Abstract Hypothermia deaths pose a difficult challenge from the medico-legal point of view because no specific traces are left on the cadaver to be examined post-mortem. The concentrations of urinary catecholamines, adrenaline and noradrenaline increase in various stressful situations including cold stress, and high levels have been considered to be suggestive of lethal hypothermia. There is, however, a need for a better hypothermia indicator. A potential candidate could be thrombomodulin (TM), an endothelially expressed protein whose plasma concentration has been shown to elevate in response to hypothermia. TM and catecholamine levels were studied in short-term cold exposure (human subjects, n = 7), in mild and severe hypothermia with or without rewarming (rats, n = 96) and in hypothermia deaths compared with deaths from cardiovascular diseases, traumas and other causes (autopsy cases, total n = 552). Myocardial thrombomodulin transcript expression was increased in severely hypothermic rats, but was lower in hypothermia deaths than in other causes. The circulating TM level was transiently reduced in severe hypothermia. The myocardial and urinary TM protein levels were reduced in lethal hypothermia compared with other causes of death. TM and catecholamine levels correlated significantly in blood and urine both in living subjects and post-mortem examination. In severely hypothermic rats, there was an inverse relationship between plasma adrenaline concentration and myocardial thrombomodulin transcript level. The results suggest that TM expression and secretion are altered by hypothermia, possibly linked to the actions of catecholamines. Analysing the post-mortem catecholamine and TM levels provides evidence of ante-mortem cold stress in suspected hypothermia deaths. Further studies should be conducted in order to reveal the exact mechanisms behind the regulation of TM on cell level. / Tiivistelmä Paleltumiskuolemat ovat oikeuslääketieteellisesti haastavia, koska vainajaan ei jää paleltumiseen viittaavia yksiselitteisiä löydöksiä. Virtsan katekoliamiinien, adrenaliinin ja noradrenaliinin, pitoisuudet kasvavat stressitilanteissa kuten kylmäaltistuksessa. Korkeita pitoisuuksia on pidetty paleltumiseen viittaavana tekijänä. Paremmalle paleltumista osoittavalle merkkiaineelle on kuitenkin selkeä tarve. Eräs mahdollinen merkkiaine voisi olla trombomoduliini (TM), joka on endoteelisolujen tuottama proteiini. Sen plasmapitoisuuden on aiemmin osoitettu nousevan alilämpöisyystilassa. TM- ja katekoliamiinitasoja tutkittiin lyhyessä kylmäaltistuksessa (koehenkilöt, n = 7) sekä lievässä ja vaikeassa alilämpöisyystilassa joko lämmityksen jälkeen tai ilman lämmitystä (rotat, n = 96). Lisäksi verrattiin paleltumisen, sydän- ja verisuonitautien, vammojen sekä muiden syiden aiheuttamia kuolemia (ruumiinavausaineisto, n = 552). Sydänlihaksen trombomoduliini-transkriptin taso oli kohonnut vaikeasti alilämpöisillä rotilla, mutta se oli matalampi paleltumiskuolemissa kuin muissa kuolemissa. Veren TM-taso oli hetkellisesti alentunut vaikeassa alilämpöisyystilassa. Sydänlihaksen ja virtsan TM-proteiinipitoisuudet olivat matalampia paleltumiskuolemissa kuin muissa kuolemansyissä. TM- ja katekoliamiinitasot korreloivat merkittävästi veressä ja virtsassa sekä koehenkilöillä ja -eläimillä että vainaja-aineistossa. Vaikeasti alilämpöisillä rotilla todettiin käänteinen suhde plasman adrenaliinipitoisuuden ja sydänlihaksen trombomoduliini-transkriptitason välillä. Tulosten perusteella alilämpöisyystila muuttaa TM:n ekspressiota ja erittymistä, mikä voi liittyä katekoliamiinien vaikutuksiin. Kuolemanjälkeisten TM- ja katekoliamiinitasojen määritys tuo lisänäyttöä kuolemaa edeltäneestä kylmävaikutuksesta epäiltäessä paleltumiskuolemaa. Lisätutkimuksia tarvitaan TM:n solutason säätelymekanismien selvittämiseksi.

Abstract The research focus for smoking and public health has typically been on serious smoking diseases such as cancer and coronary thrombosis, which typically require treatment in a hospital setting at an older age. In this thesis, primary health care utilisation and cardiovascular risk factors according to smoking status were studied in a younger cohort: at age 46 in the Northern Finland Birth Cohort of 1966. Primary health care costs of smokers vs. never-smokers were 28% higher for men and 21% higher for women. Signs of elevated risk of metabolic syndrome and cardiovascular disease were visible: smokers had 20% higher triglycerides, slightly larger waist-to-hip ratio, and type 2 diabetes prevalence was twice as high among smokers than never-smokers after adjustment for covariates. The calculated ten-year risk of a cardiovascular event was twice as high for smokers vs. either never-smokers, former smokers or recent quitters. These results should be seen as early warning signals in primary health care, and cost-effective actions should be taken to prevent later multimorbidity – smoking cessation aid by a physician is very cost effective. Only a minority of smokers receive cessation support from a physician, even though the majority of them wish to quit. In order to understand this discrepancy, a survey was conducted on physicians and smoking cessation. Physicians thought it was their responsibility to try to get the patient to quit, but practical measures to treat smoking dependence were rare. The most commonly reported restrictions for smoking cessation work – lack of time and functional treatment paths – could be addressed by administration and management. The attitudes and experiences of Finnish physicians were in line with the WHO recommendation to improve smoking cessation services and integrate them into health care: 80% were in favour of more resources being directed to smoking cessation services, and less than one third thought that smoking cessation was even somewhat well organised in the Finnish health care system. / Tiivistelmä Tupakoinnin terveys- ja talousvaikutusten tarkastelu keskittyy usein myöhemmällä iällä sairaalahoitoa vaativiin tupakkasairauksiin kuten syöpään ja sepelvaltimotautiin. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan tupakoinnin ja perusterveydenhuollon käytön sekä sydän- ja verisuonitautien riskitekijöiden yhteyttä nuoremmassa otoksessa: 46 vuoden iässä Pohjois-Suomen vuoden 1966 syntymäkohortissa. Perusterveydenhuollon vuosittaiset kustannukset olivat tupakoivilla korkeammat kuin tupakoimattomilla: miehillä 28% ja naisilla 21%. Merkkejä kohonneesta metabolisen oireyhtymän ja sydän- ja verisuonitautien riskistä oli havaittavissa: tupakoivien triglyseridit olivat 20% korkeammat, heidän lantio-vyötärösuhteensa oli hieman suurempi kuin tupakoimattomilla, ja tyypin 2 diabetes oli heillä kaksi kertaa yleisempää taustamuuttujien vakioinnin jälkeen. Arvioitu riski saada vakava sydän- tai verisuonitapahtuma seuraavan kymmenen vuoden kuluessa oli tupakoivilla kaksi kertaa suurempi kuin heillä, jotka joko eivät olleet ikinä tupakoineet, olivat aiemmin tupakoineet, tai jotka olivat hiljattain lopettaneet. Perusterveydenhuollon tulisi nähdä nämä ilmiöt varhaisina varoitussignaaleina ja ryhtyä kustannusvaikuttaviin toimenpiteisiin myöhemmän multimorbiditeetin ehkäisemiseksi – lääkärin antama tuki tupakoinnin lopettamisessa on erittäin kustannusvaikuttavaa. Vaikka suurin osa tupakoitsijoista haluaa lopettaa, vain vähemmistö saa siihen tukea lääkäriltä. Tämän epäsuhdan ymmärtämiseksi tehtiin kyselytutkimus lääkäreille tupakastavieroituksesta. Lääkärit näkivät velvollisuudekseen yrittää saada tupakoiva potilas lopettamaan, mutta käytännön toimet tupakkariippuvuuden hoitamiseksi olivat harvinaisia. Yleisimmin raportoidut esteet vieroitustyölle – aikapula ja puutteelliset hoitopolut – olivat hallinnon ja johdon ratkaistavissa. WHO:n mukaan Suomella on parantamisen varaa lopettamisen tukipalveluissa ja tupakkariippuvuuden hoidon integroimisessa terveydenhuoltojärjestelmään. Tästä väitöskirjasta käy ilmi, että suomalaisten lääkäreiden asenteet ja kokemukset ovat linjassa WHO:n ohjeistuksen kanssa: 80% kannatti lisäresurssien ohjaamista lopettamispalveluihin ja alle kolmanneksen mielestä tupakastavieroitus toteutui edes jokseenkin hyvin suomalaisessa terveydenhuoltojärjestelmässä.

Abstract Polycystic ovary syndrome (PCOS) is the most common endocrine disorder of women of reproductive age, affecting 5–18% of them. Menstrual irregularities, hyperandrogenemia and obesity are key features in PCOS and they are suggested to be the most important metabolic risks linked to PCOS, but their respective roles are still under debate. Anti-Müllerian hormone (AMH) is involved in sexual differentiation and follicle growth and its level is increased in women with PCOS. The aims of this project were to clarify the significance of menstrual irregularities, hyperandrogenemia and serum levels of AMH in adolescence as predictive factors of the syndrome and to investigate the respective roles of obesity and hyperandrogenism as metabolic risk factors in women with PCOS from adolescence to late adulthood. The study populations were the Northern Finland Birth Cohort 1986 (N=3373 women) and a Nordic population including 1553 women with PCOS and 448 controls. At the age of 16 years, women with menstrual irregularities were more hyperandrogenic compared with women with normal menstrual cycles. Serum AMH levels correlated positively with those of testosterone at this age. They were higher in adolescents with menstrual irregularities compared with those with regular cycles and in women with hirsutism or PCOS at the age of 26 years. However, AMH was not a good marker of metabolic abnormalities in adolescence or a reliable tool to predict PCOS in later life. Androgen levels were higher in women with PCOS throughout life compared with controls. The parameters that best predicted PCOS at all ages were the free androgen index, and androstenedione. Women with PCOS exhibited increased abdominal obesity, altered insulin metabolism, worse lipid profiles and higher blood pressure from early adulthood until menopause compared with controls. The highest prevalence of metabolic syndrome was detected in obese and hyperandrogenic women with PCOS. In conclusion, irregular menstrual cycles, identified by a simple question at adolescence, represent a good marker of hyperandrogenemia, later metabolic risks and development of PCOS. Due to the persistence of hyperandrogenism and metabolic alterations, the treatment of PCOS should be focused on prevention and treatment of these problems as early as in adolescence in order to decrease future morbidity. / Tiivistelmä Monirakkulainen munasarjaoireyhtymä (polycystic ovary syndrome, PCOS) on lisääntymisikäisten naisten tavallisin (5-18%) hormonaalinen häiriö. Kuukautishäiriöt, mieshormoniylimäärä eli hyperandrogenismi ja lihavuus kuuluvat oireyhtymään oleellisesti ja niiden ajatellaan olevan tärkeimmät PCOS:aan liittyvät metaboliset riskitekijät, vaikkakin niiden tarkat roolit ovat epäselvät. Anti-Müllerian hormoni (AMH) vaikuttaa sukupuolen kehitykseen sikiöaikana sekä munarakkuloiden kypsymiseen hedelmällisessä iässä ja sen pitoisuus on suurentunut PCOS-naisilla. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli selvittää kuukautishäiriöiden, hyperandrogenismin ja AMH-pitoisuuden ennustearvoa PCOS-oireyhtymälle, sekä arvioida lihavuuden ja hyperandrogenismin vaikutusta metabolisiin riskitekijöihin PCOS-naisilla läpi elämän. Tutkimusaineistoina olivat Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1986 (N=3373 naista) sekä pohjoismaalainen yhteistyöaineisto, jossa oli 1553 PCOS-naista ja 448 kontrollia. 16-vuotiaiden kuukautishäiriöistä kärsivien naisten mieshormonipitoisuuksien todettiin olevan korkeammat kuin naisilla, joilla kuukautiskierto oli säännöllinen. AMH-tasot korreloituivat positiivisesti testosteronin kanssa 16-vuotiaana, ja pitoisuus oli koholla naisilla, joilla todettiin kuukautishäiriö. AMH-tasot 16-vuotiaana olivat myös korkeampia naisilla, joilla oli 26-vuotiaana PCOS tai hirsutismi. Kuitenkaan AMH-pitoisuus 16-vuotiaana ei korreloinut metabolisten riskitekijöiden kanssa eikä se ollut luotettava parametri ennustamaan PCOS:n kehittymistä. Mieshormonitasot olivat korkeammat PCOS-naisilla läpi elämän verrattuna kontrolleihin. Vapaan mieshormonin indeksit ja androstendioni olivat parhaat parametrit erottamaan PCOS-naiset kontrolleista. PCOS-naisilla todettiin olevan enemmän vyötärölihavuutta, huonompi veren rasvaprofiili ja korkeampi verenpaine varhaisaikuisuudesta menopaussiin saakka. Lihavilla hyperandrogeenisilla naisilla todettiin suurin metabolisen oireyhtymän esiintyvyys. Yksinkertaisella kysymyksellä selvitetyt kuukautishäiriöt nuoruusiässä todettiin olevan yhteydessä hyperandrogenismiin sekä myöhempiin metabolisiin riskeihin ja PCOS:n kehittymiseen. Jotta pystyttäisiin vähentämään myöhempää sairastavuutta ja kuolleisuutta PCOS-naisilla, oireyhtymän hoidon tulisi keskittyä ennaltaehkäisemään ja hoitamaan lihavuutta, hyperandrogenismia ja metabolisia riskejä jo varhaisaikuisuudessa.

Abstract Ageing populations have made osteoporosis and fragility fractures a major public health concern worldwide. Half of all women and 30% of all men will suffer a fracture related to osteoporosis during their lifetime. While medical prevention of this immense problem is impossible at population level, it is necessary to find efficient preventive strategies. Exercise is one of the major prevention approaches because one reason behind the increasing burden of osteoporosis is the modern sedentary lifestyle. However, the optimal type, intensity, frequency, and duration of exercise that best enhances skeletal integrity are still largely unknown. We conducted a 12-month population-based randomized controlled exercise intervention in 120 premenopausal women. The aim was to investigate the effect of impact exercise on bone mineral density, geometry and metabolism in healthy women with the intention of assessing the intensity and amount of impact loading with a novel accelerometer-based measurement device. Training effects on risk factors of osteoporotic fractures, physical performance and risk factors of cardiovascular diseases were also evaluated. This study demonstrated that 12 months of regular impact exercise favoured bone formation, increased bone mineral density in weight-bearing bones, especially at the hip, and led to geometric adaptations by increasing periosteal circumference. Bone adaptations had a dose- and intensity-dependent relationship with measured impact loading. Changes in proximal femur were threshold-dependent, indicating the importance of high impacts exceeding acceleration of 4 g as an osteogenic stimulus. The number of impacts needed to achieve this stimulation was 60 per day. Impact exercise also had a favourable effect on physical performance and cardiorespiratory risk factors by increasing maximal oxygen uptake, dynamic leg strength and decreasing low-density lipoproteins and waist circumference. Changes were dose-dependent with impact loading at wide intensity range. Bone adapts to impact loading through various mechanisms to ensure optimal bone strength. The number of impacts needed to achieve bone stimulation appeared to be 60 per day, comparable to the same number of daily jumps. If done on a regular basis, impact exercise may be an efficient and safe way of preventing osteoporosis. / Tiivistelmä Väestön ikääntymisen ja elintapojen muutosten myötä osteoporoosista ja osteoporoottisista murtumista on tullut maailmanlaajuinen terveysongelma. Ongelman laajuuden vuoksi murtumien lääkkeellinen ehkäisy ei ole mahdollista kattavasti väestötasolla, joten vaihtoehtoisten ehkäisymenetelmien kehittäminen on välttämätöntä. Liikunta on yksi potentiaalinen ehkäisykeino, koska yksi tärkeä tekijä ongelman taustalla on arkiliikunnan vähentyminen. Liikunnan tiedetään hyödyttävän luustoa, mutta optimaalisen liikunnan tyyppi, intensiteetti, määrä ja kesto ovat kuitenkin selvittämättä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää hyppyharjoittelun vaikutusta 35–40-vuotiaiden naisten luun tiheyteen, geometriaan ja aineenvaihduntaan sekä määrittää luun kannalta optimaalisen harjoittelun määrä ja voimakkuus. Tutkimuksessa selvitettiin myös harjoittelun vaikutuksia fyysiseen suorituskykyyn, sekä sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöihin. Toteutimme väestöpohjaisen, satunnaistetun, kontrolloidun 12 kuukauden mittaisen liikuntaintervention, johon osallistui 120 naista. Intervention aikana mittasimme hyppykuormitusten määrää ja voimakkuutta uudella kiihtyvyysanturiin perustuvalla menetelmällä. Nousujohteinen hyppyharjoittelu aiheutti kuormitetuissa luissa muutoksia, joista keskeiset olivat luuntiheyden ja luun ympärysmitan kasvu. Lisäksi luuston aineenvaihdunnassa tapahtui muutoksia, jotka osoittivat luun uudismuodostuksen lisääntyneen. Luun mukautumisen ja mitattujen iskukuormitusten välillä havaittiin annos-vastesuhde. Kuormitusten voimakkuus oli olennaista, sillä reisiluun kaulan luuntiheyden muutokset olivat yhteydessä kuormituksiin, joiden kiihtyvyys oli yli 4 kertaa maan vetovoiman (g) suuruinen. Luustomuutoksen saavuttamiseen tarvittavien kuormitusten määrä yli 4 g:n tasolla oli kuitenkin vain 60 kuormitusta vuorokaudessa, jotka voidaan turvallisesti saavuttaa normaaleilla hypyillä. Liikuntaharjoittelu paransi myös kolesteroliarvoja, maksimaalista hapenottokykyä, voimatasoja sekä pienensi vyötärön ympärystä, vaikuttaen näin positiivisesti sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöihin. Tutkimus osoitti luun mukautuvan muuttuneisiin kuormituksiin useiden mekanismien kautta ja mukautumisen olevan kuormitusten intensiteetistä riippuvaista. Osteoporoosin ehkäisyn kannalta tehokas ja turvallinen kuormitusmäärä näyttää olevan 60 hyppyä päivässä.

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.

Abstract Obesity and dyslipidemia are major risk factors for type 2 diabetes, cardiovascular diseases (CVD), cancer, and musculoskeletal disorders. In prevention, the major goal is to limit calorie consumption and to reduce LDL-C and triglyceride. Dietary fiber (DF) intake is inversely related to body weight gain, insulin resistance, dyslipidemia, and CVD. This thesis investigated the effects of the DFs polydextrose (PDX) and lignin-rich insoluble residue (INS) from brewer’s spent grain (BSG) on lipid metabolism and obesity in diet-induced obese mice. In study 1, PDX was investigated on lipid metabolism in Western-diet-fed mice. We found that PDX reduced fasting plasma cholesterol and triglyceride, food intake, and increased bacteria such as Allobaculum, Bifidobacterium and Coriobacteriaceae in the gut. These changes in the gut microbiota with PDX were associated with downregulation of the genes Fiaf, Dgat1 and Cd36, and upregulation of Fxr in the intestine. We suggest that the hypolipidemic effect of PDX is exerted via diet-induced modification of gut microbiota and gene expression. In study II, INS from BSG was studied for its degradation products in mice fed with a fiber-deficient diet. We found that INS was partially degraded by gut microbiota and contributed to the phenolic pool. The major metabolite in mouse urine was 4-methylcatechol, a degradation product of lignin. In study III, the effects of INS from BSG were studied on lipid metabolism and obesity in high-fat diet-fed mice. INS showed hypocholesterolemic effects, reduced body weight and hepatic steatosis, and increased bacterial diversity, Clostridium leptum, and Bacteroides. INS increased bile acid excretion in the feces and upregulated the genes Srebp2, Hmgcr, Ldlr, Cyp7a1, Pparα, Fxr and Pxr in the liver. The present results suggest that INS from BSG induced beneficial systemic changes via bile acid and gut microbiota. In study IV, PDX was investigated for food intake and appetite-related parameters in healthy and overweight females in an acute study. A midmorning preload of 12.5 g PDX reduced hunger by 31.4% during satiation period while there was no significant change in energy intake compared to placebo. In addition, PDX lowered plasma insulin significantly, by 15.7%, and increased GLP-1 by 39.9%. PDX may reduce appetite, but a larger trial would be needed. / Tiivistelmä Liikalihavuus ja rasvatasapainon häiriöt ovat riskitekijöitä sydän- ja verisuonisairauksien, tyypin 2 diabeteksen, syövän sekä luuston ja lihaksiston sairauksien kehittymiseen. Näiden sairauksien ehkäisyssä pääasiallisena tavoitteena on vähentää energiansaantia, LDL-kolesterolia ja triglyseridejä. Ruoan ravintokuitujen saannin on osoitettu olevan yhteydessä painon ja plasman rasvatasojen laskuun sekä sydän- ja verisuonisairauksien vähenemiseen. Tässä tutkimuksessa selvitettiin ravintokuitu polydekstroosin (PDX) ja viljanjyvien prosessoinnista ylijäävän (BSG, brewer’s spent grain) ligniinipitoisen liukenemattoman sivutuotteen (INS) merkitystä rasva-aineenvaihduntaan ja aineenvaihduntasairauksiin liikalihavilla hiirillä. Tutkimuksessa I tarkasteltiin ravintokuitu PDX:n vaikutusta rasvojen aineenvaihduntaan länsimaisella ruokavaliolla ruokituilla hiirillä. Tutkimus osoitti, että ruokavalioon lisätty PDX alensi plasman kolesteroli- ja triglyseriditasoja paastossa sekä hillitsi ravinnonottoa ja lisäsi Allobaculum-, Bifidobacterium- ja Coriobacteriaceae-suolistobaktereja. Nämä suolistomikrobiston muutokset ovat yhteydessä Fiaf, Dgat1 ja Cd36 -geenien ilmentymistasojen laskuun ja Fxr -geenin ilmentymistason nousuun PDX-lisäruokittujen hiirien suolistossa. PDX:n hypolipideeminen vaikutus näyttäisi välittyvän ruokavaliosta johtuvan suoliston geenien ilmentymisen ja suolistomikrobiston muuttumisen kautta. Tutkimuksessa II tarkasteltiin runsaasti ligniiniä sisältävän INS:n hajoamistuotteiden vaikutusta aineenvaihduntaan hiirillä, joiden ruokavaliossa on vähemmän kuitua. Tutkimuksessa havaittiin, että suolistomikrobit hajottivat ravintokuitu INS:n osittain fenoliyhdisteiksi verenkiertoon. INS lisäsi virtsassa 4-metyylikatekolin määrää, joka on ligniinin hajoamistuote. Tutkimuksessa III tarkasteltiin INS-lisäyksen vaikutusta rasva-aineenvaihduntaan ja liikalihavuuteen korkearasvapitoisella ruokavaliolla ruokituilla hiirillä. Tulokset osoittivat, että INS-lisäys ruokavalioon alensi kolesterolia ja eläimen painoa sekä vähensi maksan rasvoittumista ja lisäsi vallitsevien bakteerien monimuotoisuutta, Clostridium leptum- ja Bacteroides -bakteereja. INS lisäsi sappihappojen erittymistä ulosteeseen ja Srebp2, Hmgcr, Ldlr, Cyp7a1, Pparα, Fxr ja Pxr -geenien ilmentymistä maksassa. Tuloksemme osoittivat, että BSG-ylijäämätuotteesta saatu ligniinipitoinen INS sai aikaan hyödyllisiä systeemisiä vaikutuksia suoliston mikrobiston ja sappihappojen muutosten kautta. Tutkimuksessa IV tarkasteltiin PDX:n vaikutusta ravinnonottoon ja ruokahaluun vaikuttaviin muuttujiin normaalipainoisilla ja liikalihavilla naisilla akuutissa tutkimuksessa. Tulosten mukaan ravintokuitu PDX:n nauttiminen aamiaisella vähensi näläntunnetta (31,4 %) seuraavalla aterioinnilla, kun taas plasebolla ei ollut vaikutusta. Lisäksi PDX alensi merkitsevästi insuliinitasoa (15,7 %) ja nosti GLP-1-tasoa (39,9 %). PDX vaikuttaisi vähentävän ruokahalua, mutta lisätutkimuksia tarvitaan.

Abstract Type 2 diabetes is one of the fastest increasing lifestyle diseases globally. Its cure is not yet possible, but there is firm evidence from scientific studies that it can effectively be prevented by lifestyle changes. There is limited evidence-based information on the prevention of diabetes in practice. This dissertation offers new desirable information on the issue. The aim of this dissertation study was to describe the prevalence of risk factors for type 2 diabetes and hidden glucose disorders predicting the development of diabetes in the Finnish adult population, and to analyse whether the risk for developing diabetes could be reduced by simple lifestyle counselling. Furthermore, the ability of the Finnish Diabetes Risk Score (FINDRISC) to detect glucose disorders leading to diabetes and undiagnosed diabetes was analysed. In the dissertation data from large Finnish population surveys (the FINRISK 2002 glucose tolerance survey and the FIN-D2D 2004−2005 survey) were analysed. In addition, a prospective design and large-scale intervention were included. We found that obesity and glucose disorders are very common in the Finnish middle-aged population. Prevalence of obesity was 24% for men and 28% for women, that of abnormal glucose metabolism 42% for men and 33% for women, and that of undiagnosed diabetes 9% for men and 7% for men. One quarter of individuals aged 45−64 years were at high risk for diabetes. Lifestyle interventions were offered to more than 10,000 high-risk individuals, 3,379 men and 6,770 women. Of the men, 43% were also at high risk for cardiovascular morbidity and 42% at high risk for cardiovascular mortality estimated through the FRAMINGHAM and SCORE risk engines, respectively. The FINDRISC, originally developed for predicting the risk of development of type 2 diabetes, also predicted the prevalence of diabetes in the population. The effect of lifestyle interventions on weight and its association with glucose tolerance was evaluated in individuals at high risk for diabetes in a one-year follow-up. In total 17.5% of them lost ≥ 5% weight. Their relative risk for diabetes decreased 69% compared with the group that maintained their weight. This study shows that FINDRISC predicts prevalent type 2 diabetes. A significant proportion of middle-aged Finnish population has a glucose disorder including undiagnosed type 2 diabetes. Lifestyle interventions in primary health care may promote weight loss, which decreases the risk of diabetes. / Tiivistelmä Diabetes on yksi nopeimmin lisääntyvistä elintapasairauksista maailmassa. Sitä ei vielä voida parantaa, mutta tieteellisissä tutkimuksissa on kiistattomasti osoitettu, että sitä voidaan tehokkaasti ehkäistä elintapamuutoksilla. Diabeteksen ehkäisystä käytännössä on hyvin niukasti tutkimustietoa. Tämä väitöskirja tuo kaivattua lisätietoa aiheesta. Väitöstutkimuksen päätavoitteena oli selvittää diabeteksen riskitekijöiden ja piilevien diabetesta ennakoivien sokerihäiriöiden yleisyyttä suomalaisessa aikuisväestössä. Tämän ohella tavoitteena oli selvittää voidaanko yksinkertaisella elintapaneuvonnalla vähentää sellaisten henkilöiden sairastumisvaaraa, joilla oli suuri riski sairastua diabetekseen. Lisäksi arvioitiin diabetesriskitestin kykyä tunnistaa ennakoivat sokerihäiriöt ja aiemmin tunnistamaton diabetes. Tutkimuksessa käytettiin laajoja suomalaisia väestötutkimusaineistoja: FINRISKI-2002 -tutkimusta, sen alaotosta ja D2D-väestötutkimusta 2004–2005. Mukana oli myös pitkittäisasetelma ja laajamittainen interventio. Tutkimuksen perusteella huomasimme, että lihavuus ja sokerihäiriöt ovat hyvin yleisiä keski-ikäisillä suomalaisilla. Merkittävästi lihavia (BMI ≥ 30 kg/m2) oli 24 % miehistä ja 28 % naisista ja poikkeava sokeriaineenvaihdunta oli 42 %:lla miehistä ja 33 %:lla naisista. Tunnistamaton diabetes oli 9 %:lla miehistä ja 7 %:lla naisista. Suuressa diabetekseen sairastumisvaarassa oli neljäsosa 45−64-vuotiaista. Interventioon otettiin yli 10 000 suuressa diabeteksen sairastumisriskissä olevaa henkilöä, 3 379 miestä ja 6 770 naista. Miehistä 43 % oli suuressa sairastumisvaarassa myös sydän- ja verisuonisairauteen ja 42 % suuressa kuolemanvaarassa Framingham- ja SCORE-riskilaskureilla arvioituna. Tyypin 2 diabeteksen sairastumisriskin arviointiin kehitetty Riskitesti ennusti hyvin myös diabeteksen esiintymistä väestössä. Elintapainterventioiden vaikutusta painoon ja sokeriaineenvaihduntaan analysoitiin vuoden seurannassa sellaisilla henkilöillä, joilla oli suuri diabetesriski. Paino laski 5 % tai enemmän 17,5 %:lla, jolloin sairastumisriski diabetekseen väheni 69 % verrattuna ryhmään, jonka paino ei muuttunut. Tutkimuksen perusteella lihavuus, sokerihäiriöt ja tunnistamaton diabetes ovat yleisiä keski-ikäisessä väestössä. Riskitesti on hyvä työkalu myös diabeteksen seulonnassa. Perusterveydenhuollossa tarjottavalla elintapaneuvonnalla voidaan saada aikaan laihtuminen, joka vähentää sairastumisvaaraa diabetekseen.