Abstract Increasing evidence suggests that early-life exposures influence the health and wellbeing in later life. Preterm birth (before 37 weeks of gestation) is associated with an increased risk of cardiometabolic disorders in later life. This risk may be partly mediated by nutrition along the course of life. As a part of the Helsinki Study of Very Low Birth Weight Adults, the aim of the present work was to investigate the association between energy and macronutrient intake during the first weeks after preterm birth at very low birth weight (VLBW, birthweight < 1500g) and body composition and energy metabolism in adulthood (n=127). A further aim was to examine traits related to eating disorders and food and nutrient intake in young adults born early (<34 weeks of gestational age, n=191) and late (34-<37 weeks of gestational age, n=364) preterm and term-born controls (n=657) from the ESTER study and Arvo Ylppö Longitudinal study. Relatively low neonatal energy and nutrient intakes during the first weeks of life of infants born at VLBW predicted body composition and energy metabolism in adulthood. When adjusted for sex, age, gestational age and birth-weight SD score every 1g/kg/day greater early protein intake was associated with 10.4% (95% CI 2.4, 19.1) higher lean body mass (LBM) and 8.5% (0.2, 17.0) higher resting energy expenditure (REE). The ratio of REE/LBM however was 5.5% (0.8, 10.0) lower. In addition, higher protein and energy intakes predicted lower energy intake per unit of LBM in young adults. These associations were only partly mediated by early growth. Young women born early preterm reported on average healthier body image and fewer traits related to eating disorders when compared with term-born peers. However, their adherence to recommended eating guidelines was on average lower. According to the results of present work, energy balance is partly programmed by relatively small variations in the amount of protein in the diet in infancy. Among young adults born preterm, focusing on primary prevention, such as dietary counseling, is suggested. / Tiivistelmä Elämän varhaisvaiheet muokkaavat terveyttä ja hyvinvointia pitkällä aikavälillä. Ennenaikaisesti (ennen 37. raskausviikkoa) syntyneillä aikuisilla on todettu olevan suurempi riski sairastua sydän- ja verisuonitauteihin verrattuna täysiaikaisina syntyneisiin ikätovereihin. Ravitsemuksella, läpi elämänkaaren, on keskeinen rooli tuon riskin muokkaajana. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli selvittää osana Pikku-k-tutkimusta (n=127), miten pienipainoisina (syntymäpaino <1500g) syntyneiden keskosten elämän ensimmäisten viikkojen energian ja ravintoaineiden saanti ennustaa kehonkoostumusta ja energiankulutusta sekä energian saantia aikuisiässä. Lisäksi tavoitteena oli tutkia ESTER- tai AYLS-kohorttitutkimuksiin osallistuneiden, hyvin (<34 raskausviikolla syntyneiden, n=191) ja lievästi (34-37, n=364) keskosena syntyneiden ja täysiaikaisena syntyneiden (n=657) nuorten aikuisten syömishäiriöpiirteitä, kehonkuvaa sekä ruoan käyttöä ja ravintoaineiden saantia. Suhteellisen matala elämän ensimmäisten viikkojen aikainen energian ja ravintoaineiden saanti ennusti kehonkoostumusta ja energia-aineenvaihduntaa aikuisiässä. 1g/kg/päivä korkeampi proteiininsaanti oli yhteydessä 10,4 % (95% luottamusväli 2,4; 19,1) suurempaan rasvattomaan painoon sekä 8,5 % (0,2; 17,0) korkeampaan lepoenergiankulutukseen aikuisiässä. Lepoenergiankulutus rasvatonta painoyksikköä kohden oli kuitenkin 5,5 % (0,8; 10,0) matalampi enemmän proteiinia saaneilla keskosilla. Lisäksi korkeampi energian ja proteiininsaanti elämän ensimmäisten viikkojen aikana ennusti matalampaa energiansaantia painoyksikköä kohden aikuisiässä. Varhaisella kasvulla oli vain pieni rooli tämän yhteyden välittäjänä. Nuorilla, hyvin ennenaikaisena (ennen 34. raskausviikkoa) syntyneillä, naisilla oli vähemmän syömishäiriöihin liittyviä piirteitä ja terveellisempi kehonkuva verrattaessa heitä täysiaikaisena syntyneisiin ikätovereihin. Arvioitaessa heidän ruokavaliotaan, todettiin kuitenkin heidän syövän hieman epäterveellisemmin ikätovereihin verrattuna. Tämän väitöskirjatutkimuksen tulosten valossa varhainen puuttuminen keskosena syntyneiden lisääntyneeseen sydän- ja verisuonitautien riskiin on mahdollista kiinnittämällä huomiota varhaiseen ravitsemukseen ja varhaisen aikuisiän elintapaohjaukseen, etenkin ravitsemukseen liittyen.

Abstract The prevalence of overweight and obesity among adolescents has increased worldwide at the population-level, reflecting inactive lifestyle and excessive energy intake. The comorbidities of obesity, e.g. impaired glucose tolerance and high blood pressure increase the risk for cardiovascular diseases. The first manifestation of cardiovascular diseases can be detected in young adulthood, and prevention should be focused to those at highest risk. This study was aimed to evaluate the changes in body weight and body composition, physical fitness and cardiometabolic risk factors, associated with physical exercise during military service. Furthermore, this study investigated the association of antenatal and lifestyle factors with the body composition and physical fitness among young men. The material of this study consisted of 1046 men (mean age 19.2 years) who began their compulsory military service in the Sodankylä Jaeger Brigade in 2005. The conscripts’ cardiometabolic risk factors, body weight, body composition, fitness, and lifestyle habits were evaluated at baseline and after 6–12 months military service. The data on the participants’ mothers’ antenatal and participants’ childhood period was available for 508 offsprings, who belonged to the 1986 Northern Finland Birth Cohort. During the military service the prevalence of metabolic syndrome decreased in the overall cohort from 6.1% to 3.6%, and the reduction was present among overweight and obese conscripts. The reduction in metabolic syndrome was associated with the reduction in waist circumference, weight loss and improvement in muscle fitness. Some lifestyle factors e.g. maternal smoking during pregnancy and conscripts’ smoking, alcohol consumption and binge drinking were associated with the conscripts’ body composition and fitness test results. Military service was especially beneficial for those reporting weekly binge drinking, who showed the greatest reduction in body weight and fat, and improvements in physical fitness and lifestyle habits. This study shows that unbeneficial lifestyle habits can be seen as detrimental to the body composition and fitness levels of young men. Furthermore, the physical exercise is in important role for reducing the metabolic syndrome, already present in young men. Maternal smoking during pregnancy was associated with reduced aerobic fitness in the subjects, underlining its long-standing consequences on offspring’s health. / Tiivistelmä Väestötutkimusten perusteella nuorten ylipaino ja lihavuus ovat yleistyneet, liittyen inaktiiviseen elämäntapaan ja liialliseen energiansaantiin. Lihavuuden liitännäissairaudet, kuten heikentynyt sokerinsieto ja kohonnut verenpaine lisäävät riskiä sydän- ja verisuonisairauksille. Sydän- ja verisuonisairauksien ensimmäiset ilmentymät voidaan havaita nuorella aikuisiällä ja sairauden ehkäisystrategiat tulisi kohdentaa riskiryhmiin. Tässä tutkimuksessa arvioitiin varusmiespalvelukseen liittyvän liikunnan aikaansaamia muutoksia kehonpainossa, kehonkoostumuksessa, fyysisessä kunnossa sekä sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöissä. Lisäksi tutkimus arvioi äidin raskausaikaan liittyvien tekijöiden ja elintapojen yhteyttä nuorten miesten kehonkoostumukseen ja fyysiseen kuntoon. Tutkimusaineisto koostui 1046 miehestä (keski-ikä 19.2 vuotta), jotka astuivat varusmiespalvelukseen Sodankylän Jääkäriprikaatissa vuonna 2005. Varusmiesten sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijät, kehonpaino, kehonkoostumus, kunto ja elintavat arvioitiin palveluksen alussa ja lopussa (seuranta-aika 6–12 kk). Varusmiesten äitien raskaudenaikaiset ja varusmiesten varhaislapsuuden tiedot olivat käytettävissä 508:lta tutkittavalta, jotka kuuluivat Pohjois-Suomen syntymäkohorttiin 1986. Varusmiespalveluksen aikana metabolisen oireyhtymän vallitsevuus väheni koko aineistossa 6.1 %:sta 3.6 %:iin, ja väheneminen oli havaittavissa ylipainoisten ja lihavien joukossa. Metabolisen oireyhtymän väheneminen oli yhteydessä vyötärönympäryksen ja painon laskuun sekä lihaskunnon paranemiseen. Elintavat, kuten äidin raskaudenaikainen tupakointi ja varusmiehen ruokavalio, tupakointi, alkoholin kulutus ja humalahakuinen juominen olivat yhteydessä varusmiehen kehonkoostumukseen ja fyysiseen kuntoon. Varusmiespalveluksesta hyötyivät erityisesti ne, jotka raportoivat viikoittaista humalahakuista juomista; heillä havaittiin myönteisiä muutoksia kehonkoostumuksessa, fyysisessä kunnossa ja elintavoissa. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan myös todeta, että äidin raskaudenaikainen tupakointi vaikuttaa jälkeläisen heikompaan aerobiseen kuntoon. Tutkimus osoittaa epäterveellisten elämäntapojen vaikutukset epäedulliseen kehonkoostumukseen ja heikompaan fyysiseen kuntoon nuorilla miehillä. Lisäksi liikunnan merkitys nuorten miesten sydän- ja verisuonisairauksien riskitekjöiden hoidossa on oleellista.

Abstract The increase in the prevalence of overweight and obesity parallels the increase in physical inactivity and sedentary lifestyle, and leads to the worsening of cardiorespiratory fitness. Both overweight and physical inactivity are recognised risk factors for the development of cardiovascular disease, insulin resistance and type 2 diabetes, but the independent effects of cardiorespiratory fitness and obesity on cardiovascular risk factors remain debated. Lifestyle interventions are the key treatment for overweight and obesity. There are however, limited data from large population-based studies on the efficacy of exercise in modifying cardiovascular risk factors in young adults. Many of the mechanisms underlying the changes in body composition and metabolism achieved by exercise interventions are not well understood. The role of adipokines, and particularly unacylated ghrelin has been proposed in relation to changes in glucose metabolism. Individuals also vary in their response to exercise, which is, at least in part, explained by genetic factors. Improved understanding of the gene-exercise interaction is needed for the development of more targeted intervention strategies. In Finland, military service is compulsory for men. Military service includes large amounts of physical exercise but no dietary restriction. The current study evaluated the health benefits of exercise in young men attending military service in the Sodankylä Jaeger Brigade from 2005 to 2006 (N=1,112, mean age 19.2 years). Changes in endurance and strength performance, body composition, cardiometabolic risk factors and unacylated ghrelin levels were recorded at the beginning and end of the military service (6 to 12 months follow-up). Improvement in cardiometabolic risk factors was observed with improved exercise performance, an association which was attributable to changes in weight and waist circumference. Increase in unacylated ghrelin level was associated with beneficial changes in body composition and fat distribution, as well as in lipid and glucose metabolism. Significant gene-exercise interactions were observed for variants in PPARG, IRS1 and TCF7L2 on changes in weight and/or body composition. This study shows the efficacy of physical activity for the improvement of cardiometabolic health among young men. It shows that unacylated ghrelin plays an important role in the improvement of body composition, and glucose and lipid metabolism achieved by exercise. Finally, the harmful effects of common genetic variants on body composition can be counteracted by improvement in exercise performance. / Tiivistelmä Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että väestötasolla ylipaino ja lihavuus lisääntyvät ja liikunta vähenee. Sekä ylipaino että vähäinen liikunta ovat tunnettuja sydän- ja verisuonitautien, insuliiniresistenssin ja tyypin 2 diabeteksen vaaratekijöitä. Monet interventiotutkimukset ovat osoittaneet, että elämäntapamuutokset ovat avainasemassa ylipainon ja lihavuuden hoidossa. Suurista väestöpohjaisista tutkimuksista saatu tieto liikunnan vaikutuksista nuorten aikuisten sydän- ja verisuonitautien vaaratekijöihin, kehonkoostumukseen ja aineenvaihduntaan on kuitenkin vähäistä. Greliinillä on ehdotettu olevan tärkeitä vaikutuksia glukoosiaineenvaihduntaan, mutta greliinin ja liikunnan yhteisvaikutuksista aineenvaihdunnan ja kehon muutoksiin on vain vähän tietoa. Vasteessa liikunta-interventioihin on lisäksi yksilökohtaisia eroja, jotka saattavat ainakin osittain selittyä geneettisillä tekijöillä. Näin ollen lisätieto geenien ja liikunnan välisistä interaktioista on tärkeää uusien, yksilökohtaisten hoitomuotojen kehittämiseksi. Varusmiespalvelus on maassamme pakollinen kaikille miehille, ja siihen sisältyy huomattava määrä liikuntaa ilman merkittäviä muutoksia ruokavaliossa. Tässä tutkimuksessa selvitettiin varusmiespalveluksen aikana tapahtuvan liikunnan ja kuntomuutosten terveyshyötyjä. Tutkimusaineiston muodostivat Sodankylän Jääkäriprikaatissa vuonna 2005 palvelukseen astuneet miehet (N=1112, keski-ikä 19.2 vuotta). Muutokset kestävyys- ja lihaskunnossa, kehonkoostumuksessa, sydän- ja verisuonisairauksien vaaratekijöissä, sekä asyloimattoman greliinin plasmatasoissa määritettiin palveluksen alussa ja lopussa (seuranta-aika 6-12 kk). Parantuneen fyysisen suorituskyvyn todettiin vaikuttavan edullisesti sydän- ja verisuonisairauksien vaaratekijöihin, joka liittyi samanaikaiseen painonlaskuun ja keskivartalolihavuuden vähenemiseen. Liikunnan ansiosta asyloimattoman greliinin plasmataso lisääntyi ja se oli yhteydessä edullisiin muutoksiin kehonkoostumuksessa ja rasvanjakautumisessa sekä glukoosi- ja lipidiaineenvaihdunnassa. Tärkeitä geeni-liikunta interaktioita todettiin insuliiniherkkyyttä säätelevien geenien (PPARG, IRS1 ja TCF7L2) vaikutuksissa painon ja/tai kehonkoostumuksen muutoksiin. Tutkimus osoitti liikunnan edullisen vaikutuksen nuorten miesten sydän- ja verisuonitautien vaaratekijöiden tasoihin. Tutkimus osoitti lisäksi, että liikunnan aiheuttamalla lisääntyneen asyloimattoman greliinin pitoisuudella oli edullisia vaikutuksia kehonkoostumukseen sekä glukoosi- ja lipidiaineenvaihduntaan. Myös insuliiniresistenssiä säätelevien geenien epäedullinen vaikutus kehonkoostumukseen väheni parantuneen fyysisen suorituskyvyn myötä.

Abstract Metabolic syndrome (MetS) is a cluster of obesity-related cardiometabolic risk factors. It predicts the development of cardiovascular disease and type 2 diabetes, which are major public health concerns. Visceral obesity and insulin resistance are the predominant underlying factors of MetS, other diagnostic components being elevated blood pressure, high triglycerides, and low HDL-cholesterol. The most important treatment of MetS is through lifestyle changes. There are limited data concerning the prevalence of MetS among young populations. Furthermore, even though the effects of physical activity on MetS components are well established at an individual basis and in some subpopulations, large population-based data about associations of young men’s fitness and MetS-related cardiometabolic risk factor changes are warranted. In Finland, military service is compulsory for males. In 2005, 1,160 young men (mean age 19.2 years, range 18–28 years) were followed throughout their military service (6–12 months) in the Sodankylä Jaeger Brigade. The military service period includes high amounts of physical exercise, but no dietary restrictions. Physical fitness, anthropometrics, body composition, and cardiometabolic risk factors were assessed at the beginning and at the end of military service. Among the entire study population, the prevalence of MetS was 3.5–6.8 %, depending on the definition used, and increased in parallel with an increasing body mass index. On the average, the military training period resulted in a decrease in body weight and amount of fat tissue, especially visceral fat, and improved physical fitness. Body composition and fitness improvements were more pronounced in overweight and obese service men. Beneficial changes in body composition and related cardiovascular risk factor improvements were associated with increased physical fitness, especially aerobic fitness. This study indicates that an improvement in physical fitness is related to improvements in body fat distribution and cardiovascular health at population level in young men. This is an age when co-morbidities are usually as yet non-existing, but might be most efficiently prevented by lifestyle changes, such as becoming physically active. / Tiivistelmä Metabolinen oireyhtymä on tyypin 2 diabeteksen ja valtimosairauksien riskitekijäryväs. Sen osatekijöitä vyötärölihavuuden lisäksi ovat kohonnut verenpaine, insuliiniresistenssi, korkea veren triglyseridipitoisuus ja HDL-kolesterolin pitoisuus. Viime vuosina metabolinen oireyhtymä on yleistynyt lihavuuden lisääntymisen myötä. Lihavuuden ja sen liitännäissairauksien tärkeimpiä hoitokeinoja ovat laihtumiseen tähtäävät elintapamuutokset. Liikunnan tiedetään johtavan edullisiin kehonkoostumusmuutoksiin sekä kardiovaskulaaririskitekijöiden parantumiseen. Laajat väestötason tutkimukset nuorten aikuisten kunnon ja varhaisten valtimosairausriskitekijöitten muutosten välisistä yhteyksistä kuitenkin puuttuvat. Varusmiespalvelus tarjoaa ainutlaatuisen mahdollisuuden tarkastella nuoria miehiä laajassa, lähes valikoitumattomassa väestöotoksessa, sillä Suomessa varusmiespalvelus on pakollinen kaikille miehille. Vuonna 2005 1160 miestä (keski-ikä 19,2 vuotta, vaihteluväli 18–28 vuotta) astui palvelukseen Sodankylän jääkäriprikaatissa. Kehonkoostumus, fyysinen kunto, antropometria sekä veren rasva-arvot mitattiin varusmiespalveluksen (6–12 kk) alussa ja lopussa. Metabolisen oireyhtymän vallitsevuus oli 3,5–6,8 % käytetystä määritelmästä riippuen. Se oli yleisempi korkeimmissa painoindeksiluokissa. Keskimäärin koko aineistossa varusmiesten paino laski, kehon rasvan määrä väheni ja kunto parani palvelusaikana. Edulliset muutokset fyysisessä kunnossa ja kehon koostumuksessa korostuivat ylipainoisilla ja lihavilla varusmiehillä. Nämä muutokset, erityisesti painon ja sisälmysrasvan väheneminen, olivat yhteydessä kestävyyskunnon paranemiseen. Vastaavasti kardiovaskulaaririskitekijöiden edulliset muutokset olivat yhteydessä erityisesti kestävyyskunnon paranemiseen ja vyötärölihavuuden vähenemiseen. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että nuorten miesten valtimosairauksien riskitekijöiden muutos on yhteydessä fyysisen kunnon nousuun. Nuoret miehet tulee saada lisäämään vapaa-ajan liikuntaa myös siviilielämässä. Keski-iässä yleistyvät valtimosairaudet ja diabetes voisivat olla huomattavissa määrin torjuttavissa vaikuttamalla nuorten miesten liikuntatottumuksiin.