Genetic, Prenatal and Postnatal Determinants of Weight Gain and Obesity in Young
Children – The STEPS Study
University of Turku, Faculty of Medicine, Department of Paediatrics, University of Turku Doctoral
Program of Clinical Investigation (CLIPD), Turku Institute for Child and Youth Research.
Conditions of being overweight and obese in childhood are common health problems with longlasting effects into adulthood. Currently 22% of Finnish boys and 12% of Finnish girls are overweight and 4% of Finnish boys and 2% of Finnish girls are obese. The foundation for later health is formed early, even before birth, and the importance of prenatal growth on later health outcomes is widely acknowledged. When the mother is overweight, had high gestational weight gain and disturbances in glucose metabolism during pregnancy, an increased risk of obesity in children is present. On the other hand, breastfeeding and later introduction of complementary foods are associated with a decreased obesity risk. In addition to these, many genetic and environmental factors have an effect on obesity risk, but the clustering of these factors is not extensively studied.
The main objective of this thesis was to provide comprehensive information on prenatal and early postnatal factors associated with weight gain and obesity in infancy up to two years of age. The study was part of the STEPS Study (Steps to Healthy Development), which is a follow-up study consisting of 1797 families. This thesis focused on children up to 24 months of age.
Altogether 26% of boys and 17% of girls were overweight and 5% of boys and 4% of girls were obese at 24 months of age according to New Finnish Growth references for Children BMI-for-age criteria. Compared to children who remained normal weight, the children who became overweight or obese showed different growth trajectories already at 13 months of age. The mother being overweight had an impact on children’s birth weight and early growth from birth to 24 months of age. The mean duration of breastfeeding was almost 2 months shorter in overweight women in comparison to normal weight women. A longer duration of breastfeeding was protective against excessive weight gain, high BMI, high body weight and high weight-for-length SDS during the first 24 months of life. Breast milk fatty acid composition differed between overweight and normal weight mothers, and overweight women had more saturated fatty acids and less n-3 fatty acids in
breast milk. Overweight women also introduced complementary foods to their infants earlier than normal weight mothers. Genetic risk score calculated from 83 obesogenic- and adiposity-related single nucleotide polymorphisms (SNPs) showed that infants with a high genetic risk for being overweight and obese were heavier at 13 months and 24 months of age than infants with a low genetic risk, thus possibly predisposing to later obesity in obesogenic environment. Obesity Risk Score showed that children with highest number of risk factors had almost 6-fold risk of being overweight and obese at 24 months compared to children with lowest number of risk factors. The accuracy of the Obesity Risk Score in predicting overweight and obesity at 24 months was 82%.
This study showed that many of the obesogenic risk factors tend to cluster within children and families and that children who later became overweight or obese show different growth trajectories already at a young age. These results highlight the importance of early detection of children with higher obesity risk as well as the importance of prevention measures focused on parents.
Keywords: Breastfeeding, Child, Complementary Feeding, Genes, Glucose metabolism, Growth,
Infant Nutrition Physiology, Nutrition, Obesity, Overweight, ProgrammingPainonnousun ja ylipainon geneettiset, prenataaliset ja postnataaliset tekijät pienillä lapsilla
Hyvän kasvun avaimet –tutkimuksessa
Turun yliopisto, Lääketieteellinen tiedekunta, Lastentautioppi, Turun yliopiston kliininen
tohtoriohjelma (TKT), Turun lapsi- ja nuorisotutkimuskeskus.
Lapsuusiän ylipaino ja lihavuus ovat yleisiä terveysongelmia, joilla on pitkäkantoisia vaikutuksia terveyteen. Tällä hetkellä suomalaisista pojista 22 % ja tytöistä 12 % on ylipainoisia ja 4 % pojista 2 % tytöistä lihavia. Pohja myöhemmälle terveydelle luodaan jo varhain, jopa ennen syntymää ja sikiöaikaisen kasvun vaikutukset myöhempään terveyteen ovat tunnistettuja monissa tutkimuksissa. Äidin ylipaino, glukoosiaineenvaihdunnan häiriöt ja liiallinen painonnousu raskausaikana ovat
yhteydessä lapsen suurempaan ylipainoriskiin. Toisaalta, imetyksen ja myöhäisemmän lisäruokien aloituksen on havaittu olevan yhteydessä pienentyneeseen ylipainoriskiin. Näiden tekijöiden lisäksi erilaiset geneettiset tekijät sekä muut ympäristötekijät ovat yhteydessä varhaiseen painonkehitykseen ja ylipainoriskiin, mutta näiden tekijöiden kasaantumista on toistaiseksi tutkittu vain vähän.
Tutkimuksen päätavoitteena oli tuottaa aiempaa kokonaisvaltaisempi kuva ylipainoriskiin ja varhaiseen kasvuun liittyvistä ympäristö- ja perimätekijöistä. Tämä tutkimus oli osa Hyvän kasvun avaimet –seurantatutkimusta (the STEPS Study), jossa seurataan monitieteisesti 1797 perhettä. Tämä väitöstutkimus keskittyi lasten kahteen ensimmäiseen ikävuoteen. Väitöstutkimuksen tulokset osoittivat, että monet eri tekijät ovat yhteydessä varhaiseen kasvuun ja ylipainoriskiin. Hyvän kasvun avaimet –tutkimuksessa 26 % pojista ja 17 % tytöistä oli ylipainoisia ja 5 % pojista ja 4 % tytöistä lihavia kahden vuoden iässä. Ylipainoisten ja lihavien lasten kasvu erosi normaalipainoisten lasten kasvusta jo 13 kuukauden iässä. Äidin ylipaino vaikutti
lasten syntymäpainoon ja varhaiseen kasvuun syntymästä kahden vuoden ikään. Ylipainoisilla äideillä imetyksen kesto oli keskimäärin 1,7 kk lyhyempi kuin normaalipainoisilla äideillä. Imetyksen pidempi kesto suojasi liialliselta painonnousulta, korkealta painoindeksiltä, korkealta painolta ja korkealta pituus-painon keskihajonnalta ensimmäisten kahden vuoden aikana. Ylipainoisilla äideillä oli rintamaidossaan enemmän tyydyttyneitä rasvahappoja ja vähemmän n-3 rasvahappoja kuin normaalipainoisilla äideillä. Lisäksi ylipainoiset äidit aloittivat kiinteät ruoat lapsilleen normaalipainoisia äitejä aiemmin. Ylipainoon liittyvistä 83:sta yhden emäksen geenipolymorfioista laskettu geneettinen riskipisteytys osoitti, että lapset, joilla oli suurempi geneettinen riski ylipainoon painoivat enemmän 13 kuukauden ja 2 vuoden iässä kuin lapset, joilla oli
pienempi geneettinen riski ylipainoon. Ylipainon geneettisistä, prenataalisista ja postnataalisista riskitekijöistä laskettu ylipainoriskin summamuuttuja osoitti, että lapsilla, joilla oli korkein määrä yksittäisiä riskitekijöitä oli lähes 6-kertainen riski ylipainoon ja lihavuuteen 2 vuoden iässä verrattuna lapsiin, joilla oli vähän tai ei lainkaan riskitekijöitä. Summamuuttujan tarkkuus 2 vuoden ylipainoa ja lihavuutta ennustettaessa oli 82 %.
Tutkimus osoitti että monet ylipainon varhaisista riskitekijöistä kasaantuivat samoille lapsille ja perheille. Lapset, joista myöhemmin tuli ylipainoisia erosivat kasvultaan normaalipainoisista lapsista jo varhaisessa vaiheessa. Nämä tulokset korostavat lasten ylipainon varhaisen tunnistamisen ja erityisesti vanhempiin kohdistuvien ennaltaehkäisevien toimenpiteiden tärkeyttä.
Avainsanat: Imetys, Imeväisen ravitsemus, Kasvu, Lapset, Lihavuus, Ohjelmoituminen, Perin-
tötekijät, Ravitsemus, Sokeriaineenvaihdunta Ylipaino, ÄidinmaitoSiirretty Doriast
