Abstract Abdominal obesity in adults is associated with insulin resistance. The purpose of the present study was to examine insulin resistance-associated abnormalities during military service as well as the effect of smoking on these abnormalities. In 1995 we invited all the 1268 servicemen attending military service in the Ostrobothnian Brigade and in 1997 all the 106 servicemen in the First Signal Company for measurements at the beginning of their service. Metabolic syndrome was defined: hyperinsulinemia (fasting insulin ≥ 13.0  mU/l) and dyslipidemia (triglycerides ≥ 1.7 mmol/l and/or total cholesterol/HDL cholesterol > 5) at the same time. Metabolic syndrome was present in 10% of the servicemen who had a body mass index > 27 kg/m2. Metabolic syndrome was present in 1% of all servicemen. None of the servicemen of normal weight had metabolic syndrome. Smoking increased the prevalence of metabolic syndrome sixfold. The mean weight of servicemen in the Ostrobothnian Brigade increased by 4,6 kg during the service. In the First Signal Company, weight did not change during the service. Total cholesterol, HDL and LDL cholesterol increased in both groups. Two out of three servicemen had increased their exercise activity and their consumption of doughnuts/confectionary during the service. Consumption frequence of doughnuts increased by 166%. Apparently, the changes in the diet had a major effect on lipids, and the beneficial effect of increased exercise could not compensate for it. Smokers had lower levels of adiponectin than non-smokers at the beginning of the service. During the service, the levels of adiponectin decreased. The decrease of adiponectin was related to a decrease in QUICKI but not to smoking. Thus, the decreased adioponectin level was due to a decrease of insulin sensitivity caused by diet. Overweighted servicemen should decrease their weight. I suggest that preventive health education should be pointed to overweighted servicemen. The aim should be to decrease obesity and to abandon smoking. By these means we could reduce or prevent arteriosclerosis and diabetes in the future. This is a common challenge for primary health care in Finland and the Finnish military forces. / Tiivistelmä Aikuisten keskivartalolihavuuteen liittyy insuliiniresistenssiä ja metabolista oireyhtymää, jotka ennakoivat tulevaa diabetestä ja valtimonkovetustautia. Nuorten ylipainoisuus on huomattavasti yleistymässä. Useat nuoret tupakoivat. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin insuliiniresistenssiin liittyviä kardiovaskulaarisia riskitekijöitä varusmiespalvelun aikana ja tupakoinnin yhteyttä näihin riskitekijöihin. Tutkimusaineiston muodostivat kaikki 1 268 Pohjan Prikaatissa vuonna 1995 ja kaikki 106 1. Viestikomppaniassa tammikuussa 1997 palvelunsa aloittanutta varusmiestä. Metabolinen oireyhtymä (MBO) määriteltiin siten, että varusmiehellä oli yhtä aikaa hyperinsulinemia (paastoinsuliini ≥ 13,0 mU/l) ja dyslipidemia (triglyseridipitoisuus ≥ 1,7 mmol/l ja/tai kokonaiskolesteroli/HDL-kolesteroli > 5). Näin määritelty MBO löytyi 10 %:lta niistä varusmiehistä, joiden painoindeksi oli yli 27 kg/m2. MBO esiintyi 1 %:lla kaikista varusmiehistä. Kenelläkään normaalipainoisella ei havaittu metabolista oireyhtymää. Painoindeksi yli 27 kg/m2 esiintyi 11 %:lla varusmiehistä. Tupakointi lisäsi MBO:n esiintymisriskiä kuusinkertaisesti. Pohjan Prikaatin varusmiesten paino lisääntyi 4,6 kg, mutta 1. Viestikomppanian varusmiesten paino ei muuttunut varusmiespalvelun aikana. Kuitenkin kokonaiskolesterolin, HDL- ja LDL-kolesterolin pitoisuudet lisääntyivät molemmilla. Ravinto- ja liikuntakyselytutkimus osoitti, että kahdella kolmesta varusmiehestä liikunnan määrä ja munkkien/kahvileipien käyttö lisääntyi varusmiespalvelun aikana. Munkkien käyttökerrat lisääntyivät 166 %. Ilmeisesti ruokavalion muutoksen aiheuttama "rasvarasitus" ja sen haitallinen vaikutus lipideihin oli niin merkittävä, että se mitätöi lisääntyneen liikunnan tuoman hyödyn. Tupakoivien adiponektiinipitoisuudet olivat varusmiespalvelun alussa matalampia kuin tupakoimattomien. Adiponektiinipitoisuudet vähenivät varusmiespalvelun aikana tupakoivilla ja tupakoimattomilla. QUICKI-indeksin pieneneminen oli itsenäinen selittäjä adiponektiinipitoisuuden muutokselle. Siten adiponektiinipitoisuuden vähenemisen syy oli ruokavalion aiheuttama insuliiniherkkyyden heikkeneminen varusmiespalvelun aikana ja se ei riippunut tupakoinnista. Ylipainoiset kutsuntaikäiset nuoret miehet ja varusmiehet tulisi saada laihtumaan. Suosittelen juuri heille suunnattua täsmäehkäisyä, joka tähtää painonpudotukseen ja tupakoimattomuuteen, sillä ylipainolla ja tupakoinnilla on selvä haitallinen vaikutus insuliiniresistenssiin liittyviin kardiovaskulaarisiin riskitekijöihin jo nuoruusvuosien aikana. Puuttumalla ajoissa vaaratekijöihin valtimonkovetustaudin ja diabeteksen kehittymistä voidaan hidastaa tai estää. Tämä on yhteinen haaste suomalaiselle perusterveydenhuollolle ja puolustusvoimille.

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.