Interaction between dietary factors and genetic risk for lipoprotein traits and cardiovascular disease

Abstract

In previous studies, a high quality diet has been associated with a reduced risk of cardiovascular disease (CVD) compared to a low diet quality, and specific “healthy” diet components, such as polyunsaturated fatty acids (PUFAs), have been hypothesized to reduce the risk of CVD. However, results from epidemiological studies have been conflicting. This may be due to individuals having varied genetic profiles that are differentially associated with CVD. In genome-wide association studies (GWAS), genetic variations in the fatty acid desaturase gene (FADS1), which encodes the FADS1 enzyme, have been associated with blood lipid and cholesterol concentrations, enzyme activity and concentrations of long-chain PUFAs.



The aim of this doctoral thesis was to examine the interaction between a common genetic variant of FADS1 and the intake of dietary fatty acids with respect to cholesterol concentrations and CVD risk. We also examined whether an overall genetic risk for dyslipidemia can be modified by diet quality and whether diet quality can increase the risk of dyslipidemia and CVD.



We used the population-based Malmö Diet and Cancer study (n=28,098, 61% women) that included baseline examinations that were conducted between 1991 and 1996. The participants' dietary intakes, lifestyle factors, and body compositions were examined, and blood samples were taken. A diet quality index based on the Swedish nutrition recommendations was used to assess diet quality. Incident cases of CVD were identified from registers.



Our results showed that intake of long-chain omega-3 (ω-3) PUFAs can modify the associated effects of FADS1 genetic variations on LDL-C concentrations. The association between FADS1 and reduced LDL-C was observed only among participants who had the lowest intakes of long-chain ω-3 PUFAs. However, genetic variations in FADS1 had little effect on the association between dietary PUFA intake and CVD risk. We also observed that a high quality diet that reflects the Swedish nutrition recommendations might attenuate the association between genetic risk for high LDL-C and increased risk of ischemic stroke compared to a low quality diet. Furthermore, the risk of developing dyslipidemia over 16 years of follow-up was lower in participants who consumed higher quality diets than those who consumed lower quality diets.



In conclusion, our results suggest that it is important to consider gene-diet interactions to understand the etiology of CVD.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Sambanden mellan kostens sammansättning och risk för hjärt-kärlsjukdom är i många fall oklara. En kost rik på fleromättade fettsyror har ansetts kunna ge skydd mot hjärt-kärlsjukdom, men resultaten från olika studier är motstridiga. En anledning till detta kan vara för att man inte har tagit hänsyn till de genetiska skillnader som finns mellan individer.



Omega-3 och omega-6 är namn på de två viktigaste typerna av fleromättat fett, och de har olika funktion i kroppen. Omega-3 finns framför allt i fet fisk, ägg, rapsolja och valnötter, medan omega-6 framför allt finns i majsolja, solrosolja och rapsolja.



Enzymet delta-5-fettsyradesaturas har en viktig funktion i kroppen som är att omvandla de kortare fleromättade fettsyrorna till lång-kedjiga fleromättade fettsyror. Man har sett en lägre aktivitet av enzymet hos de personer som bär på en variant av genen (FADS1), som kodar för enzymet. I studier har man sett att detta medför en lägre koncentration i blodet av de lång-kedjiga fleromättade fettsyrorna hos dessa personer. Denna genetiska variant har även, i studier där hela människans genuppsättning undersöks, kopplats till blodfetts- och kolesterolnivåer. Nivån av blodfetter och kolesterol är kopplade till risk för hjärt-kärlsjukdom.



I detta doktorandprojekt har ett eventuellt samspel mellan en vanligt förekommande variant i genen FADS1 och kostens innehåll av fleromättade fettsyror och hur detta påverkar blodfetts- och kolesterolnivåer och risk för hjärt-kärlsjukdom studerats. Vi har använt oss av data från Malmö Kost-Cancer-studien där 28,098 personer (61% kvinnor) undersöktes mellan åren 1991-1996. Deltagarna lämnade blodprover och deras matvanor, livsstilsfaktorer och kroppssammansättning undersöktes. Uppgifter om deltagarnas insjuknande i hjärt-kärlsjukdom under de 16 år som vi har följt dem kommer från olika register.



Våra resultat (arbete 1) visar att intaget av lång-kedjiga omega-3 fettsyror (de s.k. fiskfettsyrorna) kan modifiera sambandet mellan genetisk variation i FADS1 och LDL-kolesterolnivåer. LDL-kolesterol brukar kallas det onda kolesterolet, till skillnad från HDL-kolesterol (det goda kolesterolet), eftersom höga nivåer av LDL-kolesterol i blodet ökar risken för hjärt-kärlsjukdom. Samband mellan den genetiska varianten (dvs. varianten som har visat sig ge lägre enzymaktivitet) och lägre LDL-kolesterol sågs endast hos deltagarna med det lägsta intaget av lång-kedjiga omega-3 fettsyror. Vår slutsats är att det är viktigt att ta hänsyn till kostens innehåll av fleromättade fettsyror när man undersöker sambandet mellan varianter i FADS1 och blodfetts- och kolesterolnivåer. I arbete 2 visar våra resultat inget tydligt samband mellan kostens innehåll av fleromättade fettsyror och risken för hjärt-kärlsjukdom. Däremot fann vi att hos de med FADS1-varianten, var en hög intagskvot mellan alfa-linolensyra (omega-3) och linolsyra (omega-6) kopplad till lägre risk för hjärt-kärlsjukdom. Eftersom FADS1-varianten innebär lägre aktivitet av enzymet FADS1 och därmed lägre omvandling av alfa-linolensyra och linolsyra till lång-kedjiga fettsyror, tyder dessa resultat på att de höga nivåer av alfa-linolensyra som uppkommer i kroppen hos individer med FADS1-varianten, som samtidigt har en kost med stort intag av alfa-linolensyra, skulle kunna vara skyddande mot hjärt-kärlsjukdom.



Vi har i denna avhandling även undersökt om kostens totala kvalité påverkar sambandet mellan genetisk risk för blodfettsrubbningar på risken för att utveckla hjärt-kärlsjukdom. För att spegla den totala kostkvalitén använde vi ett kostindex utvecklat efter näringsrekommendationerna och kostråden i Sverige. I detta kostindex fick deltagarna poäng (0 till 6) efter hur väl deras kostvanor följde rekommendationerna för mättat fett, fleromättat fett, fisk, socker, frukt och grönsaker, och fibrer. För att fånga den genetiska risken för blodfettsrubbningar använde vi ett genetiskt riskscore (80 genetiska varianter kopplade till blodfetter och kolesterol). Vi fann i arbete 3 att kostkvalitén kan modifiera sambandet mellan genetisk risk för högt LDL-kolesterol och ischemisk stroke genom att risken för stroke var lägre hos de individer som hade bättre följsamhet till kostrekommendationerna. I arbete 4 visar våra resultat att risken för att få höga triglycerider och LDL-kolesterol över 16 års uppföljningstid var lägre hos deltagare som i större utsträckning följde kostrekommendationerna. Vidare fann vi att en låg kostkvalité visade samband med minskade HDL-kolesterolnivåer under uppföljningen enbart hos personer med låg genetisk risk.



Sammantaget tyder studierna på att det är viktigt att ta hänsyn till hur kosten samverkar med gener för att förstå mekanismerna bakom hjärt-kärlsjukdom.

• author: Hellstrand, Sophie
• supervisor: Emily Sonestedt; Marju Orho-Melander
• opponent: Overvad, Kim, Department of Public Health, Aarhus University
• organization: EXODIAB: Excellence of Diabetes Research in Sweden; EpiHealth: Epidemiology for Health; Diabetes - Cardiovascular Disease (research group)
• publishing date: 2015
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Endocrinology and Diabetes
• keywords: Diet, polyunsaturated fatty acids, diet quality index, fatty acid desaturase, blood lipids, lipoproteins, polymorphisms, genetic risk score, gene-diet interaction, cohort, epidemiology, cardiovascular disease
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2015:70
• pages: 105 pages
• defense location: Women's clinic Aula, 3th floor, Jan Waldenströms gata 47, Skåne University Hospital, Malmö
• defense date: 2015-06-05 13:00:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-7619-149-1
• language: English
• LU publication?: yes
• id: e04c0101-3ba9-4413-81f2-cce03ff5716c (old id 5385733)
• date added to LUP: 2016-04-01 13:55:50
• date last changed: 2019-11-04 09:05:52