Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6018
Main Title: Type 2 diabetes in urban Ghana
Subtitle: the role of anthropometry and nutrition
Translated Title: Typ-2-Diabetes im städtischen Ghana
Translated Subtitle: die Rolle von Anthropometrie und Ernährung
Author(s): Frank, Laura
Advisor(s): Schulze, Matthias
Referee(s): Schulze, Matthias
Busse, Reinhard
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: en
Abstract: Introduction and objectives: The prevalence of type 2 diabetes is rising worldwide with a rapid increase in sub-Saharan Africa (SSA). At the same time, prevalences of overweight and obesity are increasing dramatically in this region, particularly in urban areas. However, SSA is still dealing with infectious diseases such as malaria, HIV-infections and tuberculosis. This double burden poses a major public health challenge in this region, where financial and health resources are limited. Although obesity and the nutritional behavior are the main modifiable risk factors for type 2 diabetes, their relationship is only insufficiently investigated in SSA. Therefore, the first objective of this thesis was to evaluate the associations between various anthropometric measures and type 2 diabetes and to assess the appropriateness of specific cut-off points for the body mass index (BMI), waist circumference (WC) and waist-to-hip ratio (WHR) in an urban Ghanaian study population. The second object of this thesis was to describe the dietary behavior and to examine the associations between dietary patterns derived by an exploratory factor analysis and type 2 diabetes. The third aim was to identify a dietary pattern by using the reduced rank regression (RRR) approach and to evaluate the association between this pattern and type 2 diabetes in this study population. Data and Methods: Data from 1221 study participants (542 type 2 diabetes cases and 679 controls) of the Kumasi Diabetes and Hypertension (KDH) study was used. The KDH study is an unmatched case-control study, which was conducted at the Komfo Anokye Teaching Hospital (KATH) in Kumasi, Ghana between August 2007 and June 2008. All participants underwent an anthropometrical examination and the habitual dietary intake was assessed by one 24 hour dietary recall and a locally specific food frequency questionnaire (FFQ). Each participant provided a blood sample and type 2 diabetes was defined as having a fasting plasma glucose ≥ 7mmol/L and/or documented anti-diabetic medication. First, associations between various anthropometric measures and type 2 diabetes were evaluated by multivariate-adjusted logistic regression analysis. Additionally, the discriminative power and population-specific cut-off points for type 2 diabetes were identified by receiver operating characteristic curves. Finally, the optimal cut-off points for BMI, WC and WHR were assessed by the Youden-Index. Second, the dietary behavior of the study population was assessed by an FFQ. Dietary patterns were identified by using an exploratory factor analysis (including 33 food items) and their associations with type 2 diabetes were evaluated by multivariate-adjusted logistic regression analysis. Third, a dietary pattern was identified by using RRR with adiponectin, HDL-cholesterol and triglycerides as response variables and 35 food items as predictor variables and the association between the dietary pattern score and type 2 diabetes was assessed applying multivariate-adjusted logistic regression analysis. Results: First, measures of central obesity, but not of general obesity, were positively associated with type 2 diabetes in women and men. Specifically, BMI was not associated with type 2 diabetes, while WHR showed the strongest association in both sexes, independent of BMI. Furthermore, WHR showed the best discriminative ability for type 2 diabetes and a cut-off point of ≥ 0.88 in women and ≥ 0.90 in men were the optimal WHR cut-off points in this SSA population. The recommended cut-off points for BMI and WC had a poor predictive ability with a low sensitivity and specificity. Second, the dietary behavior was characterized by a high intake of carbohydrate- and fat- dense foods, such as plantain, banku, bread, rice, fish and palm oil. Two dietary patterns were identified by factor analysis: The “purchase” dietary pattern was characterized by a high consumption of sweets, rice, protein-rich foods (red meat, poultry, eggs and milk), fruits and vegetables and low consumption of plantain. This pattern was inversely associated with type 2 diabetes. The “traditional” dietary pattern was characterized by a high intake of plantain, green leafy vegetables, fish, fermented maize products, and palm oil and was associated with an increased odds of type 2 diabetes. Third, a dietary pattern was derived by RRR, which was characterized by a high consumption of plantain, garden egg and cassava and a low intake of juice, sweets, vegetable oil, rice, hot chocolate, soft drinks, eggs and red meat. This pattern was positively associated with serum triglyceride concentrations and negatively with HDL-cholesterol, but not with adiponectin. The odds for type 2 diabetes increased significantly with increasing pattern score. Conclusion: This study highlights the important role of central obesity for the risk of type 2 diabetes in an SSA population. Furthermore, the current recommended cut-off points for obesity measures are inappropriate to assess diabetes risk in this urban Ghanaian population. Further investigations are needed to evaluate the rationale of country- or region-specific cut-off points for anthropometric indices to identify individuals with type 2 diabetes in SSA. Findings of the second part show that two diverse dietary patterns are identified and strongly associated with type 2 diabetes in urban Ghana. Therefore, further investigations are warranted to clarify the determinants of adherences to dietary patterns and to verify these patterns in other West-African populations. Findings of the third part suggest that adherence to traditional food items and low preference for purchased foods relate to increased serum triglycerides and decreased HDL-cholesterol, both risk factors for type 2 diabetes, and as a consequence may increase the risk for type 2 diabetes. Finally, the reproducibility of the association between the RRR-derived dietary pattern and type 2 diabetes should be evaluated in independent populations.
Hintergrund und Zielstellung: Die Typ-2-Diabetesprävalenz nimmt weltweit stetig zu, mit einem rapiden Anstieg besonders in sub-Sahara Afrika (SSA). Gleichzeitig steigt die Prävalenz an Übergewicht und Adipositas drastisch an, insbesondere in den städtischen Gebieten dieser Region. Zudem wird das Gesundheitssystem in SSA immer noch durch Infektionskrankheiten wie Malaria, HIV-Infektionen und Tuberkulose belastet. Diese Doppelbelastung stellt eine große gesundheitspolitische Herausforderung für diese Region dar, in der finanzielle und gesundheitliche Ressourcen begrenzt sind. Adipositas und das Ernährungsverhalten sind die wichtigsten modifizierbaren Risikofaktoren für Typ-2-Diabetes, jedoch ist ihre Beziehung bislang nur unzureichend in SSA untersucht. Daher war das erste Ziel dieser Arbeit, die Zusammenhänge zwischen verschiedenen anthropometrischen Maßen und dem Typ-2-Diabetes Risiko zu untersuchen, sowie die Übertragbarkeit der spezifischen Grenzwerte für den Body Mass Index (BMI), den Taillenumfang und dem Taille-Hüft-Verhältnis (WHR) in einer urbanen ghanaischen Studienpopulation zu beurteilen. Das zweite Ziel war das Ernährungsverhalten zu charakterisieren und die Zusammenhänge zwischen Ernährungsmustern, die mittels einer explorativen Faktorenanalyse identifiziert wurden, und dem Typ-2-Diabetes Risiko zu untersuchen. Das dritte Ziel war es ein Ernährungsmuster mittels reduzierter Rangregression (RRR) zu identifizieren und dessen Zusammenhang mit dem Typ-2-Diabetes Risiko in dieser Studienpopulation zu untersuchen. Datengrundlage und Methoden: Daten von 1221 Studienteilnehmern (542 Typ-2-Diabetes Fälle und 679 Kontrollen) der Kumasi Diabetes und Hypertonie (KDH) Studie wurden analysiert. Die KDH-Studie ist eine ungepaarte Fall-Kontroll-Studie, die am Komfo Anokye Teaching Hospital (KATH) in Kumasi, Ghana von August 2007 bis Juni 2008 durchgeführt wurde. Die anthropometrische Untersuchung wurde von geschultem Krankenhauspersonal am leicht bekleideten Studienteilnehmer durchgeführt. Das Ernährungsverhalten wurde mithilfe eines lokal spezifischen Verzehrshäufigkeits-fragebogens (FFQ) und eines 24 Stunden Ernährungsprotokolls ermittelt. Jedem Teilnehmer wurde eine Blutprobe entnommen. Typ-2-Diabetes wurde definiert als Nüchternblutzucker ≥ 7mmol/L und/oder bekannte Antidiabetika-Behandlung. Im ersten Teil dieser Dissertation wurden die Zusammenhänge zwischen verschiedenen anthropometrischen Maßen und dem Typ-2-Diabetes Risiko mittels multivariat-adjustierter logistischer Regressionsanalyse untersucht. Die Fläche unter der Receiver Operating Characteristic Kurve (ROC-AUC) wurde zum Vergleich der diskriminativen Fähigkeit der anthropometrischen Maße zur Identifizierung von Diabetikern genutzt, sowie zur Überprüfung von populationsspezifischen Grenzwerten. Schließlich wurden die optimalen Grenzwerte mithilfe des Youden-Index ermittelt. Im zweiten Teil dieser Dissertation wurde das Ernährungsverhalten der Studienpopulation mithilfe eines FFQs charakterisiert. Des Weiteren wurden Ernährungsmuster mittels einer explorativen Faktorenanalyse, basierend auf 33 Lebensmitteln des FFQs, identifiziert und die Assoziationen zwischen den Ernährungsmustern und dem Typ-2-Diabetes Risiko mittels multivariat-adjustierter logistischer Regressionsanalyse untersucht. Im dritten Teil dieser Dissertation wurde mittels RRR mit den Aufnahmemengen von 35 Lebensmitteln als Prädiktoren und den Serumkonzentrationen von Adiponektin, HDL-Cholesterin und Triglyzeriden als Response-Variablen ein Ernährungsmuster hergeleitet und die Assoziation mit dem Typ-2-Diabetes Risiko mithilfe der multivariat-adjustierten logistischen Regressionsanalyse untersucht. Ergebnisse: Die ersten Ergebnisse zeigten, dass Maße der zentralen Adipositas, aber nicht der generellen Adipositas, positiv mit dem Typ-2-Diabetes Risiko sowohl bei Frauen als auch bei Männern assoziiert waren. WHR war der stärkste Risikofaktor in beiden Geschlechtern, unabhängig vom BMI. Der Vergleich der ROC-AUCs zeigte, dass die WHR das beste anthropometrische Maß zur Identifizierung von Diabetikern sowohl in Männern als auch in Frauen war. Der optimale WHR-Grenzwert für Frauen lag bei ≥ 0.88 und bei Männern ≥ 0.90 in dieser afrikanischen Bevölkerung. Die empfohlenen Grenzwerte für BMI und Taillenumfang hingegen hatten eine schlechte Vorhersagekraft mit einer niedrigen Sensitivität und Spezifität. Das Ernährungsverhalten war durch eine hohe Aufnahme von kohlenhydrat- und fettreichen Lebensmitteln (Kochbanane, fermentierte Maisprodukte, Brot, Reis, Fisch und Palmöl) charakterisiert. Zwei Ernährungsmuster wurden mittels Faktorenanalyse identifiziert: Das "industriell geprägte" Ernährungsmuster war charakterisiert durch einen hohen Verzehr von Süßigkeiten, Reis, eiweißreichen Lebensmitteln (rotes Fleisch, Geflügel, Eier und Milch), Obst und Gemüse und niedrigen Verzehr von Kochbananen. Dieses Muster war invers mit dem Typ-2-Diabetes Risiko assoziiert. Das "traditionelle" Ernährungsmuster hingegen war gekennzeichnet durch einen hohen Verzehr von Kochbananen, grünem Blattgemüse, Fisch, fermentierten Maisprodukten und Palmöl. Es war mit einem erhöhten Risiko für Typ-2-Diabetes assoziiert. Mithilfe der RRR wurde ein Ernährungsmuster hergeleitet, das durch einen hohen Verzehr von Kochbananen, Aubergine und Maniok sowie einen geringen Verzehr an Saft, Süßigkeiten, Pflanzenöl, Reis, Softgetränken, Eier und rotem Fleisch charakterisiert war. Dieses Muster war mit erhöhten Serumkonzentrationen an Triglyzeriden und erniedrigten HDL-Cholesterin assoziiert, aber zeigte keinen Zusammenhang mit Adiponektin. Ein hoher Musterscore war mit einem erhöhten Risiko für Typ-2-Diabetes assoziiert. Schlussfolgerung: Diese Studie unterstreicht die wichtige Rolle der zentralen Adipositas für das Risiko von Typ-2-Diabetes in einer afrikanischen Bevölkerung. Darüber hinaus sind die derzeit empfohlenen Grenzwerte für Übergewicht und Adipositas ungeeignet, um das Diabetes-Risiko in dieser ghanaischen Population zu beurteilen. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um Länder- oder Regions-spezifische Grenzwerte für anthropometrische Maße zu untersuchen, um Personen mit Typ-2-Diabetes in SSA zu identifizieren. Die Ergebnisse des zweiten Teils zeigen, dass zwei unterschiedliche Ernährungsmuster identifiziert wurden, die stark mit dem Typ-2-Diabetes Risiko assoziiert sind. Die Determinanten für die Einhaltung, sowie die Verifizierung dieser Muster sollten in anderen Westafrikanischen Populationen weiter untersucht werden. Die Ergebnisse des dritten Teils weisen darauf hin, dass der hohe Verzehr an „traditionellen“ Lebensmitteln sowie der geringe Verzehr an „industriell geprägten“ Lebensmitteln Serumkonzentration an Triglyzeriden erhöhen und HDL-Cholesterin senken könnten, beides Risikofaktoren für Typ-2-Diabetes, und dadurch zu einem erhöhten Risiko für Typ-2-Diabetes führen können. Die Reproduzierbarkeit des Zusammenhanges zwischen diesem Ernährungsmuster und dem Typ-2-Diabetes Risiko sollte in unabhängigen Studienpopulationen überprüft werden.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/6510
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6018
Exam Date: 25-Apr-2017
Issue Date: 2017
Date Available: 17-Jul-2017
DDC Class: DDC::600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
Subject(s): type 2 diabetes
dietary pattern
obesity
Sub-Saharan-Africa
case-control study
Type-2-Diabetes
Ernährungsmuster
Adipositas
Subsahara-Afrika
Fall-Kontroll-Studie
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