Sex differences in the associations of physical fitness, physical activity, sedentarism, and sleep behaviour with oxidative stress in older adults: The INTERMAE project

Abstract

Currently, the elderly population is expanding due to an unprecedented increase in longevity. Unfortunately, this trend in the rising ageing population comes with the consequences of the augmentation of physiological decline leading to metabolic diseases or oxidative stress. Oxidative stress has been defined as a pathophysiological state characterised by an imbalance between the excessive production of oxidants (such as homocysteine, HCY) and the inability of the total antioxidant capacity (TAC) of the body to cope with them. When this condition occurs an accumulation of oxidatively damaged macromolecules appears, leading to the loss of function of these macromolecules which contributes to the appearance of no communicable diseases such as cardiovascular diseases or musculoskeletal diseases.

Consequently, it is needed to know how different factors can help to maintain healthy ageing in older adults. Maintaining good physical fitness, adequate levels of physical activity (PA), and healthy sleep behaviour have been shown to reduce the possible mechanisms of ageing such as oxidative stress. However, to our knowledge, it is still unknown whether these factors can differently affect the oxidative stress of older adults depending on sex since most of the studies analysed the data combined.

Therefore, the general aim of this International Doctoral Thesis was to study the sex-specific associations of anthropometry, body composition, physical fitness, PA, sedentarism and sleep behaviour with oxidative stress levels, in a sample of Spanish older adults.

This International Doctoral Thesis includes cross-sectional data from the INTERMAE project. A total of 76 participants (38 women, 68.8 ± 3.0 years old) recruited through the public health care centers of the province of Cádiz were included. Blood samples were obtained from the participants to obtain the plasma levels of TAC and serum levels of HCY. Then participants completed different measurements including body composition, physical fitness through different physical batteries and cardiorespiratory fitness test (CRF), nutritional evaluation, and questionnaires about their PA and sleep manners. In addition to this, participants wore an accelerometer for at least 7 days to estimate their sedentary (SB), PA and sleep behaviours.

The main findings of this International Doctoral Thesis are i) there are sex differences in basal oxidative stress markers in Spanish older adults, regardless of their nutritional intake., ii) Higher body mass index and thigh perimeter in women and higher fat-free mass in men are associated with higher levels of HCY. iii) In older women a faster gait speed is associated with higher levels of TAC. Better upper body strength, flexibility and gait agility are associated with lower levels of HCY. Higher CRF is associated with lower levels of HCY in both sexes. (Study 1); iv) PA levels seem to be more relevant to older adults? oxidative stress than SB, with moderate to vigorous PA being associated with increasing TAC and light PA with decreasing HCY in both sexes (Study 2); v) Sleep disorders were associated with oxidative stress in older adults, with more time awake during the night associated with a decreased TAC in women and a higher sleep latency being associated with higher levels of HCY in men (Study 3).

The findings of the present International Doctoral Thesis show that there are sex-specific associations of anthropometric, body composition, physical fitness, PA and sleep behaviour with oxidative stress in older adults.

En la actualidad se está produciendo un aumento en el número de personas mayores debido a un incremento de la longevidad sin precedentes. Por desgracia esta tendencia de envejecimiento viene acompañado de un aumento del deterioro fisiológico derivando en enfermedades metabólicas o estrés oxidativo. El estrés oxidativo se ha definido como un estado pato fisiológico caracterizado por un desequilibrio entre la excesiva producción de oxidantes (como la homocisteína, HCY) sumada a una incapacidad de la capacidad antioxidante total (TAC) de hacerle frente. Cuando esta condición ocurre, se produce una acumulación de macromoléculas con daño oxidativo que contribuyen a la aparición de enfermedades no comunicables como enfermedades cardiovasculares o músculoesqueléticas. Por lo tanto, es necesario conocer como diferentes factores pueden ayudar a mantener un envejecimiento saludable en nuestra población. Mantener un buen estado físico, niveles adecuados de actividad física (PA) y unos hábitos de sueño saludable se han determinado como factores protectores ante mecanismos que pueden afectar al envejecimiento como el estrés oxidativo. Sin embargo, bajo nuestro conocimiento, se desconoce si estos factores pueden afectar de forma diferente al estrés oxidativo de las personas mayores dependiendo del sexo debido a que la mayoría de los estudios analizan ambos sexos de forma combinada. Por lo tanto, el objetivo general de esta Tesis Doctoral Internacional fue el de evaluar las asociaciones de diferentes componentes de antropometría, composición corporal, estado físico, actividad física, sedentarismo y hábitos de sueño sobre el estrés oxidativo en una muestra de adultos mayores españoles y si estas asociaciones tenían diferencias dependiendo del sexo. Esta Tesis Doctoral Internacional incluye datos transversales del proyecto INTERMAE. Un total de 76 participantes (38 mujeres, 68.8 ± 3.0 años) que fueron reclutados a través centros de salud pública de la provincia de Cádiz fueron incluidos. Se obtuvieron muestras de sangre para analizar la TAC del plasma y los niveles de HCY del suero. Adicionalmente, los participantes completaron diferentes mediciones incluyendo antropometría, composición corporal, estado físico a través de diferentes baterías y un test de fitness cardiorrespiratorio (CRF), evaluación nutricional, y cuestionarios sobre sus hábitos de actividad física y sueño. Asimismo, los participantes llevaron un acelerómetro durante 7 días para estimar su comportamiento sedentario (SB), de actividad física (PA) y de sueño. Los principales hallazgos de esta Tesis Doctoral Internacional fueron: i) Existen diferencias sexuales en los niveles basales de estrés oxidativo en nuestros adultos mayores españoles, sin importar su ingesta nutricional. ii) El Índice de Masa Corporal y el perímetro de muslo en mujeres y los niveles de masa libre de grasa en hombres se asocian con niveles incrementados de HCY. En mujeres mayores una velocidad de la marcha alta se asocia con niveles más altos de TAC. Una mayor fuerza y flexibilidad del tren superior, así como una mejor agilidad de la marcha se asocian con menores niveles de HCY en mujeres. Niveles más altos de CRF se asocian con niveles más bajos de HCY en ambos sexos (Estudio 1), iii) Los niveles de PA parecen ser más relevantes para el estrés oxidativo de las personas mayores que el SB, con la PA de moderada a vigorosa estando asociada con una TAC incrementada y los niveles de PA ligera estando asociados con niveles reducidos de HCY (Estudio 2). iv) Los trastornos del sueño se asociaron con el estrés oxidativo de las personas mayores, con un tiempo despierto durante la noche mayor estando asociado con una menor TAC en mujeres y una mayor latencia de sueño estando asociado con mayores niveles de HCY en hombres (Estudio 3). Los hallazgos de la presente Tesis Doctoral Internacional muestran que existen asociaciones específicas para cada sexo entre variables antropométricas, de composición corporal, de estado físico, actividad física y hábitos de sueño en personas mayores.