Modelling the associations of BMI, physical activity and diet with arterial blood pressure: some results from the Allied Dunbar National Fitness Survey

Summary

In order to identify risk factors (e.g. physical inactivity, dietary composition) associated with blood pressure within a given population, it is necessary to adjust for differences in known associations (e.g. age, body weight) using a method such as the analysis of covariance. However, the blood pressure results from the Allied Dunbar National Fitness Survey (ADNFS) were found to be non-linear with age, positively skewed (with heteroscedastic errors) and therefore non-normally distributed. Hence, before valid inferences can be drawn from such data, there is a clear need to formulate an appropriate model for blood pressure that will overcome these undesirable characteristics. A multiplicative model (with allometric body size components) was proposed and fitted to the ADNFS blood pressure results. After a logarithmic transformation the parsimonious solution was able to confirm the association with BMI, the non-linear changes with age, and overcome the heteroscedastic and positively skewed errors, i.e. the residuals from the fitted log-linear models for both systolic and diastolic blood pressure were symmetric and normally distributed. Other factors were found to make a significant additional contribution to the prediction of blood pressure. Cyclists, participants in vigorous physical activity and those subjects who consumed more fresh fruit, rice or pasta, and wine were found to have significantly lower mean levels of blood pressure. Indeed, the gap in blood pressure between participants and non-participants in vigorous physical activity increased further with age. However, subjects who drank more beer tended to have significantly higher mean levels of blood pressure. Thus, by developing an appropriate model for arterial blood pressure, some well known, and some less well known, associations with arterial blood pressure have been identified. The results suggest that physical activity and other lifestyle factors may protect against hypertension.

Zusammenfassung

Um in einer gegebenen Bevölkerung Risikofaktoren (z.B. körperliche Inaktivität, Nahrungszusammensetzung) zu identifizieren, die mit dem Blutdruck assoziiert sind, ist eine Adjustierung von Unterschieden, die aus bekannten Assoziationen resultieren (z.B. Alter, Körpergewicht), durch eine Methode wie die Kovarianzanalyse notwendig. Die Blutdruckdaten des Allied Dunbar National Fitness Survey (ADNFS) lassen jedoch erkennen, dass der Zusammenhang mit dem Alter nicht linear ist, dass sie eine positive Schiefe (mit heteroskedastischem Fehler) aufweisen und daher nicht normalverteilt sind. Bevor gültige Schlussfolgerungen aus solchen Daten gezogen werden, ist es deshalb notwendig, ein angemessenes Modell für den Blutdruck zu formulieren, das diese unerwünschten Charakteristika nicht aufweist. Es wurde ein multiplikatives Modell (mit allometrischen Körpergrößenkomponenten) entwickelt und den ADNFS Blutdruckergebnissen angepasst. Nach einer logarithmischen Transformation konnte die Parsimonious-Lösung den Zusammenhang mit dem BMI und die nichtlinearen Veränderungen mit dem Alter bestätigen und die heteroskedastischen sowie positiv verzerrten Fehler ausschliessen, d.h. die Residuen des angepassten log-linearen Modells waren für den systolischen und den diastolischen Blutdruck symmetrisch und normalverteilt. Es zeigte sich, dass weitere Faktoren einen signifikanten zusätzlichen Beitrag zur Prädiktion des Blutdrucks liefern. Radfahrer, Personen mit einem hohen Maß an körperlicher Betätigung sowie Personen, die mehr frische Früchte, Reis und Pasta sowie Wein konsumierten, hatten einen signifikant niedrigeren Blutdruck. Der Unterschied im Blutdruck zwischen Personen mit einem hohen und einem geringen Grad an körperlicher Aktivität vergrößerte sich mit dem Alter. Individuen, die mehr Bier tranken, hatten jedoch tendenziell einen höheren mittleren Blutdruck. So wurden durch die Entwicklung eines angemessenen Modells einige bekannte und einige weniger bekannte Zusammenhänge mit dem arteriellen Blutdruck aufgedeckt. Die Ergebnisse legen nahe, dass körperliche Aktivität und anderen Lifestyle-Faktoren vor Bluthochdruck schützen können.

Résumé

Afin d'identifier les facteurs de risque (par ex: inactivité physique, composition de la diète) associés à la pression sanguine dans une population, il est nécessaire de procéder à un ajustement tenant compte des associations connues (ex: âge, poids corporel) au moyen d'une méthode telle que l'analyse de covariance. Malgré cela, les résultats de pression sanguine du Allied Dunbar national fitness survey (ADNFS) apparaissent non linéaires avec l'âge, avec une asymétrie positive (avec des erreurs d'hétéroscédasticité) et donc non normalement distribués. Il y a donc pour être en mesure d'émettre des inférences valables à partir de ce matériel, un besoin évident de formuler un modèle de la pression sanguine qui corrige ces caractéristiques indésirables. Un modèle multiplicatif (avec des composants allométriques du format corporel) est proposé et ajusté aux résultats de pression sanguine de l'ADNFS. Après transformation logarithmique, une analyse par parcimonie a pu confirmer l'association avec l'indice de masse corporelle, les changements non linéaires avec l'âge, et corriger les erreurs d'hétéroscédasticité et d'asymétrie positive, de sorte que les que les résidus des modèles log-linéaires pour les pressions diastolique et systolique, soient symétriques et distribués normalement. D'autres facteurs ajoutent encore à la prédiction de la pression sanguine: les cyclistes, les personnes pratiquant une activité physique vigoureuse et celles qui consomment plus de fruits frais, de riz ou de pâtes et du vin, ont été trouvées avoir des niveaux significativement plus bas de pression sanguine. Bien entendu, la différence de pression sanguine entre ceux qui ont ou non pas une activité physique vigoureuse, s'accroît avec l'âge, mais les sujets qui boivent plus de bière ont tendance à présenter des niveaux plus élevés de pression sanguine. Ainsi, en développant un modèle approprié de la pression sanguine artérielle, quelques associations bien connues avec la pression sanguine et d'autres qui le sont moins, ont pu être identifiées. Les résultats suggèrent que l'activité physique et d'autres facteurs du mode de vie peuvent protéger de l'hypertension.