Developmental origins of physiological stress reactivity

Abstract

The model of developmental origins of health and disease proposes that organisms during fetal period utilize cues that enable their adaptation in the postnatal environment they are likely to live, having short-term advantages when trying to survive in environment but simultaneously in the long run have costs for health. A large body of epidemiological research has found that low birth weight, a marker of intrauterine conditions, is associated with cardiovascular (CV) disease. Since the reported associations of birth weight with normal variation in the resting blood pressure (BP), a major predictor of CV disease risk, have been modest, a key candidate mediating the link has been CV and hypothalamus-pituitary-adrenal axes (HPAA) reactivity to stress. In addition, not only weight at birth but also gestational age and early postnatal growth may have independent associations to stress reactivity.

The aim of this thesis was to investigate whether pre- and postnatal growth and gestational age are associated with CV and HPAA activity before, during and after stress in childhood and in late adulthood. Altogether 287 men and women aged 60-70 and 299 boys and girls aged 7-9 underwent Trier Social Stress Test. Several indices of HPAA and CV were measured and birth size and gestational age were obtained from birth records.

Results showed that low birth weight was associated with low HPAA activity during psychosocial stress, and rapid gain in BMI during years 7-11 was related to heightened stress reactivity to psychosocial stress. Size at birth in children and gestational age and early postnatal (0-2 years) gain in height in adults were associated with CV stress responses; however, in a sex-specific manner.

Given that CV stress responses and HPAA activity are markers of CV disease vulnerability, our results may partly explain the associations between early environment and later CV disease.

Elinkaarinäkökulman mukaan kohdun sisäinen kasvuympäristö muokkaa sikiön elinten rakennetta ja toimintaa niin, että yksilö valmistautuu kohtaamaan syntymän jälkeisen ympäristön haasteet. Nämä muutokset voivat olla lyhyellä tähtäimellä hyödyllisiä, mutta samalla aiheuttaa häiriöitä aikuisiän terveydentilassa. Pieni syntymäkoko, jota käytetään usein kuvaamaan kohdunsisäisiä olosuhteita, on epidemiologisissa tutkimuksissa havaittu olevan yhteydessä aikuisiän korkeampaan riskiin sairastua sydän- ja verisuonitauteihin. Koska syntymäkoon yhteys lepoverenpaineeseen on kuitenkin melko heikko, onkin ehdotettu että varhainen kasvuympäristö muokkaakin enemmän sekä kardiovaskulaarijärjestelmän että hypothalamus-aivolisäke-lisämunuais akselin (HPAA) stressireaktiivisuutta, joka voi myös altistaa yksilön sydän- ja verisuonitaudeille.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää eri ikäryhmiin kuuluvilla henkilöillä syntymäkoon, raskauden keston ja varhaislapsuuden painoindeksin ja pituuden muutosten yhteys yksilön fysiologiseen aktiivisuuteen ennen stressiä, stressin aikana ja stressin jälkeen. 287 aikuista iältään 60-70 vuotta ja 299 lasta iältään 7-9 vuotta kävivät läpi Trierin Sosiaalisen Stressikokeen (TSST). Henkilöiltä mitattiin useita eri kardiovaskulaarisia ja HPAA suureita.

Tulokset osoittivat, että 60-70 -vuotiailla miehillä ja naisilla matala syntymäpaino oli yhteydessä matalaan HPA -aktiivisuuteen ja nopea painoindeksin nousu vuosien 7 ja 11 välillä korkeaan verenpainereaktiivisuuteen psykososiaalisen stressin aikana. Tulokset osoittivat myös, että syntymäkoko lapsilla ja sekä raskauden kesto että pituuden kasvu kahden ensimmäisen elinvuoden aikana aikuisilla olivat yhteydessä useisiin kardiovaskulaarisiin ja autonomisiin vasteisiin stressin aikana tai stressistä palauduttaessa, mutta näissä tuloksissa oli eroavaisuuksia sukupuolten välillä.

Koska HPAA ja kardiovaskulaarinen aktivaatio stressin aikana ja stressin jälkeen ovat sydän- ja verisuonitaudin riskitekijöitä, tulokset voivat osittain selittää varhaisen kasvuympäristön vaikutusta riskiin sairastua sydän- ja verisuonitauteihin.