Abstract Type 2 diabetes causes impairment of peripheral nervous system (PNS) function, which can result in symptoms such as pain and numbness. Disturbances in glucose metabolism inflict negative alterations on PNS function even before diabetes occurs. Forty non-diabetic overweight (BMI 25–30) or obese (BMI > 30) working-age adults without polyneuropathy were enrolled in this study. PNS function was measured at baseline and after 3 years by peroneal motor nerve and radial, sural, and medial plantar sensory nerve conduction studies (NCS). At baseline, serum insulin and glucose levels (fasting, 30 min, and 120 min) were measured with a 2-hour oral glucose tolerance test (OGTT), and fasting serum cholesterol and triglyceride levels were measured. Maximal oxygen uptake (VO2max) was measured with an incremental bicycle ergometer test. Physical activity at the age of 15, 30, and current age was defined by a questionnaire. Current physical activity was also measured with a pedometer. At 3-year follow-up, serum insulin and glucose values were measured with a 2-hour OGTT, and serum fasting cholesterol and triglyceride values were measured. At baseline, a serum insulin level at 120 min was positively and statistically significantly associated with peroneus nerve F-wave minimum and maximum latency time, sural nerve latency and nerve conduction velocity (NCV), and medial plantar NCV. VO2max was positively associated with amplitudes of the distal and proximal peroneus nerve and medial plantar nerve. Physical activity at the age of 30 was positively and significantly associated with peroneus NCV, F-wave maximum latency, medial plantar latency, and NCV. At the 3-year follow-up study, all sensory nerve amplitudes decreased significantly, and a 120-min insulin change was positively associated with changes in peroneus NCV, F-wave average latency, sural NCV, and medial plantar NCV. Serum 120-min insulin values were positively associated with NCVs. Physical activity and fitness were positively associated with PNS function. The significant decrease in all sensory nerve amplitudes during follow-up demonstrates that negative alterations may already occur in overweight and obese adults without diabetes. Overweight and obese adults should be encouraged to have an active lifestyle, as even a small increase in physical activity might have a positive effect on PNS function. / Tiivistelmä Tyypin 2 diabetes aiheuttaa ääreishermoston toiminnan heikentymistä, mikä voi oireilla raajoissa kipuna ja tunnottomuutena. Sokeritasapainon häiriintyminen vaikuttaa haitallisesti ääreishermoston toimintaan jo ennen varsinaisen diabeteksen puhkeamista. Tutkimusaineistona olivat 40 ylipainoista (BMI 25-30) tai lihavaa (BMI>30) työikäistä henkilöä, jotka eivät sairastaneet tyypin 2 diabetesta tai polyneuropatiaa. Heille tehtiin seurannan alussa ja lopussa motorisen peroneushermon sekä sensoristen radius-, suralis- ja mediaalisen plantaarihermon hermoratatutkimus. Seurannan alussa heiltä määritettiin seerumin insuliini- ja glukoosiarvot (paasto, 30 min ja 120 min) kahden tunnin sokerirasituskokeella sekä seerumin paastokolesteroli- ja paastotriglyseridiarvot. Maksimaalinen hapenottokyky (VO2max) mitattiin polkupyöräergometrillä. Fyysinen aktiivisuus 15- ja 30-vuotiaana sekä tutkimushetkellä selvitettiin kyselyllä. Nykyinen aktiivisuus mitattiin myös kiihtyvyysanturiin perustuvalla askelmittarilla. Kolmen vuoden seurannassa 29 tutkittavalta määritettiin seerumin insuliini- ja glukoosiarvot kahden tunnin sokerirasituskokeella sekä seerumin paastokolesteroli- ja paastotriglyseridiarvot. Alkutilanteessa 120 minuutin insuliiniarvo oli positiivisesti ja tilastollisesti merkitsevästi yhteydessä peroneushermon F-aallon minimi- ja maksimilatenssiaikaan, suralishermon latenssiaikaan ja johtumisnopeuteen sekä mediaalisen plantaarihermon johtumisnopeuteen. VO2max oli positiivisesti yhteydessä peroneushermon distaalisen ja proksimaalisen vasteen voimakkuuteen (amplitudi) sekä mediaalisen plantaarihermon vasteen voimakkuuteen. Fyysinen aktiivisuus 30 vuoden iässä oli positiivisesti ja merkitsevästi yhteydessä peroneushermon johtumisnopeuteen, F-aallon maksimilatenssiaikaan, mediaalisen plantaarihermon latenssiaikaan sekä johtumisnopeuteen. Seurantatutkimuksessa kaikkien sensoristen hermojen vasteet pienenivät merkitsevästi ja seerumin 120 min insuliiniarvon muutos oli positiivisesti yhteydessä peroneushermon johtumisnopeuden, F-aallon keskiarvolatenssiajan, suralishermon johtumisnopeuden sekä mediaalisen plantaarihermon johtumisnopeuden muutokseen. Seerumin 120 min insuliiniarvot olivat positiivisesti yhteydessä ääreishermojen johtumisnopeuksiin. Fyysinen aktiivisuus ja kunto olivat positiivisesti yhteydessä ääreishermoston toimintaan. Negatiiviset muutokset sensoristen hermojen vasteissa seurantatutkimuksessa osoittavat, että negatiivisia muutoksia ääreishermoston toimintaan voi tapahtua ylipainoisilla henkilöillä jo ilman diabetesta. Ylipainoisia tulee kannustaa liikkumaan, sillä vähäiselläkin liikunnan lisäyksellä voi olla positiivinen vaikutus myös ääreishermoston toimintaan.

Abstract Gestational diabetes mellitus (GDM) is defined as disturbed glucose metabolism first recognized during pregnancy. Untreated GDM increases the risk of obstetric and neonatal complications, such as fetal overgrowth (macrosomia). The first-line treatment of GDM includes diet therapy and the self-monitoring of blood glucose concentrations and, if needed, pharmacotherapy, which is most commonly accomplished with insulin. Oral anti-diabetic agents such as metformin have recently been under investigation. GDM increases the risk of developing overt diabetes, metabolic syndrome and cardiovascular diseases. The aim of the present study was to investigate the effect of metformin vs. insulin therapy on pregnancy and neonatal outcome as well as on later growth and development of the infant and to investigate the independent and concomitant effects of GDM and maternal overweight/obesity on pregnancy outcome and maternal long-term risks. In a randomized study of 100 women, metformin therapy was not associated with an increased risk of pregnancy or neonatal complications when compared with insulin treatment. However, 32% of the women treated with metformin needed additional insulin in the achievement of normoglycaemia. The need of additional insulin was associated with maternal obesity, an earlier need of pharmacotherapy and fasting hyperglycaemia in OGTT. Infants exposed to metformin were taller and heavier at the age of 18 months compared with infants exposed to insulin. There was no difference in the motor, social or linguistic development between these children when assessed at the age of 18 months. In an epidemiological study of 24,565 pregnancies, normal-weight women with GDM did not have an increased risk of macrosomia or Caesarean delivery when compared with normal-weight women without GDM. GDM was an independent risk factor of neonatal morbidity, especially hypoglycaemia. Maternal overweight and obesity were independent risk factors of macrosomia and obesity was also an independent risk factor of Caesarean delivery and neonatal morbidity. In a follow-up study (n = 116), women with a history of insulin-treated GDM had an increased risk of metabolic syndrome when compared with women without GDM 19 years after index pregnancy. However, maternal pre-pregnancy overweight as such was a stronger risk factor as regards the development of metabolic syndrome than previous GDM. / Tiivistelmä Raskausdiabetes on ensimmäisen kerran raskauden aikana ilmaantuva glukoosiaineenvaihdunnan häiriö. Hoitamattomana raskausdiabetes lisää raskaana olevan ja vastasyntyneen komplikaatioriskiä, erityisesti sikiön liiallista kasvua (makrosomiaa). Raskausdiabetestä hoidetaan ruokavaliolla, veren glukoosipitoisuuksien omaseurannalla sekä tarvittaessa lääkehoidolla, joka on useimmiten insuliinihoitoa. Muita diabeteslääkkeitä, kuten metformiinia, on tutkittu viime vuosina paljon. Raskausdiabetes lisää myöhemmällä iällä riskiä sairastua diabetekseen, metaboliseen oireyhtymään sekä sydän- ja verisuonisairauksiin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää metformiinihoidon tehoa ja turvallisuutta verrattuna insuliiniin raskausdiabeteksen hoidossa. Lisäksi selvitettiin raskausdiabeteksen ja ylipainon itsenäistä vaikutusta raskauskomplikaatioiden esiintyvyyteen sekä naisen myöhempään sairastuvuuteen. Satunnaistetussa tutkimuksessa (n = 100) metformiini ei lisännyt vastasyntyneen makrosomian eikä vastasyntyneen tai raskauskomplikaatioiden riskiä verrattuna insuliiniin. Metformiinilla hoidetuista naisista 32% tarvitsi lisäksi insuliinia normaalin glukoositasapainon saavuttamiseksi. Lisäinsuliinin tarvetta ennustivat äidin lihavuus, varhainen lääkehoidon tarve sekä kohollaan olevat glukoosin paastoarvot sokerirasituksessa. Metformiinille altistuneet lapset olivat sekä pidempiä että painavampia 18 kuukauden iässä kuin insuliinille altistuneet lapset, mutta heidän motorisessa, sosiaalisessa tai kielellisessä kehityksessään ei ollut eroja. Epidemiologisessa tutkimuksessa (n = 24,565) normaalipainoisen naisen raskausdiabetes ei lisännyt keisarileikkauksen tai sikiön makrosomian riskiä verrattuna normaalipainoisiin naisiin, joiden sokeriaineenvaihdunta oli normaali. Raskausdiabetes lisäsi itsenäisesti vastasyntyneen sairastavuuden ja hypoglykemian riskiä. Äidin ylipaino ja lihavuus lisäsivät itsenäisesti makrosomian riskiä ja lihavuus myös keisarileikkauksen ja vastasyntyneen sairastuvuuden riskiä. Seurantatutkimuksessa (n = 116) insuliinihoidettujen raskausdiabeetikoiden riski sairastua 19 vuotta raskauden jälkeen myöhempään metaboliseen oireyhtymään oli lisääntynyt verrattuna terveisiin verrokkeihin. Raskautta edeltävä ylipaino oli vahvempi riskitekijä metabolisen oireyhtymän kehittymiselle kuin aiempi raskausdiabetes.

Abstract It has been proposed that in addition to oral glucose tolerance test, detected by impaired fasting glucose (IFG), impaired glucose tolerance (IGT), glycosylated hemoglobin (HbA1c 5.7–6.4%) can be used for screening individuals at high risk of developing type 2 diabetes and CVD. The aim of the present study was to assess whether the use of ADA 2010 prediabetes definition, especially the use of HbA1c 5.7–6.4% may detect different individuals with prediabetes as compared to the use of IFG or IGT, and whether the traditional CVD-risk factors differed between these definitions. Furthermore, the aim was to study if the inflammatory mediators associated with cardiovascular disease are increased in prediabetes and to assess the power of HbA1c 5.7–6.4%, 2-h glucose, and fasting glucose predicting type 2 diabetes and CVD. The present study consisted of the Oulu 35 population. This prospective population-based study was conducted in 1990–2008 to assess the prevalence of type 2 diabetes and glucose abnormalities. All inhabitants of the City of Oulu, Finland, born in 1935 and living in Oulu on 1st October 1990 (n=1,008), were invited to participate 1990–1992 (831 enrolled). At the baseline of the present study 1996–1998, 815 were invited and 593 (73%) of them enrolled. Prediabetes was classified as IFG (fasting blood glucose, FBG 5.6–6.0 mmol/L), IGT (2-hour BG ≥7.8 and <11.1 mmol/L) and/or HbA1c 5.7–6.4%. Inflammation was measured with IL-1Ra, IL-8 and RANTES. Prevalence of isolated prediabetes in this population was common with limited overlap between the three different definitions. Differences in CVD risk factors were observed between the three hyperglycemia groups. Isolated HbA1c was associated with overweight and more adverse lipid profile. Low-grade inflammation (measured by IL-1Ra, IL-8 and RANTES) was associated with prediabetes with levels comparable to those with diabetes. The association was independent of visceral adiposity. Finally, HbA1c and 2-h glucose, but not fasting glucose, predicted CVD in 10 years follow-up in women, but not in men. In conclusion, this study demonstrates that HbA1c 5.7–6.4% detects partly different individuals with prediabetes as compared to IFG and IGT. Using only fasting glucose and HbA1c for screening, many subjects at high risk for diabetes and CVD would be missed. However, HbA1c 5.7-6.4% diagnose individuals with high traditional cardiovascular risk factors. Prediabetes is associated with inflammation measured with IL-1Ra, IL-8 and RANTES. Finally, 2-h glucose value is important in screening subjects in high risk for diabetes and CVD. / Tiivistelmä Vuonna 2010 Amerikan diabetesyhdistys (ADA) esitti sokerihemoglobiinin HbA1c 5.7-6.4 % -arvoa diabeteksen esiasteeksi kohonneen paastosokerin (IFG) ja heikentyneen sokerinsiedon (IGT) lisäksi. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten ADA 2010 -määritelmä diabeteksen esiasteista löytää riskihenkilöitä ja mitkä ovat perinteiset sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijät eri ryhmillä (IFG, IGT ja HbA1c 5.7–6.4%). Tulehdusmarkkereita ja näiden eroja määritettiin verrattuna diabeetikoihin ja terveisiin henkilöihin. Lisäksi selvitettiin, kuinka nämä eri diabeteksen esiasteet ennustavat sydän- ja verisuonisairauksien syntyä. Tutkimusaineistona oli Oulu 35 aineisto, jota on tutkittu v. 1990–2008 tyypin 2 diabeteksen ja sokerihäiriöiden esiintyvyyden selvittämiseksi. Ensimmäinen seurantatutkimus tässä ikäkohortissa, joka on nykyisen tutkimuksen alkuvaihe, tehtiin 1996–1998. Osallistujia oli tällöin 593. Seuraava seurantatutkimus tehtiin 2007–2008. Diabeteksen esiasteeksi määritettiin IFG (kohonnut paastoverensokeri, FBG 5.6–6.0 mmol/L), IGT (2-tunnin verensokeri BG ≥7.8 ja <11.1 mmol/L) ja HbA1c 5.7–6.4%. Diabeteksen esiasteiden esiintyvyys tässä aineistossa oli huomattava ja määritelmät löysivät vain vähän samoja ihmisiä. Perinteisissä sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöissä oli selkeitä eroja: henkilöt, joilla oli HbA1c 5.7–6.4%, olivat selkeästi enemmän ylipainoisia ja vyötärölihavia, sekä heillä oli huonommat rasva-arvot (HDL ja triglyseridit). HbA1c ja IGT ennustivat sydän- ja verisuonitautien ilmaantumista naisilla, mutta eivät miehillä. Kaikki nämä määritelmät ennustivat diabeteksen syntyä, mutta ei-diabeetikoilla vain 2 tunnin sokeri ennusti sydän- ja verisuonitautia. Sen sijaan matala-asteinen tulehdusreaktio mitattuna IL-1Ra, IL-8 and RANTES- tulehdusmarkkereilla liittyi jo diabeteksen esiasteeseen (ADA 2010) yhtä paljon kuin diabeetikoilla, eikä tämä selittynyt vyötärölihavuudella. Tutkimus osoitti, että diabeteksen eri esiasteet diagnosoivat eri ihmisiä. Jos 2- tunnin sokerirasitusta ei käytettäisi, jäisi runsaasti todellisessa sydän- ja verisuonisairauksien riskissä olevia henkilöitä löytymättä. Toisaalta sokerihemoglobiini HbA1c 5.7–6.4% löytää eri ihmisiä, joilla perinteiset riskitekijät sydän- verisuonisairauksille ovat yleisemmät, joten senkin käyttö voi diabeteksen seulonnassa olla parempi kuin paastosokerin, joka löysi selkeästi huonommin riskihenkilöitä. Sokerirasituskoe on edelleen tärkeä riskihenkilöiden seulonnassa.

Abstract Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common endocrine disorder affecting 5–15% of women of reproductive age. The syndrome is characterized by menstrual irregularities, hyperandrogenism and polycystic ovaries. Infertility is a major problem in PCOS and it can be explained partially by chronic anovulatory cycles. Excess body weight and insulin resistance are common among women with PCOS, exposing them to the most common pregnancy complication, gestational diabetes mellitus (GDM) and, later in life, to a higher risk of developing glucose metabolism disorders eventually leading to outbreak of type 2 diabetes mellitus (T2DM). However, the respective roles of the syndrome per se, excess body weight and hyperandrogenism regarding the aforementioned complications are still to be clarified. The objectives were first to determine the risks of PCOS, infertility problems and decreased fertility at age 26 in women with a history of menstrual irregularity or elevated androgen levels in adolescence (at age 16). We also aimed to clarify whether PCOS per se is associated with decreased fertility and increased incidence of miscarriage, GDM, prediabetes and T2DM. Lastly, we focused on the respective roles of excess body weight and hyperandrogenism as regards the development of GDM and impaired glucose metabolism. The study populations were derived from the prospective Northern Finland Birth Cohorts 1966 and 1986, comprising all expected births in 1966 (n = 5889 females) and 1986 (n = 4567) in the two northernmost provinces of Finland. The data was complemented with fertility rates and diagnoses of GDM and T2DM from registers held by the National Institute for Health and Welfare and The Social Insurance Institution of Finland. Menstrual irregularity or elevated androgen levels in adolescence were associated at age 26 with increased risks of PCOS and infertility problems, but not with decreased fertility rates. At the end of their reproductive life women with symptoms of PCOS were not more often childless, had had a similar incidence of miscarriages but had a smaller family size compared with healthy women, and obesity further decreased family size in this group. Excess body weight and elevated androgen levels, but not PCOS per se, were independent risk factors of GDM. The increased risk of T2DM in PCOS was mainly due to excess body weight, although both factors had a synergistic effect on the development of T2DM. / Tiivistelmä Monirakkulainen munasarjaoireyhtymä (PCOS) on yleinen naisilla esiintyvä hormonaalinen häiriö, josta kärsii 5-15% lisääntymisikäisistä naisista. Kuukautiskierron häiriöt, mieshormoniylimäärä ja monirakkulaiset munasarjat ovat ominaisia oireyhtymälle. Lapsettomuus on keskeinen ongelma oireyhtymässä, mikä johtuu osittain kroonisesta ovulaatioiden epäsäännöllisyydestä tai niiden puuttumisesta. Ylipainoa ja insuliiniresistenssiä esiintyy usein oireyhtymää sairastavilla naisilla ja ne altistavat raskausajan diabeteksen puhkeamiselle. Myöhemmällä iällä PCOS-naisilla on suurentunut riski sairastua sokeriaineenvaihdunnan häiriöihin, jotka lisäävät riskiä tyypin 2 diabeteksen (T2DM) puhkeamiselle. PCOS:n, ylipainon ja mieshormoniylimäärän itsenäiset roolit edellä mainittujen häiriöiden kehittymisessä ovat kuitenkin edelleen epäselviä. Ensimmäisenä tavoitteena oli selvittää PCOS:n, lapsettomuusongelmien ja alentuneen hedelmällisyyden riskiä 26-vuotiaana naisilla, joilla todettiin kuukautiskierron häiriö tai kohonneet mieshormonipitoisuudet nuoruusiällä (16-vuotiaana). Toiseksi selvitimme, liittyykö PCOS itsessään alentuneeseen hedelmällisyyteen sekä kohonneeseen keskenmenojen, raskausdiabeteksen, diabeteksen esiasteiden ja T2DM esiintyvyyteen. Lisäksi selvitimme ylipainon ja mieshormoniylimäärän itsenäisiä rooleja raskausdiabeteksen ja muiden sokeriaineenvaihdunnan häiriöiden kehittymisessä. Tutkimusaineistoina olivat Pohjois-Suomen syntymäkohortit 1966 (n = 5889 naista) ja 1986 (n = 4567 naista), joihin sisältyivät kaikki elävänä syntyneet lapset vuosina 1966 ja 1986 kahdesta Suomen pohjoisimmasta läänistä. Tutkimusaineistoja täydennettiin hedelmällisyyslukujen ja GDM- sekä T2DM-diagnoosien osalta Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen ja Kansaneläkelaitoksen ylläpitämistä rekistereistä. Nuoruusiän kuukautiskierron häiriöt ja mieshormoniylimäärä olivat yhteydessä suurentuneeseen riskiin kehittää PCOS ja kärsiä lapsettomuusongelmista, mutta näiden yhteyttä alentuneisiin hedelmällisyyslukuihin 26-vuotiaana ei todettu. PCOS-oireiset naiset eivät kärsineet lapsettomuudesta lisääntymisiän aikana verrokkinaisia enemmän ja keskenmenojen esiintyvyys ei eronnut oireisten ja terveiden naisten välillä. Oireisilla naisilla oli kuitenkin pienempi perhekoko kuin verrokeilla, ja lihavuus entisestään pienensi perhekokoa oireisilla naisilla. Ylipaino ja mieshormoniylimäärä olivat itsenäisiä riskitekijöitä raskausdiabeteksen kehittymiselle. PCOS ei ollut riskitekijä raskausdiabeteksen kehittymiselle. Kohonnut T2DM-riski PCOS:ssa johtui lähinnä ylipainosta, vaikkakin molemmat tekijät olivat itsenäisiä riskitekijöitä T2DM:n kehittymiselle.

Abstract Primary hallmark of osteoarthritis (OA) is the progressive degeneration of articular cartilage. An accurate estimation of cartilage mechanics is important when analyzing the subject-specific function of the knee joint and risks for the onset and development of OA due to cartilage damage. Finite element (FE) modeling can help to estimate peak joint stresses and strains and explain how they could lead to OA. FE models of the knee joint during simplified gait were developed to define the level of material complexity required for 3D FE modeling of the knee joint in estimation of reliable tissue stresses and strains within articular cartilage of the knee joint; and to investigate the predictive value of FE modeling of the knee joint on the development and progression of radiographic OA within obese and normal weight subjects. It was found that maximum principal stresses and strains within articular cartilage in the knee joint during walking are highly sensitive to the material parameters of cartilage. It was not possible to match simultaneously stresses, strains and contact pressures between simplified (non-fibrillar) and advanced (fibrillar) models. Though, it was possible to find parameters for transversely isotropic models that enable the estimation of stresses and strains throughout the depth of cartilage similarly to more advanced fibril reinforced models. Locations of peak cumulative stresses in obese subjects at the baseline without radiographic OA showed a good agreement with the locations of cartilage loss and magnetic resonance imaging (MRI) based scoring in four year follow-up when they had developed OA. Simulated weight loss in obese subjects significantly reduced the highest cumulative stresses in cartilage to the level of normal weight subjects. The cartilage degeneration algorithm was able to predict subject-specific progression of OA similarly with MRI follow-up data and separate subjects with radiographic OA from healthy subjects. The computational FE models developed in this thesis represent useful tools to identify possible risk locations within the knee joint and how they relate to OA onset and progression. The presented methods have clinical potential in the diagnostics of knee joint OA in a subject-specific manner and in simulating the effect of interventions on the progression of OA thus helping with an effective treatment planning. / Tiivistelmä Nivelrikon tunnusomaisin piirre on nivelrustokudoksen rappeutuminen ja kuluminen. Nivelruston tehtävänä on tasata niveliin kohdistuvaa kuormitusta. Rustokudoksen mekaanisten ominaisuuksien määrittäminen on tärkeässä roolissa, kun halutaan arvioida tarkemmin polvinivelen toimintakykyä sekä rustokudoksen rappeutumista. Magneettikuvantamisen pohjalta tehtävä polvinivelen biomekaaninen tietokonemallinnus mahdollistaa rustokudoksen jännitys- ja puristusjakauman arvioinnin simuloidun kuormituksen aikana, mikä edelleen voi antaa vastauksia siihen, kehittyykö niveleen tulevaisuudessa nivelrikko, tai miten tietyn nivelrikkopotilaan sairaus etenee. Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli kehittää kolmiulotteisia polvinivelen biomekaanisia tietokonemalleja, joiden perusteella simuloitiin normaalia kävelyä. Polvinivelen kolmiulotteinen geometria luotiin terveiden koehenkilöiden sekä nivelrikkopotilaiden magneettikuvista. Malleilla selvitettiin aluksi, miten monimutkaisena materiaalina nivelrusto tulee mallintaa, jotta mallin ennustama jännitys- ja puristusjakauma on silti realistinen. Tämän jälkeen tutkittiin, miten hyvin tietokonemallinnus ennustaa polvinivelrikon kehittymistä ja etenemistä sekä nivelruston rappeutumista ylipainoisilla potilailla. Tutkimuksessa havaittiin, että tietokonemallin ennustamat jännitys- ja puristusjakaumat nivelrustossa kävelyn aikana riippuvat merkittävästi nivelrustolle valitusta materiaalimallista ja sen parametreista. Tietokonemallien ennustamat nivelruston jännityskeskittymien sekä ruston rappeutumisen sijainnit vastasivat erittäin hyvin nivelrustokudoksen todellisen kulumisen sijainteja magneettikuvasta arvioituna neljän vuoden seuranta-ajan jälkeen. Tietokonemalleilla oli myös mahdollista simuloida painon pudotuksen vaikutusta, jolloin nivelrustokudoksen jännitys- ja puristusjakaumat palautuivat normaalien koehenkilöiden tasolle. Tässä tutkimuksessa kehitetyt polvinivelen tietokonemallit tarjoavat tutkijoille uuden työkalun paikallistaa sellaiset kohdat nivelpinnalta, joissa kuormituksen aiheuttama mekaaninen jännitys on suurta; nämä kohdat ovat kaikista riskialtteimpia nivelrikon kehittymiselle. Kehitettyjä malleja voidaan perustutkimuksen lisäksi jatkokehittää edelleen kohti kliinistä sovellusta, jolloin niitä voitaisiin hyödyntää esimerkiksi simuloitaessa erilaisten hoitojen vaikutusta kuormitusjakaumiin ja rustokudoksen rappeutumiseen.

Abstract The purpose of this study was to describe and evaluate the effectiveness of lifestyle counseling interventions on physical activity, body mass index and adherence to lifestyle change in overweight and obese adolescents. Further, the study aimed to describe and evaluate parents’ adherence to a change in lifestyle in their family. The aim was to promote overweight and obese adolescents’ health and develop an effective lifestyle counseling intervention. In the first phase, a systematic literature review was conducted to evaluate the effectiveness of earlier interventions (n=14) on overweight and obese adolescents’ subsequent physical activity, body mass indices and psychological symptoms. In the second phase, the feasibility of developed interventions was assessed with an expert panel. In the third phase the effectiveness of Facebook-delivered lifestyle counseling intervention (Fb) and lifestyle counseling with physical activity self-monitoring (Fb+Act) were evaluated using a randomized controlled trial. A total of 504 overweight or obese adolescents from Northern Finland were invited to study. Adolescents who participated (n=46) and their parents (n=49) were randomly assigned to experimental or control groups. The effectiveness of earlier lifestyle counseling interventions on adolescents’ physical activity and body mass indices were small. The effectiveness of interventions developed in this study on adolescents’ physical activity, body mass indices were small. The Fb+Act group had lower sedentary time compared to the control group during post-intervention measurements. The Fb group body mass index decreased. Adherence to increasing physical activity decreased in adolescents and their parents. / Tiivistelmä Tutkimuksen tarkoituksena oli kuvata ja arvioida interventioiden vaikuttavuutta ylipainoisten ja lihavien 13–16-vuotiaiden nuorten fyysiseen aktiivisuuteen, painoindeksiin ja elintapamuutokseen sitoutumiseen. Lisäksi kuvattiin ja arvioitiin nuorten vanhempien sitoutumista perheen elintapamuutokseen. Tutkimuksen tavoitteena oli edistää ylipainoisten ja lihavien nuorten terveyttä ja kehittää vaikutuksiltaan tehokas elintapaohjausinterventio. Tutkimuksen ensimmäisessä vaiheessa systemaattisen kirjallisuuskatsauksen avulla arvioitiin aikaisempien interventioiden (n=14) vaikuttavuutta ylipainoisten ja lihavien nuorten fyysiseen aktiivisuuteen, painoindeksiin ja psykologisiin tekijöihin. Toisessa vaiheessa arvioitiin suunniteltujen interventioiden toteutettavuutta asiantuntijapaneelilla. Kolmannessa vaiheessa arvioitiin sosiaalista mediaa hyödyntävän elintapaohjausintervention (some) ja elintapaohjausinterventio yhdistettynä fyysisen aktiivisuuden omaseurantaan (some+fa) vaikuttavuutta satunnaistetulla kontrolloidulla kokeella. Tutkimukseen kutsuttiin Pohjois-Suomesta 504 ylipainoista tai lihavaa nuorta vanhempineen ja tutkimukseen osallistuneet nuoret (n=46) ja heidän vanhempansa (n=49) satunnaistettiin koe- ja kontrolliryhmiin. Systemaattisen kirjallisuuskatsauksen mukaan interventioiden vaikuttavuus ylipainoisten ja lihavien nuorten fyysiseen aktiivisuuteen ja painoindeksiin ovat olleet vähäisiä. Tässä tutkimuksessa kehitettyjen interventioiden vaikuttavuus ylipainoisten ja lihavien nuorten painoindeksiin ja fyysiseen aktiivisuuteen oli vähäinen. Some+fa -ryhmän liikkumaton aika oli vähäisempi verrattuna kontrolliryhmään (p=0,021). Some-ryhmän nuorten painoindeksi laski. Nuorten ja vanhempien osalta sitoutuminen fyysisen aktiivisuuden lisäämiseen laski.

Abstract Earlier studies on lumbar degenerative imaging findings in magnetic resonance imaging (MRI) have been done mainly in adult populations and the associations of degenerative findings with low back pain (LBP) are controversial. Only a few studies have involved adolescents and young adults. Heritability has been acknowledged as the only explicit risk factor of disc degeneration (DD). This study investigated the prevalence and environmental determinant of lumbar degenerative findings in MRI and their association with low back symptoms among young adults. The data were based on two physical assessments, three questionnaires and one lumbar MRI that were executed on members of the Oulu Back Study (n=558), a subsample of Northern Finland Birth Cohort 1986, between 16 and 21 years of age. Prevalences of lumbar DD (54%), bulging (25%), protrusion (18%) and Schmorl’s node (17%) were high, whereas other degenerative findings were rare among young adults. Males had higher prevalence of DD and Schmorl’s nodes than females. DD and herniations were associated with low back symptoms. On the other hand, symptoms were present among subjects without DD or other abnormal findings on MRI. Of the environmental determinants, high body mass index and MRI-based obesity measurements of visceral adiposity were associated with lumbar DD among males. Waist circumference and smoking showed a comparable association with DD among males, but the level of physical activity was not associated with DD in either gender. Low back symptoms are more common among young adults with a higher degree of DD or presence of disc herniation. Smoking and overweight are associated with lumbar DD among young male adults. / Tiivistelmä Aikaisempia tutkimuksia magneettikuvantamisella (MK) todetuista lannerangan rappeumamuutoksista ja niiden yhteyksistä alaselkäkipuun on tehty lähinnä aikuisväestöllä ja tulokset ovat ristiriitaisia. Vain muutamia tutkimuksia on tehty alle 25-vuotiailla. Välilevyrappeuman mahdollisista riskitekijöistä vain perimästä on vahvaa näyttöä. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin MK:lla todettujen lannerangan rappeumamuutosten esiintyvyyttä, niihin vaikuttavia ympäristötekijöitä ja yhteyttä alaselkäoireisiin nuorilla aikuisilla. Tutkimuksen aineisto perustui kahteen kliiniseen tutkimukseen, kolmeen kyselyyn ja yhteen MK:een, jotka toteutettiin Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1986:een kuuluville Oulun selkätutkimuksen koehenkilöille (n=558) 16-21 vuoden iässä. Lannerangan välilevyrappeumalla (54 %), välilevyn pullotuksilla (bulge; 25 %), sellaisilla välilevyn pullistumilla jotka eivät läpäisseet selkärangan takimmaista pitkittäissidettä (protruusio; 18 %) sekä päätelevyn läpi suuntautuvilla välilevyn pullistumilla (Schmorlin keräset; 17 %) oli korkea esiintyvyys nuorilla aikuisilla, kun taas muut kuvantamislöydökset olivat harvinaisia. Välilevyrappeuma ja Schmorlin keräset olivat yleisempiä miehillä. Sekä välilevyrappeuma että pullistumat olivat yhteydessä alaselkäoireisiin molemmilla sukupuolilla, mutta kaikilla oireisilla ei todettu poikkeavia löydöksiä MK:ssa. Ympäristötekijöistä korkea kehon painoindeksi ja MK:sta mitatut rasvan määrää mittaavat muuttujat olivat miehillä yhteydessä välilevyrappeumaan. Miehillä vyötärönympärys ja tupakointi olivat heikommin yhteydessä välilevyrappeumaan, kun taas liikunta-aktiivisuus ei ollut kummallakaan sukupuolella yhteydessä rappeumaan. Alaselkäoireet ovat yleisempiä nuorilla aikuisilla, joilla on vaikea-asteisempi välilevyrappeuma tai välilevyn pullistuma. Tupakointi ja ylipaino ovat yhteydessä lannerangan välilevyrappeumaan nuorilla aikuisilla miehillä.

Abstract Low back pain (LBP) is a common condition already in adolescence and seems to predict future symptoms. Most of the previous longitudinal studies on LBP have been conducted in adult populations. Among adolescents, LBP has been linked most convincingly to psychosocial factors and smoking. We are not aware of any previous studies on clustering of potential risk factors in adolescent LBP. The main objective of this study was to analyze the potential associations of mainly modifiable psychosocial and lifestyle factors with LBP in adolescence. The factors evaluated were overweight, smoking, physical workload, family’s socioeconomic status, and the co-occurrence of psychosocial and lifestyle factors. The present study used the database of the 16- to 18-year-old adolescent subcohort, Oulu Back Study (n=1,987), of the Northern Finland Birth Cohort 1986. Moreover, we evaluated whether the associations differ depending on the presence of LBP symptoms at baseline of the two-year follow-up period. LBP was common among cohort adolescents as, on average, every second adolescent reported LBP, girls reporting more symptoms. As a whole, more associations were found among girls than boys. Overweight was associated with new LBP in the follow-up, but the association was not strong. Prolonged habitual smoking was associated with LBP, particularly with symptoms at baseline and follow-up. High exposure to awkward trunk postures and an overall physically demanding job were especially associated with new LBP in the follow-up. Family’s socioeconomic status was not consistently associated with LBP. At 16 years, four latent class clusters of psychosocial and lifestyle factors were found in both genders. Clusters characterized by behavioural problems were associated with LBP among both genders. Especially girls with the combination of emotional and behavioural problems were at the greatest risk of seeking care for new LBP. The results of this study indicate that LBP in adolescence is associated with both psychosocial and lifestyle factors. The information obtained may be utilized for improving preventive measures and individual care for adolescent LBP. / Tiivistelmä Alaselkäkipu on yleistä jo nuorilla, ja varhain koetut oireet ennustavat myöhempiä selkäkipuoireita. Suurin osa alaselkäkivun seurantatutkimuksista on tehty aikuisväestöllä. Nuorten alaselkäkivun on esitetty vakuuttavimmin liittyvän psykososiaalisiin ongelmiin ja tupakointiin. Alaselkäkipuun liittyvien tekijöiden mahdollista kasautumista ei ole nuorilla tutkittu aiemmin. Tämän väitöstutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, ovatko pääasiassa muunneltavissa olevat psykososiaaliset ja elämäntapatekijät yhteydessä nuoruudessa esiintyvään alaselkäkipuun. Arvioitavina tekijöinä olivat ylipaino, tupakointi, fyysinen työkuormitus, sosioekonomiset tekijät, sekä psykososiaalisten ja elämäntapatekijöiden kasautuminen. Tutkimusaineisto koostui Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1986:n osaotoksesta (Oulun selkätutkimus), johon kuului 1987 16–18-vuotiasta nuorta. Mahdollisia yhteyksiä arvioitiin erikseen sen mukaan, raportoivatko nuoret seurannan alussa alaselkäkipuoireita vai ei. Alaselkäkipu oli nuorilla yleistä, ja tytöillä yleisempää kuin pojilla. Keskimäärin joka toinen nuori raportoi oireita. Tutkittujen tekijöiden ja alaselkäkivun välisiä yhteyksiä todettiin selvemmin tytöillä. Ylipaino ennusti seurannassa ilmaantuvaa alaselkäkipua, mutta yhteys ei ollut vahva. Säännöllinen tupakointi oli yhteydessä alaselkäkipuun ja etenkin toistuviin oireisiin. Tutkituista työkuormitustekijöistä etenkin hankalat työasennot ja fyysisesti monella tapaa raskaaksi luokiteltava työ altistivat seurannassa uudelle alaselkäkivulle. Sosioekonomiset tekijät eivät olleet selkeästi yhteydessä alaselkäkipuun. Latenttien luokkien analyysi tunnisti seurannan alkuvaiheessa neljä erilaista ryhmää (klusteria) psykososiaalisten ja elämäntapatekijöiden perusteella molemmilla sukupuolilla. Sekä tytöillä että pojilla alaselkäkipua esiintyi erityisesti niissä ryhmissä, joissa esiintyi runsaasti käyttäytymishäiriöitä. Tunne-elämän ja käyttäytymisen ongelmat ennustivat alaselkäkivun vuoksi hoitoon hakeutumista tytöillä. Tulosten perusteella nuorten alaselkäkipuun liittyy sekä psykososiaalisia että elämäntapatekijöitä. Tuloksia voidaan hyödyntää alaselkäkivun ennaltaehkäisyn ja nuorten yksilöllisen hoidon suunnittelussa.

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 Bullying behaviour is present in the daily life of many adolescents, but research into the serious problems related to this behaviour is still scarce. The aim of this work was to investigate the putative associations of bullying behaviour with psychiatric disorders, substance use, suicidality and criminal offences in a sample of under-age adolescent inpatients in Northern Finland. The epidemiologically unselected sample of 12–17-year-old inpatients in need of acute psychiatric hospitalization in a closed ward consisted of 508 adolescents admitted to Unit 70 in Oulu University Hospital during a defined 5-year period. These subjects were interviewed during their hospitalization using the diagnostic semi-structured Schedule for Affective Disorder and Schizophrenia for School-Age Children Present and Lifetime (K-SADS-PL), to identify their psychiatric disorders in terms of DSM-IV and to obtain data on bullying behaviour, substance use, suicidality and somatic diseases. Data on possible criminal offences were extracted from the criminal records of the Finnish Legal Register Centre. Being a bully and a bully-victim (i.e. a person who bullies others and is also bullied) increased the likelihood of externalizing disorders in general, and more specifically of conduct disorders, by over 14-fold in the boys and over 10-fold in the girls. Among the boys being a victim of bullying elevated the risk of internalizing disorders in general, and more specifically of anxiety disorders, by over 3-fold. Also, being a victim of bullying was statistically significantly associated with chronic somatic diseases (e.g. allergy, asthma and epilepsy), but only among the boys, the odds ratio (OR) being over 2-fold. Furthermore, being a bully increased the likelihood of substance-related disorders by over 2-fold in the boys and over 5-fold in the girls. In addition, examination of the use of substances of various types showed that being a bully increased the risk of regular daily smoking and alcohol use in both sexes and also led to more severe substance use such as cannabis and hard drugs among girls. Being a victim of bullying and bullying others both increased the risk of serious suicide attempts in the girls by over 2 and 3-fold respectively. Furthermore, bullying behaviour was also associated with violent crimes, but not with non-violent crimes, but psychiatric disorders were significant mediating factors in this association of bullying behaviour with criminality, however. The findings imply that involvement in bullying behaviour is more likely to be a risk factor for inward-directed harmful behaviour than outward-directed aggression, and also suggest that victimized boys are in general more vulnerable than victimized girls, whereas bullying girls have more problems than bullying boys. / Tiivistelmä Kiusaaminen on hyvin yleinen ilmiö nuorten keskuudessa, mutta siihen mahdollisesti liittyviä vakavia ongelmia on tutkittu vähän. Tässä tutkimuksessa analysoitiin kiusaamiskäyttäytymisen yhteyttä mielenterveyshäiriöihin, itsetuhoisuuteen ja rikollisuuteen psykiatrisessa osastohoidossa olleiden alaikäisten nuorten keskuudessa. Kiusaamiskäyttäytymistermi kattaa sekä kiusaajien, kiusattujen että kiusaaja-kiusattujen toiminnan. Tutkimusaineistoon kuului 508 12–17 -vuotiasta nuorta, jotka olivat hoidossa suljetulla psykiatrisella akuuttihoito-osastolla Oulun yliopistollisessa sairaalassa 1.4.2001 ja 31.3.2006 välisenä aikana. Osastohoidon aikana nuoret tutkittiin käyttäen puolistrukturoitua K-SADS-PL -haastattelua, jonka avulla määritettiin nuorten mielenterveyshäiriöt DSM-IV -diagnoosiluokituksen mukaisesti ja saatiin tiedot nuorten kiusaamiskäyttäytymisestä, päihteiden käytöstä, itsetuhoisuudesta ja somaattisista sairauksista. Oikeusrekisterikeskuksen rikosrekisteristä saatiin tutkittavien rikosrekisteritiedot. Tämä tutkimus osoitti, että nuorilla, jotka ovat kiusaajia tai kiusaaja-kiusattuja, on yli kymmenkertainen riski käytöshäiriöihin verrattuna nuoriin, jotka eivät ole osallistuneet kiusaamiskäyttäytymiseen. Kiusatuilla pojilla on yli kolminkertainen riski ahdistuneisuushäiriöihin. Lisäksi kiusatuksi joutuminen on pojilla yhteydessä kroonisiin somaattisiin sairauksiin kuten allergiaan, astmaan ja epilepsiaan. Tytöillä, jotka kiusaavat, on yli viisinkertainen riski päihdehäiriöihin. Pojilla, jotka kiusaavat, vastaava riski on kaksinkertainen. Molemmilla sukupuolilla toisten kiusaaminen on yhteydessä säännölliseen tupakointiin sekä alkoholin käyttöön ja tytöillä myös kannabiksen ja muiden huumeiden käyttöön. Tytöillä, jotka ovat kiusattuja tai kiusaavat, on yli kaksinkertainen riski vakaviin itsemurhayrityksiin. Lisäksi tämä tutkimus osoitti, että kiusaaminen on yhteydessä väkivaltarikollisuuteen, mutta tätä selittävät merkittävästi nuorten mielenterveyshäiriöt. Tämän tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että nuorilla, jotka altistuvat kiusaamiskäyttäytymiselle, on muita suurempi riski itsensä vahingoittamiseen useilla eri tavoilla. Sen sijaan kiusaamisen ja toisiin kohdistuvan väkivallan yhteys on lievempi. Sukupuolten välisiä eroja tarkasteltaessa havaittiin, että haavoittuvaisimpia ovat kiusaavat tytöt ja kiusatut pojat.