Peak oxygen uptake and habitual exercise as a basis for primary prevention

Abstract

Maksimalt oksygenopptak (VO2peak) er rekna som ein av dei viktigaste prognostiske markørane for framtidig hjarte-/karsjukdom og tidleg død. Ettersom direkte måling av VO2peak er tidkrevjande og kostbart har implementeringa i førebyggjande helsearbeid og klinisk praksis vore begrensa. Både VO2peak og ei rekkje andre sentrale helseparameter, kan betrast ved ei viss mengd fysisk aktivitet i kvardagen, og dagens globale anbefalingar er at alle vaksne bør utføre minst 150 minutt med moderat intensitet eller minst 75 minutt med høg intensitet per veke. Utforminga av anbefalingane inneber at det totale energiforbruket, og dermed helsegevinstane, kan oppnås ved ulike tilnærmingar der kortare varigheit kan kompenserast med høgare intensitet og vice versa. I dette prosjektet nytta me data på direkte målt VO2peak frå 4631 deltakarar i den siste Helseundersøkelsen i Nord-Trøndelag (HUNT 3, 2006-08) til først å utvikle ein prediksjonsmodell for å kunne estimere VO2peak og vidare undersøke om denne modellen kunne predikere framtidig hjerte-/kardødeligheit og død uansett årsak i ein stor befolkning. Me såg vidare på korleis ulike tilnærmingar til dagens anbefalingar for fysisk aktivitet var assosiert med direkte målt VO2peak i utvalet frå HUNT. Hovedfunna i avhandlinga er at VO2peak kan estimerast relativt nøyaktig ved ein regresjonsmodell med lett tilgjengelige variablar som alder, kroppssamansetning, fysisk aktivitetsnivå og kvilepuls og at modellen kan nyttast til å kategorisere personar med låg eller høg direkte målt VO2peak. Denne modellen vart nytta til å estimere VO2peak i eit stort utval friske deltakarar frå HUNT 1 (1984-86) som vart fulgt fram til registrert dødsdato eller slutten av 2010. For kvar 3,5 mL∙kg-1∙min-1 høgare estimert VO2peak var risikoen for død av hjarte- /karsjukdom 21 % lågare for personar av begge kjønn som var under 60 år ved undersøkelsen, medan risikoen uansett dødsårsak var henholdsvis 15 % og 8 % lågare for menn og kvinner. Vidare viser me at grupper som rapporterer fysisk aktivitetsvanar i tråd med dagens anbefalingar, anten ved moderat relativ intensitet over lengre tid eller høg intensitet over kortare tid, i gjennomsnitt hadde tilfredsstillande høg og tilnærma lik VO2peak. Samtidig viser me at eit relativt begrensa antal personar som rapporterte ein tidsbruk under minimum anbefaling, men med svært høg relativ intensitet, også hadde tilsvarande høg VO2peak. Også når tidsbruken eller det samla energiforbruket var konstant fann me at dei som rapporterte høg intensitet hadde høgare VO2peak enn dei som rapporterte låg eller moderate intensitet.

Directly measured peak oxygen uptake (VO2peak) is established as an important prognostic marker of cardiovascular disease and premature mortality, but is rarely evaluated for prevention purposes or in primary care settings due to costly and time-consuming procedures. Both VO2peak and several other health parameters can, however, be improved and maintained by regular exercise, and today`s recommendations suggest that all adults should do at least 150 minutes of moderate intensity or 75 minutes or vigorous intensity exercise per week. Hence, the total recommended volume or energy expenditure may be reached by strictly different approaches. In the current thesis, data on directly measured VO2peak in 4631 individuals from the third wave of the Nord-Trøndelag Health Study (HUNT 3, 2006-08), were used to first derive a simple prediction model for VO2peak that potentially could supplement direct measurements in healthcare settings and for research purposes. Next, the clinical utility of this model was examined by its ability to predict all-cause and cardiovascular mortality in a large sample of healthy men and women from the HUNT 1 (1984-86) cohort. Furthermore, we examined how different combinations of intensity and total time spent at habitual exercise were associated with VO2peak in apparently healthy, community dwelling individuals from HUNT 3. The findings in this thesis indicate that VO2peak can be predicted with reasonable accuracy by using easily available clinical and selfreported variables such as age, body composition, self-reported physical activity and resting heart rate, and that the model can be used to correctly classify subjects in the correct tail of the VO2peak distribution. For each metabolic equivalent (i.e. MET, ~3.5 mL∙kg-1∙min-1) higher CRF, the risk of CVD mortality was 21% lower in both men and women who were below 60 years at baseline, while the corresponding risk of all-cause mortality was 15% and 8% lower in men and women, respectively, for each MET higher CRF. Furthermore, we demonstrate that habitual exercise patterns of moderate intensity for a long total duration or vigorous intensity for a relatively short duration, adding up to the total volume as recommended by the health authorities, both were associated with a beneficial VO2peak –level. However, a higher VO2peak was observed among those reporting vigorous intensity compared to low and moderate intensity for a similar time spent, and energy expenditure used during exercise.