Lifestyle and 25-hydroxyvitamin D, and its associations with cognitive function among Icelandic older adults: AGES-Reykjavik study

Abstract

Aims: The aim of this thesis was to evaluate lifestyle factors and the associations with cognitive function and the development of dementia among older adults with special considerations for vitamin D, physical activity and body mass index. Additionally, to explore the characteristics of people with dementia and mild cognitive impairment. Paper I: To investigate the association between 25-hydroxyvitamin D (25OHD) and cognitive function with particular consideration of physical activity in Icelandic older adults. Paper II: To investigate lifestyle and 25-hydroxyvitamin D levels (25OHD) in old adults with dementia, MCI or normal cognitive status (NCS). Paper III: To investigate the longitudinal associations between changes in body weight and declines in cognitive function and risk of MCI/dementia among community-dwelling old adults, with normal cognitive function at baseline. Methods: Paper I was a cross-sectional study. Participants were old adults aged 65-96. The final analytical sample included 4304 non-demented participants. Serum 25OHD was categorized into deficient (≤ 30 nmol/L, 8%), insufficient (31-49 nmol/L, 25%) and normal-high levels (>50 nmol/L, 67%). Cognitive function assessments included measurements of memory function (MF), speed of processing (SP) and executive function (EF) all categorized as low and high (divided by 50th percentile). Multivariate logistic regression analysis was used to calculate the odds ratio (OR) for having a high cognitive function. Paper II was a cross-sectional study, comprising 5162 subjects (65-96 years) who were stratified by cognitive status, i.e., dementia (n = 307), MCI (n = 492) and NCS (n = 4363). Lifestyle variables were assessed (physical activity, body mass index, cod liver oil consumption, supplements, smoking, alcohol and fatty fish consumption) and 25OHD (used as a continuous variable) was measured. The associations between lifestyle and 25OHD were calculated using linear models correcting for potential confounders. Paper III was a longitudinal study, comprising a cohort of 2620 older adults, (65-96 years). Cognitive function outcomes included the speed of processing (SP), executive function (EF) and memory function (MF). Longitudinal changes in body weight were classified into three groups; weight loss (WL), weight gain (WG) and stable weight (SW). The associations between weight changes and declines in cognitive function and risk of mild cognitive impairment/dementia were examined with multiple logistic regression models adjusting for confounding factors. Results: In paper I serum 25OHD was positively associated with cognitive function. Adjustment for physical activity and other potential confounders diminished this association only partially. Compared to participants with normal-high levels of 25OHD, those with deficient levels had decreased odds for high SP (OR: 0.74, CI: 0.57-0.97), high MF (OR: 0.61; CI: 0.47- 0.79) and high EF (OR: 0.76, CI: 0.57-1.0). In Paper II serum 25OHD concentrations were significantly lower in older people with dementia (53.8 ± 19.6 nmol/L) and in MCI (55.8 ± 19.0 nmol/L) than in NCS participants (57.6 ± 17.7 nmol/L). According to linear models cod liver oil (7.1 - 9.2 nmol/L, P < 0.001) and dietary supplements (4.4-11.5 nmol/L, P < 0.001) were associated with higher 25OHD in all three groups. However, physical activity ≥3h/week (2.82 nmol/L, P < 0.001), body mass index < 30 kg/m2 (5.2 nmol/L, P < 0.001), non-smoking (4. nmol/L, P < 0.001), alcohol consumption (2.7 nmol/L, P < 0.001) and fatty fish consumption ≥3x/week (2.6 nmol/L, P < 0.001) were related to higher 25OHD in NCS only but not in participants with dementia or MCI. In Paper III the mean follow-up time was 5.2 years, 843 participants (32.2%) lost weight (-6.7 ± 3.8 kg), 505 (19.3%) gained weight (5.7 ± 2.9 kg) and 1272 (48.5%) were weight stable (-0.1 ± 1.5 kg). Participants who experienced WL were significantly more likely to have declined in MF (β: -0.098, P-value < 0.001) and SP (β: -0.092, P-value < 0.001) compared to the SW group. Weight changes were not associated with EF. Weight loss was associated with a higher risk of MCI, while WG was associated with higher dementia risk when compared to SW. Conclusions: According to the results of this study, lifestyle is associated with cognitive function among older adults. Around a third of the participants who were free from dementia, had either deficient or insufficient levels of vitamin D and, those who were deficient were more likely to have a lower cognitive function, in all three domains, as compared to normal vitamin D levels. Older people living in the community in Iceland with dementia, have lower 25OHD compared to healthy individuals, although the majority of them still have vitamin D levels within the normal range. Yet, older people with dementia rely ix more on vitamin D supplements than their healthy counterparts. Physical activity reported among participants with dementia and MCI is low and is not associated with 25OHD. Although participants with dementia had a poorer lifestyle than healthy participants, differences in lifestyle did not fully explain the observed lower levels of 25OHD in the dementia group. Individuals who lost weight had a higher risk of declining cognitive function, while separated analysis showed that weight gain might contribute to the risk of developing dementia. Significant BW changes in older adulthood may, independently, indicate impending changes in cognitive function. When preventing cognitive decline and dementia among older adults, public health care systems should generally consider the lifestyle approach.

Markmið: Markmið þessarar doktorsrannsóknar var að rannsaka áhrif lífstílsþátta á þróun vitrænnar getu og áhrif á heilabilun á meðal aldraðra. Sérstök áhersla var lögð á að rannsaka áhrif D-vítamíns (25-hydroxy- D vítamín (25OHD)), hreyfingar og líkamsþyngdarstuðuls á vitræna getu. Í grein I voru áhrif D-vítamíns á þróun vitrænnar getu á meðal aldraðra rannsökuð og áhrif hreyfingar skoðuð sérstaklega í þessu samhengi. Í grein II var gerð rannsókn á lífstílsþáttum einstaklinga sem höfðu greinst með heilabilun og væga vitræna skerðingu (e. mild cognitive impairment), og þeir bornir saman við einstaklinga sem ekki höfðu greinst með vitrænar breytingar. Þá voru tengsl lífstílsþátta við styrk 25OHD rannsökuð sérstaklega innan þessara hópa. Í grein III voru breytingar á líkamsþyngd, aldraðra án skertrar vitrænnar getu, rannsakaðar með langtíma eftirfylgni og möguleg áhrif á vitræna getu metin. Jafnframt, var rannsakað hvort breytingar á líkamsþyngd tengdust þróun vægrar vitrænnar skerðingar (e. mild cognitive impairment) eða þróun heilabilunar. Aðferðir: Grein I lýsti tengslum á milli styrks 25OHD í blóði og þróunar vitrænnar getu með þversniði á meðal 4304 þátttakenda, 66-96 ára, sem voru án heilabilunar. Styrkur D- vítamíns í blóði var mældur sem 25-hydroxy D vítamín (25OHD), gildum var skipt upp á hefðbundinn hátt: <30nmól/L (8%), 30- 50 nmól/L (25%) og hæðsta gildi, jafnframt viðmiðunargildi, var ≥ 50 nmól/L (67%). Vitræn geta var mæld út frá taugasálfræðilegum prófum sem skiptust niður í; hraði úrvinnslu (e. speed of processing), minni (e. memory function) og stýring (e. executive function). Þessar þrjár útkomu mælingar voru skilgreindar með háu og lágu skori. Lógitísk aðhvarfsgreining var notuð við útreikninga á líkindahlutfalli þar sem stjórnað var fyrir áhrifum truflandi þátta í þremur skrefum. Grein II samanstóð af 5162 þátttakendum og var meðalaldur 77 ár, spönn 66-96. Lífstílsþáttum einstaklinga með heilabilun (fjöldi=307), væga vitræna skerðingu (fjöldi=492) og einstaklinga án vitrænnar skerðingar (fjöldi=4363), var lýst með lýsandi tölfræði, leiðrétt fyrir aldri. Þá var rannsakaður styrkur 25OHD í blóði meðal þessara þriggja hópa, með leiðréttri línulegri aðhvarfsgreiningu. Útreikningum var að lokum lagskipt eftir stöðu vitrænnar getu (heilabilun, væg vitræn skerðing, engin vitræn skerðing) og línulegri aðhvarfsgreiningu beitt til að reikna út tengsl á milli lífstílsþátta og 25OHD með stigvaxandi leiðréttingu á truflandi þáttum í þremur skrefum. Grein III var langtímarannsókn með 2620 þátttakendum, 66-96 ára, þar sem þátttakendum var fylgt eftir að meðaltali í 5,2 ár. Breytingum á líkamsþyngd var skipt upp í þrjá hópa eða samkvæmt því hvort að einstaklingar hefðu; 1) misst þyngd, 2) bætt við þyngd sína eða 3) staðið í stað (viðmiðunar hópur). Vitræn geta var metin út frá hraða úrvinnslu (e. speed of processing), minni (e. memory function) og stýringu (e. executive function). Notast var við línulega aðhvarfsgreiningu til að reikna tengsl á milli breytinga á líkamsþyngd og breytinga á vitrænni getu og áhrifa á þróun vægrar vitrænnar skerðingar og heilabilunar. Niðurstöður: Vísindagrein I: Jákvætt samband reyndist á milli 25OHD og vitrænnar getu. Tekið var sérstakt tillit til hreyfingar í þessu sambandi þar sem hreyfing reyndist ekki hafa afgerandi áhrif á sambandið. Til samanburðar við þátttakendur sem höfðu há D- vítamín gildi (> 50 nmól/L), þá höfðu þátttakendur sem reyndust með skort á D-vítamíni (< 30 nmól/L) minnkaðar líkur á háu skori á hraða (OR: 0,74, CI: 0,57-0,97), minni (OR: 0,61; CI: 0,47- 0,79) og stýringu (OR: 0,76, CI: 0,57-1,0). Vísindagrein II: Gildi 25OHD voru marktækt lægri á meðal eldri einstaklinga sem greinst höfðu með heilabilun (53,8 ± 19,6 nmól/L) og væga vitræna skerðingu (55,8 ± 19,0 nmól/L) til samanburðar við þá sem ekki höfðu vitræna skerðingu (57,6 ± 17,7 nmól/L). Samkvæmt niðurstöðum línulegrar aðhvarfsgreiningar hafði neysla á lýsi (7,1 - 9,2 nmól/L, P < 0,001) og inntaka fjölvítamíns (4,4-11,5 nmól/L, P < 0,001) marktækt aukandi áhrif á styrk 25OHD, þvert á hópa. Aðrir mældir lífstílsþættir sýndu fram á marktæka fylgni við styrk 25OHD á meðal þeirra sem sýndu fram á eðlilega vitræna getu, en ekki á meðal þeirra sem höfðu greinst með væga vitræna skerðingu eða heilabilun. Þannig var hreyfing ≥3klst/viku (2,82 nmól/L, P < 0,001), líkamsþyngdarstuðull <30kg/m2 (5,2 nmól/L, P < 0,001), reykleysi (4,8 nmól/L, P < 0,001), áfengisneysla (2,7 nmól/L, P < 0,001) og neysla á feitum fisk ≥3x/viku (2,6 nmól/L, P < 0,001) eingöngu tengt hærri styrk 25OHD á meðal einstaklinga með eðlilega vitræna getu. Vísindagrein III: Á meðal þátttakenda, með eðlilega vitræna getu við upphaf rannsóknar, höfðu 843 (32,2%, -6,7 ± 3,8 kg) misst þyngd, 505 (19,3%, 5,7 ± 2,9 kg) voru með þyngdaraukningu og 1272 (48,5%, -0,1 ± 1,5 kg) voru stöðugir í þyngd. Þátttakendur sem misstu þyngd voru marktækt líklegri til að hnigna í minni (β: -0,098, P < 0,001) og hraða (β: -0,092, P < 0,001) til samanburðar við þá sem voru stöðugir í þyngd. Breytingar á þyngd tengdust ekki marktækt stýringu. Þyngdarskerðing tengdist aukinni áhættu á vægri vitrænni skerðingu, á hinn bóginn þá tengdist þyngdaraukning aukinni áhættu á heilabilun þegar borið var saman við þá sem reyndust stöðugir í þyngd. Ályktanir: Samkvæmt niðurstöðum þessarar rannsóknar er um þriðjungur aldraðra einstaklinga, sem býr sjálfstætt, með ónógt magn D-vítamíns í blóði (< 50 nmól/L). Niðurstöður gefa til kynna að einstaklingar sem eru án vitrænnar skerðingar og eru með D vítamíni gildi undir 30 nmól/L séu líklegri til að vera í lægra þrepi vitrænnar getu sé tekið mið af þeim einstaklingum sem eru yfir 50 nmól/L. Niðurstöður benda til þess að einstaklingar sem eru með heilabilun séu með lægri D-vítamíngildi samanborið við einstaklinga með eðlilega vitræna getu. Svo virðist sem einstaklingar með heilabilun treysti í meira mæli á inntöku fæðubótaefna heldur en samanburðarhópur. Hreyfing var í lágmarki á meðal einstaklinga með heilabilun og væga vitræna skerðingu, þá reyndist hreyfing ekki hafa marktækt samband við D-vítamín í þessum tveimur hópum þar sem breytingar á vitrænni getu höfðu átt sér stað. Þrátt fyrir að einstaklingar með heilabilun og væga vitræna skerðingu hefðu óhagstæðari lífstíl heldur en einstaklingar án vitrænnar skerðingar þá skýrði munur á lífstíl ekki þann mun sem reyndist á D-vítamín gildum hópanna. Niðurstöðu sýndu að einstaklingar sem urðu fyrir þyngdartapi höfðu aukna áhættu á hnignandi vitrænni getu. Niðurstöður sýndu jafnframt að einstaklingar sem bættu við þyngd sína höfðu aukna áhættu á að greinast með heilabilun. Breytingar á líkamsþyngd á meðal aldraðra gætu því verið mikilvægur orsakaþáttur í þróun vitrænnar getu. Almennt benda niðurstöður til þess að lífstíll hafi áhrif á vitræna getu eldri aldurshópa.