Physical activity : assessment of objective measurements and its associations to cardiometabolic health and healthy aging
Stenbäck, Ville (2024-08-16)
© University of Oulu, 2024. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. © Oulun yliopisto, 2024. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202406054244
Kuvaus
Tiivistelmä
Physical activity (PA) alongside a varied diet are the two cornerstones of a healthy life. A sufficient volume of PA with high enough intensity leads to a plethora of favorable modifications in the human body. In this thesis, first, the connection between PA at an old age and the telomere length (TL) as a marker of biological age was studied in the Oulu cohort 1945 to assess the effect of PA on cellular aging. At the same age, women had longer telomeres than men. Physical activity was correlated to TL in a reversed U-shaped manner with the longest TL observed in moderately active participants. Next, objective PA measurement methods using accelerometers were assessed, compared, and based on this; a novel method for step detection and energy expenditure (EE) estimation was validated in a laboratory setting. Comparisons and validation were conducted with participants of varying body anthropometrics and ages. New algorithms for step detection and EE were developed and optimized using machine learning. The predominant research-grade accelerometer (ActiGraph) was detected to be only accurate with speeds above 4 km/h. The optimized step detection algorithm for the self-developed Sartorio Xelometer was shown to be accurate at assessing step numbers and intensities, especially at the lower range of speeds (1.5–4 km/h), which is important for participants with obesity or at an advanced age. All accelerometry-based EE estimation methods were found to be inaccurate. Finally, these newly developed algorithms were used on the Northern Finland Birth Cohort 1986 (NFBC1986) data collection to assess step numbers and PA intensity. A correlation analysis was conducted between these physical variables and multiple cardiometabolic risk factors to determine beneficial PA thresholds using SI-unit standard gravity (g) as the determinant of intensity. The total PA was significantly correlated with anthropometric measures. Triglycerides, total cholesterol, and LDL were significantly associated with PA, indicating that the accumulative effects of a sedentary lifestyle on health results were early pathophysiological changes. The objective measurement of PA is extremely important to create general recommendations and personalized PA prescriptions to prevent obesity and cardiometabolic diseases, and to ensure an active, independent, and healthy life while aging.
Fyysinen aktiivisuus ja ruokavalio ovat kaksi terveellisen elämän kulmakiveä. Riittävä liikunta tarpeeksi korkealla intensiteetillä johtaa positiivisiin vaikutuksiin kehoissamme. Tässä väitöskirjassa tutkittiin ensin telomeerien pituuden ja liikunnan välistä yhteyttä ikääntyneillä käyttäen Oulu 1945 kohortista kerättyä aineistoa. Naisten telomeerit havaittiin pidemmiksi kuin samanikäisten miesten. Fyysinen aktiivisuus korreloi telomeerien pituuden kanssa käänteisen U:n muotoisen käyrän mukaisesti, ja kohtalaisen aktiivisilla henkilöillä telomeerit olivat pisimmät. Seuraavaksi väitöskirjassa arvioitiin ja vertailtiin laboratorio-olosuhteissa useita kiihtyvyysantureihin perustuvia liikunnanmittausmenetelmiä askelten tunnistuksen ja energiankulutuksen arvioinnin osalta. Uusi askelten tunnistusalgoritmi kehitettiin ja optimoitiin käyttäen koneälyä, jonka avulla saadaan myös askelten kiihtyvyydet. Prosessi toteutettiin käyttämällä eri ikäisiltä ihmisiltä kerättyä dataa, joiden kehon mittasuhteet vaihtelivat merkittävästi. Yleisesti käytetyn aktiivisuusmittarin huomattiin olevan tarkka vain 4 km/h ylittävillä nopeuksilla. Tutkimuksen aikana kehitetty algoritmi todettiin tarkaksi välineeksi askelmäärien arvioinnissa, ja eritoten matalilla, alle 4 km/h nopeuksilla, mikä on tärkeää, jos halutaan tutkia iäkkäitä tai normaalin liikuntakyvyn menettäneitä henkilöitä. Kaikki tutkitut energiankulutuksen arviointimenetelmät olivat epätarkkoja. Seuraavaksi, kehitettyä askeltentunnistusalgoritmia käytettiin Pohjois-Suomen Syntymäkohortista 1986 (NFBC86) kerättyyn dataan. Datasta analysoitiin askelmäärät ja ne jaoteltiin intensiteettien mukaan luokkiin. Näiden muuttujien yhteyttä kardiometabolisiin riskitekijöihin selvitettiin regressioanalyysein. Kokonaisaskelmäärät korreloivat tilastollisesti merkittävästi useiden antropometristen muuttujien kanssa. Triglyseridit, kokonaiskolesteroli ja LDL-kolesteroli korreloivat merkittävästi liikuntamuuttujien kanssa, viitaten siihen, että vähäisen aktiivisuuden aiheuttamat kasaantuvat vaikutukset alkavat kehonkoostumuksen ja rasva-aineenvaihdunnan muutoksista. Fyysisen aktivisuuden objektiivinen mittaaminen on tärkeää, jotta voidaan luoda yleisiä ja henkilökohtaisia liikuntasuosituksia lihavuuden ja kardiometabolisten sairauksien kehittymisen ehkäisemiseksi ja estämiseksi sekä aktiivisen ja terveellisen ikääntymisen varmistamiseksi.
Original papers
-
Stenbäck, V., Mutt, S. J., Leppäluoto, J., Gagnon, D. D., Mäkelä, K. A., Jokelainen, J., Keinänen-Kiukaanniemi, S., & Herzig, K.-H. (2019). Association of physical activity with telomere length among elderly adults—The Oulu cohort 1945. Frontiers in Physiology, 10, 444. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00444 https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00444
-
Stenbäck, V., Leppäluoto, J., Leskelä, N., Viitala, L., Vihriälä, E., Gagnon, D., Tulppo, M., & Herzig, K.-H. (2021). Step detection and energy expenditure at different speeds by three accelerometers in a controlled environment. Scientific Reports, 11(1), 20005. https://doi.org/10.1038/s41598-021-97299-z https://doi.org/10.1038/s41598-021-97299-z
-
Stenbäck, V., Leppäluoto, J., Juustila, R., Niiranen, L., Gagnon, D., Tulppo, M., & Herzig, K.-H. (2022). Step detection accuracy and energy expenditure estimation at different speeds by three accelerometers in a controlled environment in overweight/obese subjects. Journal of Clinical Medicine, 11(12), 3267. https://doi.org/10.3390/jcm11123267 https://doi.org/10.3390/jcm11123267
-
Stenbäck, V., Lehtonen, I., Leppäluoto, J., Gagnon, D., Järvelin, M.-R., Tulppo, M., & Herzig, K.-H. (2024). Associations of step accelerations and cardiometabolic risk markers in late early adulthood. Manuscript in preparation.
Osajulkaisut
-
Stenbäck, V., Mutt, S. J., Leppäluoto, J., Gagnon, D. D., Mäkelä, K. A., Jokelainen, J., Keinänen-Kiukaanniemi, S., & Herzig, K.-H. (2019). Association of physical activity with telomere length among elderly adults—The Oulu cohort 1945. Frontiers in Physiology, 10, 444. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00444 https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00444
-
Stenbäck, V., Leppäluoto, J., Leskelä, N., Viitala, L., Vihriälä, E., Gagnon, D., Tulppo, M., & Herzig, K.-H. (2021). Step detection and energy expenditure at different speeds by three accelerometers in a controlled environment. Scientific Reports, 11(1), 20005. https://doi.org/10.1038/s41598-021-97299-z https://doi.org/10.1038/s41598-021-97299-z
-
Stenbäck, V., Leppäluoto, J., Juustila, R., Niiranen, L., Gagnon, D., Tulppo, M., & Herzig, K.-H. (2022). Step detection accuracy and energy expenditure estimation at different speeds by three accelerometers in a controlled environment in overweight/obese subjects. Journal of Clinical Medicine, 11(12), 3267. https://doi.org/10.3390/jcm11123267 https://doi.org/10.3390/jcm11123267
-
Stenbäck, V., Lehtonen, I., Leppäluoto, J., Gagnon, D., Järvelin, M.-R., Tulppo, M., & Herzig, K.-H. (2024). Associations of step accelerations and cardiometabolic risk markers in late early adulthood. Manuscript in preparation.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [38840]