Adverse Muscle Composition : Revisiting Sarcopenia in General Population and Liver Disease using Magnetic Resonance Imaging

• Sarcopenia - from the Greek words 'sarx' (flesh) and 'penia' (loss) - was, when coined in 1989, a term denoting the decline in muscle mass and strength that occurs with aging. Such definition implies everyone suffers from sarcopenia to varying degrees, which naturally makes studying sarcopenia challenging. Early (practical) definitions of sarcopenia focused on identification of low muscle mass, while later definitions also include criteria of low muscle strength. Use of such definitions to study sarcopenia has shown that wasting is intensified in those suffering from metabolic diseases, and even more rapid in end-stage diseases. Although it is unknown whether sarcopenia accelerate disease or the other way around, detection of sarcopenia concurrent with other diseases clearly identifies a vulnerable subgroup of patients who may need more extensive care.In severe stages of liver disease, poor muscle health has been linked to higher morbidity and mortality, and may affect the outcome of liver transplantation. Sarcopenia is therefore recognized as an important factor that should affect both clinical decision-making and intervention in patients being evaluated for liver transplantation. However, sarcopenia is poorly understood (and commonly overlooked) in earlier stages of disease, where the potential of preventative care is greater. One challenge has been the prevalence of obesity in diseases that may precede more advanced disease, such as non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). Due to their larger body size, individuals with obesity need more muscle mass to maintain mobility function. Therefore, the threshold for what is considered ‘low muscle mass’ needs to be higher, or somehow adjusted for body size.This thesis started by applying the European definition of sarcopenia in 10,000 individuals aged 44-78 years volunteering for the UK Biobank imaging study. It was identified that current body size adjustments used to detect 'low muscle mass' were ineffective. The consequence of this was underdiagnosis of sarcopenia in individuals with overweight and obesity.Therefore, a more personalized muscle volume assessment, that was independent of body size, was developed with the aim to describe how much an individual is deviating from what is expected and address whether they have an 'adequate' amount of muscle volume - muscle volume z-score.Muscle volume was measured using magnetic resonance imaging and from the same images, muscle fat infiltration (indicating muscle quality) was also quantified. The first results indicated that muscle volume z-score and muscle fat infiltration were independently associated with mobility function and hospitalization, and that a combination of the two may identify the most vulnerable individuals. Therefore, thresholds were suggested to identify an adverse muscle composition (low muscle volume z-score combined with high muscle fat infiltration).Following studies investigated associations of adverse muscle composition with metabolic diseases, mobility function, and mortality in general population and NAFLD. Overall, the studies showed that adverse muscle composition was associated with increased morbidity and mortality independent of mobility function, and indicated that muscle composition assessment could provide clinically relevant information that may be useful in risk-stratification of heterogeneous disease populations like NAFLD.Today, the relevance of adverse muscle composition and potential clinical use cases are evaluated in the liver transplant setting through both European and American clinical studies.

• Sarkopeni - från grekiskans 'sarx' (kött) och 'penia' (förlust) - syftade, när uttrycket myntades 1989, till förlust av muskelmassa och funktion i samband med åldrande. En sådan definition är inte speciellt praktiskt för studerandet av sarkopeni då den innebär att alla har (till olika grad) sarkopeni. Tidiga (praktiskt tillämpbara) definitioner av sarkopeni fokuserade på identifiering av låg muskelmassa men senare inkluderar även krav på låg muskelstyrka. Studier av sarkopeni som använt dessa definitioner har visat att muskelförtvining är intensifierad inom metabola sjukdomar och än mer aggressiv vid terminal sjukdom. Trots detta är det fortfarande okänt om sarkopeni accelererar utvecklingen av andra sjukdomar eller tvärt om. Det är dock tydligt att individer med sarkopeni och samsjuklighet är mer sårbara än andra och har större vårdbehov.Hos individer med svår leversjukdom har nedsatt muskelhälsa bland annat kopplats till högre sjuklighet och dödlighet samt visats påverka resultatet efter levertransplantation. Därför anses sarkopeni vara en viktig faktor som bör övervägas vid patientbeslut och interventioner för patienter som utvärderas för levertransplantation. Vid tidigare faser av leversjukdom är förståelsen för sarkopeni mer begränsad och tillståndet är sällan uppmärksammat inom vården. En utmaning är den höga förekomsten av obesitas inom sjukdomar (så som fettlever eller diabetes) som kan föregå mer avancerad sjukdom. På grund av större kroppsstorlek, behöver individer med obesitas mer muskelmassa för att bibehålla rörlighet. Därför behövs en högre tröskel för vad som anses vara 'låg muskelmassa', eller alternativt ett mått på muskelmassa som är korrigerat för kroppsstorlek.Den här avhandlingen börjar med att tillämpa den europeiska definitionen av sarkopeni på 10,000 frivilliga deltagare från UK Biobank med åldern 44-78. Det visades att dagens metoder för korrigering av kroppsstorlek inte fungerade, vilket ledde till underdiagnostisering av sarkopeni hos individer med övervikt och obesitas.Därför utvecklades ett mer individualiserat mått på muskelvolym, vilket kunde användas oberoende av kroppsstorlek. Syftet var att beskriva hur mycket någon avviker från förväntad muskelvolym och indikera huruvida de har 'tillräcklig' muskelvolym - ett z-score för muskelvolym.Muskelvolymen mättes med hjälp av magnetresonanstomografi (MR) och från samma bilder mättes även fettinfiltration (vilket indikerar muskelkvalitet). De första resultaten indikerade att både z-score och fettinfiltration var kopplade till funktion och hospitalisering, samt att de mest sårbara individerna skulle kunna identifieras genom att kombinera zscore och fettinfiltration. Därför föreslogs trösklar för att identifiera vad som på engelska kallades 'adverse muscle composition' - en 'ogynnsam muskelsammansättning' - definierad av låg z-score kombinerat med hög fettinfiltration.Följande studier undersökte hur adverse muscle composition var kopplat till metabola sjukdomar, muskelfunktion och dödlighet hos studiedeltagare i UK Biobank samt bland dem med fettleversjukdom. Studierna visade att adverse muscle composition var kopplad till ökad sjuklighet och dödlighet oberoende av muskelfunktion och indikerade att kunskap om muskelsammansättning skulle kunna användas för att identifiera hög- respektive lågriskpatienter inom heterogena sjukdomar så som fettlever.Idag utvärderas metoden för att beskriva muskelsammansättning och diagnostik av adverse muscle composition för användning inom vården vid behandling av leversvikt och inför levertransplantation genom kliniska studier både i Europa och Nordamerika.

Ämnesord

MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP  -- Klinisk medicin -- Geriatrik (hsv//swe)

MEDICAL AND HEALTH SCIENCES  -- Clinical Medicine -- Geriatrics (hsv//eng)

MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP  -- Klinisk medicin -- Gastroenterologi (hsv//swe)

MEDICAL AND HEALTH SCIENCES  -- Clinical Medicine -- Gastroenterology and Hepatology (hsv//eng)

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)