Circulating lipoprotein subfractions and their association with aerobic fitness level

Abstract

Kondisnivå, målt som maksimalt oksygenopptak (VO2max), er en sterk markør for hjertehelse. Basert på dette kan serum profiler fra friske individ med stor differanse i VO2max nivå brukes til å identifisere sirkulerende biomarkører som representerer tidlig risiko for hjerte- og karsykdom . Målet med denne studien vår å identifisere sirkulerende lipoprotein subfraksjoner som uttykkes forskjellige hos individer med store forskjeller i VO2max nivå. 218 individer (40-59 år) fra Helseundersøkelsen i Nord-Trøndelag (HUNT3) utførte en gullstandard VO2max-test og avga serumprøver. Individene ble utvalgt parvis med hvert par bestående av en lav VO2max person og en høy VO2max person (valgt ut fra enten top 15 eller bunn 15 av personer i den aktuelle aldersgruppen). Individene ble matchet for kjønn, alder, fysisk aktivitetsnivå og fastestatus. NMR lipidomics analyser ble utført på serumprøvene, som ga data på 105 lipoprotein subfraksjoner. Resultatene viste signifikant negativ korrelasjon mellom VO2max-nivå og flere lipoprotein subfraksjoner, inkludert både LDL og HDL subfraksjoner. Konsentrasjonsnedgangen i LDL subfraksjoner som følge av økende VO2max omfattet de største LDL subfraksjonen (LDL-1, LDL-2 og LDL-3). Spesielt triglyseridnivåene i disse subfraksjonene korrelerte negativt med VO2max nivå (LDL1-TG, LDL2-TG and LDL3-TG). I tillegg til dette var syv av HDL subfraksjonene signifikant økt i individer med lav VO2max, hvor av fire av syv var fra HDL-3 gruppen og to av syv var fra HDL-2 gruppen. Videre var også konsentrasjonen av 12 VLDL subfraksjoner, da spesielt de store subfraksjonen, signifikant høyerei individer med lav VO2max. Interessant nok er lipoprotein profilen til de med lav VO2max veldig lik på lipoprotein profilen sett hos individer med insulinresistens. Dette kan indikere at denne økte risikoen for hjerte- og karsykdom man har hos dem med lav VO2max og de med insulin resistens kan skyldes samme endring i lipidprofil. Konklusjonen er at vi fant signifikante forskjeller i flere lipoprotein subfraksjoner når vi sammenlignet individer med store forskjeller i VO2max. Lipoprotein profilen til individer med lav VO2max ligner den profilen vi ser hos individer med insulinresistens. Flere studier er nødvendige for å teste om noen av disse lipoprotein subfraksjonene kan utgjøre viktige risikomarkører for hjerte- og karsykdom.

Aerobic fitness level, measured as maximal oxygen uptake (VO2max), is a strong marker for cardiac health. Based on this, serum profiling of healthy individuals with a large difference in VO2max level may identify circulating biomarkers representing early biomarkers of CVD risk. The aim of this study was to identify circulating lipoprotein subfractions that are differentially expressed in healthy individuals with large differences in VO2max levels. 218 subjects (40-59 years) from the Nord-Trøndelag health study (HUNT3) performed gold-standard VO2max-test and provided a serum sample. The individuals were selected pairwise with one having low and the other high VO2max (selected from top or bottom 15 subjects within each age-year). The individuals were matched on gender, age, physical activity level and fasting status. NMR lipidomics analysis were performed on serum samples, yielding data on 105 lipoprotein subfractions. The results showed significant negative correlations between VO2max-levels and several lipoprotein subfractions, including both LDL and HDL subfractions. The decrease in concentration of LDL subfractions with increasing VO2max. encompassed the largest LDL subfractions (LDL-1, LDL-2 and LDL-3). Particularly the level of triglycerides (TG) in these subfractions negatively correlated with VO2max-levels (LDL1-TG, LDL2-TG and LDL3-TG). In addition, seven of the HDL subfractions were significantly increased in individuals with a low VO2max, including four of the seven subfractions from the HDL-3 group and two of the seven subfractions from the HDL-2 group. Furthermore, 12 VLDL subfractions, particularly the large subfractions, were significantly higher in individuals with low VO2max. Interestingly, the lipoprotein profile of participants with low VO2max seems to largely match the profile seen in insulin resistant individuals. This may indicate that the increased CVD risk from both a low VO2max and insulin resistance may be due to the same alterations in lipid profile. In conclusion, we found significant differences in several lipoprotein subfractions when comparing individuals with a large difference in VO2max. The lipoprotein profile of individuals with low VO2max resembles the profile seen in patients with insulin resistance. More studies are needed to test whether some of these lipoprotein subfractions may represent important risk factors for CVD.