntymiseen 34 terveen nuoren henkilön aineistossa. Kirjallisuudessa näiden seerumin rasva-aineiden on esitetty aiheuttavan alkoholin käyttöön liittymätöntä maksatulehdusta ja jopa rasvamaksan vakavimpia muotoja. Toisaalta rifampisiini ei lisännyt seerumin triglyseridipitoisuutta eikä aiheuttanut magneettitutkimuksella mitattuna triglyseridien kertymistä maksaan 15 terveen nuoren henkilön aineistossa. Tämä väitöstutkimus antaa lisätietoa rasvamaksan kehittymisestä, rasva-aineenvaihdunnasta ja komplikaatioista sekä korostaa rasvamaksan monimuotoista luonnetta. Nämä löydökset saattavat parantaa rasvamaksaa sairastavien henkilöiden hoitoa ja seurantaa.