Impact of birth weight on kidney health in middle-aged adults : Results from the Haugesund Low Birth Weight Study
Abstract
Bakgrunn:
Tidligere studier, inkludert flere studier basert på medisinsk fødselsregister i Norge, har vist en sammenheng mellom lav fødselsvekt og redusert nyrefunksjon hos voksne. Studier som bruker målt glomerulær filtrasjonrate (mGFR) og/eller nyrevolum hos voksne, mangler.
Metode:
I Haugesund lav fødselsvekt studien (Haugesund LBW) inviterte vi 200 personer med lav fødselsvekt (definert som fødselsvekt opp til 2300g) og 200 personer med normal fødselsvekt (definert som fødselsvekt mellom 3500 og 4000g). I tre substudier sammenlignet vi effekten av fødselsvekt på mGFR ved hjelp av iohexol clearance fra plasma (artikkel I); totalt nyrevolum fra magnetisk resonans tomografi (MRI) basert på ellipsoid formel (artikkel II); og nyrenes reservekapasitet (RFR) ved hjelp av en nyutviklet metode med proteinpulver og iohexol clearance (artikkel IV). Denne metoden ble utviklet og validert i en mindre gruppe av sykehuspersonell hvor vi sammenlignet tre forskjellige typer protein stimulering (artikkel III).
Resultater:
I Haugesund LBW inkluderte vi 105 personer mellom 41 – 52 år, hvorav 23 menn med lav fødselsvekt, 24 menn med normal fødselsvekt, 34 kvinner med lav fødselsvekt og 24 kvinner med normal fødselsvekt. I metodestudien (artikkel III) inkluderte vi 14 deltaker, hvorav 6 menn, med en alder fra 25 til 64 år.
Blant deltakere med lav fødselsvekt var mGFR 95 ± 14 ml/min/1,73m2, mens deltakerne med normal fødselsvekt hadde mGFR 100 ± 13 ml/min/1,73m2. Dette tilsvarer en forskjell på 5,4 ml/min/1,73m2 (95% konfidens intervall 0,23 – 10,6; p=0,04; artikkel I). Kroppsoverflatejustert nyrevolum var 13,8 ml/1,73m2 (95% konfidens interval 4,23 – 23,4) mindre hos de med lav fødselsvekt enn hos de med normal fødselsvekt (p=0,005; artikkel II). Både fødselsvekt og fødselsvekt for svangerskapslengde ga lignende resultater, mens svangerskapslengde, eller prematur fødsel ikke hadde noen effekt. I en mediasjonsanalyse så vi at effekten av lav fødselsvekt på nyrefunksjon er mediert gjennom nyrevolumet. Vi gjorde også kjønnsdelte analyser, og fant da effekt av fødselsvekt på nyrefunksjon og volum kun hos kvinner.
I metodestudien så vi at mGFR økte med 11,4 ± 5,4 % etter proteinbelastning (gjennomsnitt av tre proteinbelastinger; artikkel III). Det var ingen forskjell mellom de tre typene av proteinbelastning, og heller ikke mellom en- eller to-punkts GFR måling. I Haugesund LBW fant vi ingen effekt av fødselsrelaterte variabler på RFR (artikkel IV). Derimot så vi at en høy ratio mellom mGFR og nyrevolum var assosiert med lav RFR hos både menn og kvinner (p<0,001), og hos kvinner var høyt blodtrykk assosiert med lav RFR (p=0,02).
Konklusjon:
Hos middelaldrende friske personer var både nyrefunksjon og volum assosiert med fødselsvekt. Effekten på nyrefunksjonen var mediert gjennom nyrevolumet, og dette støtter opp om teorien om lavere antall nefroner hos personer med lav fødselsvekt. RFR hos middelaldrende voksne var ikke assosiert med fødselsvekt. I vår kohort var effekten av fødselsvekt på nyrefunksjon og størrelse bare til stede hos kvinner. Background:
Previous studies, including several studies using the Medical Birth Registry of Norway, have shown a link between low birth weight (LBW) and reduced kidney health in adulthood. LBW studies using measured glomerular filtration rate (GFR) and kidney volume in adults are lacking.
Method:
In the Haugesund Low Birth Weight study we invited 200 individuals with LBW (birthweight ≤ 2300 grams) and 200 individuals with normal birth weight (NBW; birthweight 3500 – 4000 grams). In three substudies we measured GFR (mGFR) using plasma clearance of iohexol (Paper I); calculated kidney volume from magnetic resonance images (MRI) using ellipsoid formula (Paper II); and estimated the renal functional response (RFR) using a new method with protein stimulation from a protein powder and mGFR measured by plasma clearance of iohexol (Paper IV). Comparison between birth weight groups and sex was done using t-test and linear regression models. The method for estimating RFR was developed in a small study with healthy members of the hospital staff. Three different protein loads, and both a one- and two-sample mGFR-approach were used (Paper III).
Results:
The Haugesund LBW study (Papers I, II and IV) included 105 participants aged 41- 52 years, with 23 male LBW, 24 male NBW, 34 female LBW and 24 female NBW. The methodological study (Paper III) included 14 participants (6 males) aged 25 – 64 years.
Measured GFR in the LBW cohort was 95 ± 14 ml/min/1.73m2, while the NBW cohort had an mGFR of 100 ± 13 ml/min/1.73m2, yielding a difference of 5.4 ml/min/1.73m2 (95% confidence interval 0.23 – 10.6; p=0.04; Paper I). Similarly, the BSA adjusted total kidney volume was 13.8 ml/1.73m2 (95% confidence interval 4.23 – 23.4) smaller in the LBW cohort than the NBW cohort (p=0.005; Paper II). Both birth weight, and birth weight for gestational age yielded similar results, while there was no effect of gestational age or being born preterm. A mediation analysis showed that the effect of birth weight on mGFR was mediated through kidney volume. In sex stratified analysis, the effect of birth weight on kidney function and volume, was only significant in women.
In the methodological study mGFR increased with 11.4 ± 5.4 % after a protein load (mean result of all three protein loads; Paper III), with no significant difference between the three types of protein loads, nor between one- or two-sample methods. In the Haugesund LBW study there was no association between any birth related variable and RFR (Paper IV). However, high ratio between mGFR and kidney volume was associated with a lower RFR in both men and women (p<0.001), and in women higher blood pressure was associated with a lower RFR (p=0.02).
Conclusion:
In middle-aged healthy persons, both kidney function and volume were related to birth weight. The effect of birth weight on mGFR was mediated through kidney volume supporting the theory of lower nephron endowment in those born LBW. Birth weight was not associated with RFR in middle-aged adults. In our cohort the difference in kidney function and volume was only present in women.
Has parts
Paper I. Lillås Bjørn Steinar, Tøndel Camilla, Assmus Jörg, Vikse Bjørn Egil. Low birthweight is associated with lower glomerular filtration rate in middle-aged mainly healthy women. Nephrology Dialysis Transplantion. 2020;37(1):92-99. The article is available at: https://hdl.handle.net/11250/2734042.Paper II. Lillås Bjørn Steinar, Qvale Tor Hatlestad, Richter Blazei Konrad, Vikse Bjørn Egil. Birth weight is associated with kidney size in middle-aged women. Kidney International Reports. 2021;6(11):2794-2802. The article is available at: https://hdl.handle.net/11250/2831788.
Paper III. Lillås Bjørn Steinar, Tøndel Camilla, Gjerde Anna, Vikse Bjørn Egil. Measurement of renal functional response using iohexol clearance – a study of different outpatient procedures. Clinical Kidney Journal. 2019; 1-8, sfz167. The article is available at: https://hdl.handle.net/1956/23654.
Paper IV. Lillås Bjørn Steinar, Tøndel Camilla, Melsom Toralf, Eriksen Bjørn Odvar, Marti Hans Peter, Vikse Bjørn Egil. Renal functional response – association with birth weight and kidney volume. Kidney International Reports 2023; (8): 1034-1042. The article is available at: https://hdl.handle.net/11250/3075498.