Aktiivisen ruskean rasvakudoksen vaikutus elimistön glukoosimetaboliaan normaalipainoisilla ja ylipainoisilla ihmisillä

Abstract

Ruskea rasvakudos on metabolisesti aktiivista kudosta, joka energian varastoinnin sijaan kuluttaa sitä ja tuottaa lämpöä non-shivering-termogeneesiksi kutsutussa prosessissa. Ruskea rasvakudos hyödyntää energianlähteenään sekä rasvahappoja että glukoosia ja ympäristön matala lämpötila lisää niiden sisäänottoa kudokseen. Ruskean rasvakudoksen aktiivisuuden on havaittu olevan yhteydessä hyvään metaboliseen terveyteen ja tehokkaaseen perusaineenvaihduntaan. Ylipainossa kudoksen kylmäaktivoituminen puolestaan on vähäistä ja kudoksen aktiivisuuden on havaittu olevan kääntäen yhteydessä painoindeksiin. Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena oli selvittää, onko ruskean rasvakudoksen korkea aktiivisuus yhteydessä elimistön hyvään glukoosimetaboliaan normaali- ja ylipainoisilla henkilöillä. Ruskean rasvakudoksen kylmäaktivoitumisesta, elimistön glukoosimetaboliasta ja maksan toiminnasta kertovia mittaustuloksia vertailtiin normaali- ja ylipainoisten tutkimushenkilöiden välillä. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös avantouinnin vaikutuksia ruskean rasvakudoksen aktiivisuuteen ja tutkittiin pitkäaikaisella kylmäinterventiolla toistuvien kylmäaltistuksien vaikutuksia ruskean rasvakudoksen aktiivisuuteen ja elimistön glukoosimetaboliaan. Elimistön glukoosimetaboliaa ja siinä tapahtuvia muutoksia selvitettiin veriparametreistä ja ruskean rasvakudoksen aktiivisuus määritettiin mittaamalla akuutin kylmäaltistuksen aikana glukoosin sisäänottoa ruskeaan rasvakudokseen PET-kuvantamisella hyödyntäen [18F] FDG-merkkiainetta. Normaalipainoisilla tutkimushenkilöillä ruskea rasvakudos oli aktiivisempaa kuin ylipainoisilla, minkä lisäksi normaalipainoiset olivat insuliiniherkempiä kuin ylipainoiset. Ruskean rasvakudoksen korkea aktiivisuus oli yhteydessä elimistön insuliiniherkkyyteen erityisesti ylipainoisilla, mutta myös normaalipainoisilla henkilöillä. Toistuvien kylmäaltistuksien vaikutukset olivat lupaavia, sillä ruskean rasvakudoksen aktiivisuus lisääntyi osalla tutkimushenkilöistä kylmäintervention myötä. Aihetta tulee kuitenkin tutkia vielä lisää suuremmalla otoskoolla. Myös avantouinnin vaikutuksista vaaditaan lisätutkimuksia selkeiden johtopäätösten tekemiseksi. Kokonaisuudessaan tutkimuksen tulokset osoittivat, että ruskean rasvakudoksen korkea aktiivisuus oli yhteydessä elimistön hyvään insuliiniherkkyyteen ja kudoksen aktiivisuutta oli mahdollista lisätä toistuvilla kylmäaltistuksilla.

Brown adipose tissue is metabolically active tissue that expends energy to produce heat in a process called non-shivering thermogenesis. Brown adipose tissue uses both fatty acids and glucose as its energy source, and a low ambient temperature increases their uptake by the tissue. Activity of brown adipose tissue has been found to be associated with good metabolic health and a high basal metabolic rate. In obesity, cold-induced activation of brown adipose tissue is usually low, and activity of the tissue has been found to be inversely correlated with body mass index. The aim of this master’s thesis was to determine whether a high activity of brown adipose tissue is associated with improved systemic glucose metabolism in normal and overweight people. Measurements of brown adipose tissue activity, systemic glucose metabolism and liver function were also compared between normal and overweight subjects. The study also examined the effects of winter swimming on brown adipose tissue activity and investigated the effects of repeated cold exposures on brown adipose tissue activity and glucose metabolism in the form of a long-term cold intervention. Systemic glucose metabolism was studied by examining specific blood parameters, and brown adipose tissue activity was determined by measuring glucose uptake into brown adipose tissue during acute cold exposure with PET imaging using the [18F] FDG marker. Brown adipose tissue was found to be more active in normal weight subjects than in overweight subjects, and normal weight subjects were also more insulin sensitive than overweight subjects. Brown adipose tissue activity was associated with better insulin sensitivity, especially in overweight subjects, but also in normal-weight subjects. The effects of repeated cold exposures were promising, as brown adipose tissue activity in some subjects increased with the intervention. However, this topic needs further researching with a larger sample size. Further studies on the effects of winter swimming are also required to draw clear conclusions. Overall, the results of the study showed that high activity of brown adipose tissue was associated with improved systemic insulin sensitivity and that it was possible to increase the activity of brown adipose tissue with repeated exposure to cold.