Intensified lifestyle intervention with exercise as a treatment of severe obesity and prevention of cardiometabolic risks

Abstract

<div lang="en" class="abs"><p class="abs_header">Abstract</p><p>The prevalence of obesity is increasing worldwide despite a rise in therapeutic interventions to address this epidemic. However, there is a dearth of evidence-based non-surgical treatment guidelines for severe obesity. The aim of this three-year randomized, controlled trial was to elucidate the role of physical activity (PA) in the treatment of severe obesity. First, we studied the association of lifelong PA, aerobic fitness, and cardiac autonomic function by heart rate variability in severely obese adults. Secondly, we investigated the long-term effects of a three-month intensified behavioral modification (iBM) with exercise on glucose tolerance. Thirdly, we aimed to find out whether the timing of the exercise implemented at the weight loss phase of the intervention affects weight loss and waist circumference reduction (WC) from baseline. Finally, we evaluated whether a three-month exercise intervention combined with iBM has long-term effects on weight loss, weight maintenance, and reduction of WC over a three-year follow-up.</p><p>120 volunteers (mean BMI 36.8) were randomized into three intervention groups and a control group. All intervention groups were offered intensified behavioral weight loss guidance. According to previous studies, weight loss often stops and re-weighting begins after six months of intervention; we thus added exercise to the protocol of one group right at the beginning of the intervention and to another group after six months. Supervised three-month heart rate-controlled exercise training was implemented as circuit weight training. The weight loss period lasted 12 months, and the weight maintenance period lasted 24 months.</p><p>Lifetime physical activity and aerobic fitness were positively associated with cardiac autonomic function. During the trial, iBM alone and combined with exercise led to clinically significant weight loss and long-term weight control. Increasing exercise right at the beginning of the weight loss period reduced abdominal obesity, promoted weight management, improved glucose metabolism, and reduced cardiometabolic risk in severely obese adults. Circuit weight training was well suited for severely obese individuals.</p><p>As a conclusion of this thesis, we emphasize the importance of PA in the treatment of severe obesity in adults. More intensive lifestyle interventions including exercise at the onset of the treatment should be implemented for severely obese adults.</p></div>

<div lang="fi" class="abs"><p class="abs_header">Tiivistelmä</p><p>Lihavuus yleistyy huolimatta erilaisten hoitomuotojen kehittymisestä. Vaikean lihavuuden hoitamiseen on vain vähän tutkitusti vaikuttavia ei-leikkauksellisia vaihtoehtoja. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää fyysisen aktiivisuuden roolia vaikean lihavuuden hoidossa. Ensimmäiseksi tutkimme elinaikaisen fyysisen aktiivisuuden ja aerobisen kunnon yhteyksiä sykevaihtelulla mitattuun sydämen autonomiseen säätelyyn vaikeasti lihavilla aikuisilla. Toisessa osatyössä selvitimme 3 kuukauden liikuntaharjoittelun ja tehostetun elintapaohjauksen pitkäaikaisia yhteisvaikutuksia sokeriaineenvaihduntaan. Kolmannessa osatyössä selvitimme, vaikuttaako painonpudotusvaiheessa toteutetun liikuntaharjoittelun ajoitus painonpudotukseen ja vyötärönympärykseen. Lopuksi tutkimme, vaikuttaako elintapaohjaukseen yhdistetty 3 kuukauden harjoittelu pitkällä aikavälillä painonpudotukseen, painonhallintaan ja vyötärönympärykseen kolmen vuoden seurannan aikana.</p><p>120 vapaaehtoista aikuista (keskimääräinen BMI 36,8) satunnaistettiin kolmeen interventioryhmään ja kontrolliryhmään. Kaikille interventioryhmien jäsenille tarjottiin tehostettua elintapaohjausta painonpudotukseen. Aiempien interventiotutkimusten perusteella painonlasku usein pysähtyy 6 kuukauden kohdalla. Tämän vuoksi sisällytimme interventioprotokollaan liikuntaharjoittelun yhdelle ryhmälle heti intervention alussa ja toiselle ryhmälle 6 kuukauden kohdalla aloittamisesta. Ohjattu 3 kuukauden liikuntaharjoittelu toteutettiin sykeohjattuna kiertoharjoitteluna. Painonpudotusvaihe kesti 12 kuukautta ja painonhallintavaihe 24 kuukautta.</p><p>Elinikäinen fyysinen aktiivisuus ja aerobinen kunto olivat positiivisesti yhteydessä sydämen autonomiseen säätelyyn. Tehostettu elintapaohjaus yksin ja yhdessä liikuntaharjoittelun kanssa johti kliinisesti merkittävään painonpudotukseen ja pitkäaikaiseen painonhallintaan. Liikunnan lisääminen heti painonpudotuksen alussa pienensi keskivartalolihavuutta, edisti painonhallintaa ja paransi sokeriaineenvaihduntaa sekä vähensi kardiometabolista riskiä vaikeasti lihavilla aikuisilla. Sykeohjattu kiertoharjoittelu soveltui erittäin hyvin vaikeasti lihavien henkilöiden harjoittelumuodoksi.</p><p>Tämän väitöskirjan tulokset korostavat fyysisen aktiivisuuden merkitystä aikuisten vaikean lihavuuden hoidossa. Vaikean lihavuuden hoidossa tulisi toteuttaa intensiivistä elämäntapaohjausta, jossa liikuntaharjoittelu olisi heti alusta saakka mukana.</p></div>

<div lang="en" class="abs"><p class="abs_header">Original papers</p><p>Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.</p><ol type="I"><li><p>Kaikkonen, K. M., Korpelainen, R. I., Tulppo, M. P., Kaikkonen, H. S., Vanhala, M. L., Kallio, M. A., Keinänen-Kiukaanniemi, S. M., & Korpelainen, J. T. (2014). Physical activity and aerobic fitness are positively associated with heart rate variability in obese adults. Journal of Physical Activity and Health, 11(8), 1614–1621. <a href="https://doi.org/10.1123/jpah.2012-0405">https://doi.org/10.1123/jpah.2012-0405</a></p></li><li><p>Kaikkonen, K. M., Saltevo, S. S., Korpelainen, J. T., Vanhala, M. L., Jokelainen, J. J., Korpelainen, R. I., & Keinänen-Kiukaanniemi, S. M. (2019). Effective weight loss and maintenance by intensive start with diet and exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise, 51(5), 920–929. <a href="https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000001855">https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000001855</a></p></li><li><p>Kaikkonen, K. M., Korpelainen, R., Vanhala, M. L., Keinänen‐Kiukaanniemi, S. M., & Korpelainen, J. T. (2023). Long‐term effects on weight loss and maintenance by intensive start with diet and exercise. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 33(3), 246–256. <a href="https://doi.org/10.1111/sms.14269">https://doi.org/10.1111/sms.14269</a></p><p><a href="https://urn.fi/urn:nbn:fi-fe2023081094641">Self-archived version</a></p></li></ol></div>

<div lang="fi" class="abs"><p class="abs_header">Osajulkaisut</p><p>Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon.</p><ol type="I"><li><p>Kaikkonen, K. M., Korpelainen, R. I., Tulppo, M. P., Kaikkonen, H. S., Vanhala, M. L., Kallio, M. A., Keinänen-Kiukaanniemi, S. M., & Korpelainen, J. T. (2014). Physical activity and aerobic fitness are positively associated with heart rate variability in obese adults. Journal of Physical Activity and Health, 11(8), 1614–1621. <a href="https://doi.org/10.1123/jpah.2012-0405">https://doi.org/10.1123/jpah.2012-0405</a></p></li><li><p>Kaikkonen, K. M., Saltevo, S. S., Korpelainen, J. T., Vanhala, M. L., Jokelainen, J. J., Korpelainen, R. I., & Keinänen-Kiukaanniemi, S. M. (2019). Effective weight loss and maintenance by intensive start with diet and exercise. Medicine & Science in Sports & Exercise, 51(5), 920–929. <a href="https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000001855">https://doi.org/10.1249/MSS.0000000000001855</a></p></li><li><p>Kaikkonen, K. M., Korpelainen, R., Vanhala, M. L., Keinänen‐Kiukaanniemi, S. M., & Korpelainen, J. T. (2023). Long‐term effects on weight loss and maintenance by intensive start with diet and exercise. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports, 33(3), 246–256. <a href="https://doi.org/10.1111/sms.14269">https://doi.org/10.1111/sms.14269</a></p><p><a href="https://urn.fi/urn:nbn:fi-fe2023081094641">Rinnakkaistallennettu versio</a></p></li></ol></div>