Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in...

180
Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in Canadian Inuit Dalal Usamah Zaid Alkazemi Doctor of Philosophy School of Dietetics and Human Nutrition McGill University Montréal, Québec, Canada August 15, 2012 A thesis submitted to McGill University in partial fulfillment of the requirements of the degree of Doctor of Philosophy © Copyright Dalal UZ Alkazemi, 2012 All rights reserved

Transcript of Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in...

Page 1: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in Canadian Inuit 

 

 

Dalal Usamah Zaid Alkazemi 

 

Doctor of Philosophy 

 

School of Dietetics and Human Nutrition 

McGill University 

 

Montréal, Québec, Canada 

 

 

August 15, 2012 

 

 

 

A thesis submitted to McGill University in partial fulfillment of the requirements 

of the degree of Doctor of Philosophy 

 

 

 

© Copyright Dalal UZ Alkazemi, 2012 

 

All rights reserved 

 

Page 2: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

ii 

  

Abstract 

A decline in the traditional food consumption among the Inuit poses a nutritional 

problem, as it provides nutrients associated with protection from cardiovascular 

diseases (CVD). Controversy exists, however, regarding oxidative stress status 

among Inuit due to possible higher tissue oxidizability of n‐3 polyunsaturated 

fatty acids (PUFA) from the traditional Inuit n‐3 PUFA rich diet and their dietary 

exposure to pro‐oxidative contaminants such as methylmercury and 

polychlorinated biphenyls (PCBs). We proposed that determining whole body 

oxidative stress status via the gold standard isoprostane biomarker that reflects 

an overall response to the various metabolic and xenobiotic burdens could be an 

indicator of the adaptations and predispositions of the Inuit to CVD. The 

objectives of this thesis were: (i) to quantify plasma levels of F2‐isoprostanes, F3‐

isoprostanes, and isofurans and to assess their relationship to cardiometablic 

risk factors; (ii) to evaluate the relationship between the selenium (Se) status 

and plasma isoprostanes and to assess the interrelationship between dietary 

methylmercury exposure and tissue selenium on oxidative stress status; (iii) to 

examine the impact of decreased consumption of traditional foods on oxidative 

stress parameters; and (iv) to evaluate the pro‐oxidant contribution of PCBs on 

oxidative stress status. A series of cross‐sectional studies were conducted using 

data from the International Polar Year Inuit Health Survey (2007‐2008). Cross‐

sectional analyses were conducted to examine the relationship between diet (Se, 

n‐3 and n‐6 PUFAs, trans and saturated fat), contaminants (MeHg and PCBs), 

obesity, and cardiovascular risk factors including hypertension, dyslipidemia, 

smoking and C‐reactive protein in relation to oxidative stress using the gold 

standard F2‐isoprostanes and the novel isoprostane biomarkers F3‐isoprostanes 

and isofurans. Plasma levels of isoprostanes were determined by gas 

chromatography/negative ion chemical ionization/mass spectrometry 

methodology. Multivariate analyses were employed to determine final correlates 

of isoprostanes. Results showed that the Inuit are protected from mercury‐

induced oxidative stress because of their high Se status and that highest 

Page 3: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

iii 

 

 

consumers of traditional foods were most protected. The isoprostane isoforms, 

F2‐isoprostanes and isofurans, were both associated with increased obesity. F2‐

isoprostanes and isofurans were additionally associated to C‐reactive protein 

and blood pressure. The F3‐isoprostane isoform was shown to be quantifiable for 

the first time in human plasma, which was likely due to the C20:5n‐3 rich Inuit 

diet. F3‐isoprostanes and isofurans were more related to contaminants than F2‐

isoprostanes. Generally, this thesis demonstrates that the contaminants in the 

Arctic do not appear to pose a significant oxidative stress risk among the Inuit; 

however, shifting away from the traditional food is associated with obesity and 

inflammatory‐induced oxidative stress. An important finding is that each 

isoprostane isoform has a unique attribute to explain the potential CVD risk and 

that simultaneous measurement of isoprostane species provides an 

advantageous mechanistic insight into oxidative stress status not captured by F2‐

isoprostanes alone. 

 

   

Page 4: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

iv 

  

Résumé 

Une baisse dans la consommation des aliments traditionnels chez les Inuits pose 

un problème nutritionnel car elle fournit des nutriments associés à la protection 

contre les maladies cardio‐vasculaires (MCV). Il existe une controverse, 

cependant, en ce qui concerne le stress oxydatif chez les Inuits en raison de 

l’oxydabilité des tissus plus élevée possible de n‐3, des acides gras polyinsaturés 

(AGPI) de l'alimentation traditionnelle des Inuits rich en AGPI n‐3, et leur 

exposition alimentaire à des pro‐oxydants et des contaminants tels que le 

méthylmercure et les biphényles polychlorés (BPC). Nous avons proposé que la 

détermination de tout état de stress oxydatif du corps via la méthode de l'étalon‐

or isoprostanes, qui reflètent une réponse globale aux différentes charges 

métaboliques et des xénobiotiques, puisse être un indicateur des adaptations et 

des prédispositions des Inuits aux maladies cardiovasculaires. Les objectifs de 

cette thèse sont les suivants: (i) de quantifier les concentrations plasmatiques de 

F2‐isoprostanes, F3‐isoprostanes, et isofurans et d'évaluer leur relation avec les 

facteurs de risque cardiometabolique (ii) d'évaluer le lieu entre le statut en 

sélénium et les isoprostanes plasmatiques et d'évaluer la relation entre 

l'exposition au méthylmercure et du sélénium alimentaire tissus sur un état de 

stress oxydatif, (iii) d'examiner l'impact de la diminution de la consommation 

d'aliments traditionnels sur les paramètres du stress oxydatif, et (iv) d'évaluer la 

contribution des PCB sur le proxidant d’un état de stress oxydatif. Une série 

d’études transversales ont été réalisées en utilisant les données de l'Enquête sur 

l'Année Polaire Internationale de la Santé des Inuits (2007‐2008). Les analyses 

transversales ont été menées pour étudier la relation entre l'alimentation 

(sélénium (Se), n‐3 et n‐6 AF, gras trans et saturés), les contaminants (MeHg et 

les PCB), l'obésité et les facteurs de risques cardiovasculaires comme 

l'hypertension, la dyslipidémie, le tabagisme et la protéine C réactive par rapport 

à un stress oxydatif avec l'étalon‐or F2‐isoprostanes et les nouveaux 

biomarqueurs isoprostane F3‐isoprostanes et isofurans. Les concentrations 

plasmatiques des isoprostanes ont été déterminées par chromatographie en 

Page 5: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

phase gazeuse, par l’ionisation négative chimique d'ions et par la méthode de 

spectrométrie de masse. Des analyses variées ont été utilisées pour déterminer 

les corrélats finals de isoprostanes. Les résultats ont montré que les Inuits sont 

protégés par le mercure causé par le stress oxydatif en raison de leur statut en 

sélénium élevée, et que les consommateurs d'aliments traditionnels ont été les 

plus protégés. Tous les isoformes  isoprostanes ont été associés à l'obésité. Les 

F2‐isoprostanes et isofurans ont en outre été associés à la protéine C réactive et 

de la pression artérielle. Aussi, les F3‐isoprostanes et isofurans sont davantage 

liés aux contaminants que les F2‐isoprostanes. En règle générale, cette thèse 

montre que les contaminants dans l'Arctique ne présentent aucun risque sur le 

stress oxydatif, mais que l’abandon aujourd'hui de la nourriture traditionnelle 

est associé à l'obésité et le stress induit par l'oxydation inflammatoire. Une 

constatation importante est que chaque isoprostane possède un attribut unique 

qui explique le risque potentiel de maladies cardio‐vaculaires, et une mesure 

simultanée des isoprostanes donne un aperçu mécanistique avantageuse dans le 

stress oxydatif pas capturé par les F2‐isoprostanes 

Page 6: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

vi 

  

ADVANCE OF SCHOLARLY KNOWLEDGE 

 

1. Original contribution to knowledge  

This doctoral dissertation is the first study to comprehensively assess the 

oxidative stress status among the Inuit using the gold standard biomarker F2‐

isoprostanes, and determine its correlates related to cardiometabolic risk factors 

and the environmental contaminants methylmercury and polychlorinated 

biphenyls (PCBs) that bioaccumulate in Arctic regions. Greater understanding of 

oxidative stress status was achieved by quantifying novel isoprostanes isomers 

that may competitively reduce F2‐isoprostanes generation under various 

physiological conditions that may be associated with decreased oxygen tension 

such as smoking; and by nutritional profiles associated with high n‐3 

polyunsaturated fatty acids (PUFAs) intake. In addition, the simultaneous 

measurement of these isoprostane isoforms provided mechanistic insights of the 

“cardioprotective” advantage the Inuit may possess despite environmental 

contaminant health risks.  The quantification of plasma F2‐isoprostanes, F3‐

isoprostanes and isofurans, provided new evidence to support previous 

suggestions that despite recurrent concerns over mercury and PCBs 

environmental‐health risks, the traditional Inuit diet provides nutritional 

antioxidant benefits that can counteract some environmental contaminant‐

induced health risks.  In addition, we showed for the first time direct evidence 

that the co‐presence of selenium and n‐3 PUFAs in the traditional Inuit foods 

may be potential risk modifiers of cardiometabolic deterioration. Despite this 

latter observation, we also showed that the Inuit might not be fully protected 

from health risks associated with contaminants; especially this is for the younger 

generation that continues to shift away from consuming traditional foods. 

Page 7: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

vii 

 

 

2. Research publications in refereed scientific journals 

 

Manuscript 1:  

ISOPROSTANES AND ISOFURANS AS NON‐TRADITIONAL RISK FACTORS FOR 

CARDIOVASCULAR DISEASE AMONG CANADIAN INUIT  

Dalal Alkazemi, Grace M Egeland, L. Jackson Roberts II, Stan Kubow 

In Press: Free Radic Res. doi:10.3109/10715762.2012.702900  

[Online July 11, 2012]. 

 

3. Research publications to be submitted to refereed scientific journals 

Manuscript 2: 

NEW INSIGHTS REGARDING TISSUE SELENIUM AND MERCURY INTERACTIONS 

ON OXIDATIVE STRESS FROM PLASMA ISOPROSTANE AND ISOFURAN 

MEASURES IN CANADIAN INUIT  

Dalal Alkazemi, Grace Egeland, L. Jackson Roberts II, H.M. Chan, Stan Kubow 

 

Manuscript 3: 

NOVEL EICOSAPENTAENOIC ACID‐DERIVED F3‐ISOPROSTANES AS 

BIOMARKERS OF LIPID PEROXIDATION IN THE CANADIAN INUIT POPULATION 

Dalal Alkazemi, Grace Egeland, L. Jackson Roberts II, H.M. Chan, Stan Kubow 

Page 8: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

viii 

 

Contributions of Authors: 

 

Thesis topic was conceived by the committee, and collaboration with Vanderbilt 

University provided training for the laboratory protocol for isoprostane 

biomarker extraction and derivatization.  The laboratory work and data 

statistical analyses were performed primarily by the candidate. In addition, the 

candidate was the primary author and wrote the first draft for all manuscripts 

with inputs from Dr. Kubow for the hypotheses generation. Dr. Kubow also 

provided expertise in metabolism and oxidative stress, and he extensively edited 

all manuscripts and supervised the scientific integrity of the work. 

 

Dr. Grace M. Egeland provided the Inuit data and reviewed all manuscripts and 

provided valuable inputs, edits, and her expertise in epidemiology and statistics. 

In addition, Dr. Egeland supervised the socio‐cultural integrity of the work. 

 

Dr. L. Jackson Roberts II, provided the technical training, expertise in free radical 

and more specifically isoprostane biology and supervised GC‐MS analysis at his 

laboratories. Dr. Roberts also reviewed all manuscripts and provided valuable 

input and edits. 

 

Dr. H.M. Chan provided input and edits on the manuscripts that he was listed as a 

coauthor. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 9: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

ix 

  

 

Acknowledgments 

 

I would like to thank my co‐supervisors, Dr. Stan Kubow and Dr.Grace Egeland.  

 

I am grateful to Dr. Kubow for his support, mentorship, challenges, and hard 

questions, that pushed me to grow and learn and become a critical thinker and 

an independent researcher;  

 

and to Dr. Egeland for introducing me to the Canadian Arctic research and for 

her insights, good advice and for involving me in this unique research project.   

 

I am ever grateful for Dr. Roberts who believed in me and generously supported 

my work and gave me the honor to collaborate with a renowned scientist in the 

field of free radical research.   

 

My sincere gratitude for Mr. William Zackert at VU medical center and Ms. Donna 

Leggee at McGill University’s CINE for their intense Laboratory training and their 

help for all technical expertise.  

 

My deepest gratitude goes out to my family for their endless support and 

encouragement.  

 

I am grateful to Dr. Katherine Gray‐Donald for introducing me to the world of 

nutritional epidemiology; and who made this entire journey even more 

rewarding with her wisdom and beautiful spirit.   

 

I am ever grateful to have had the privilege to be surrounded by a pantheon of 

nutritional experts in the School of Dietetics and Human Nutrition.  

 

Page 10: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

I would like to thank all of my fellow graduate students, especially Michele 

Iskandar for her help in translating the thesis abstract to French; Sina Gallo, and 

Mrs. Lise Grant, Helga Saudny‐Unterberger, the project manager for their advice, 

encouragement and assistance; and all CINE and the department support staff. 

 

I would like to acknowledge the coordinated efforts of all members of the IPY 

study staff, coordinators, nurses, interviewers, coast guard crew, and specially 

members of the community. 

 

Lastly, I would like to acknowledge fund providers for this work: Government of 

Canada Federal Program for International Polar Year, Canadian Institutes of 

Health Research, Health Canada, Aboriginal Affairs and Northern Development 

Canada, Government of Nunavut, University of Toronto, and Arctic Net. 

 

Page 11: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xi 

  

 

TABLE OF CONTENTS 

  ABSTRACT  ii 

  RESUME  iv 

  ADVANCE OF SCHOLARLY KNOWLEDGE  vi 

  CONTRIBUTIONS OF AUTHORS  viii 

  ACKNOWLEDGEMENTS  ix 

  TABLE OF CONTENTS  xi 

  LIST OF TABLES  xvi 

  LIST OF ABBREVIATION  xviii 

  CHAPTER 1: INTRODUCTION  1 

1.1  Background   1 

1.2  Rationale   3 

1.3  Statement of purpose  7 

1.4  Thesis objectives  8 

  CHAPTER 2: REVIEW OF THE LITERATURE  8 

2.1  Health benefits on n‐3 fatty acids  8 

2.2  Traditional diet and cardiovascular disease  10 

2.3  N‐3 Fatty acids and cardiovascular risk factors  11 

2.3.1  Glucose tolerance  11 

2.3.2  Blood lipids  13 

2.3.3  Blood pressure  14 

Page 12: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xii 

 

2.3.4  Obesity  14 

2.4  Factors influencing n‐3 consumption  16 

2.5  Modulators of cardiovascular risk  17 

2.5.1  Metabolic syndrome  17 

2.5.2  Genetic predisposition  19 

2.6  Evidence of cardiovascular disease  20 

2.7  C‐reactive protein  22 

2.8  Oxidative Stress  24 

2.8.1  F2‐isoprostanes  25 

2.8.2  F3‐isoprostanes  27 

2.8.3  Isofurans  29 

2.,8.4  Isoprostanes Quantification  31 

2.8.5  Selenium  33 

2.8.6  Methylmercury  40 

2.8.7  Persistent organic pollutants  41 

2.8.8  Smoking status  44 

  BRIDGE 1  46 

  CHAPTER 3: MANUSCRIPT 1  47 

3.1  ABSTRACT  48 

3.2  INTRODUCTION  49 

3.3  METHODS  50 

3.3.1  Subjects recruitment  50 

Page 13: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xiii 

 

 

3.3.2  Anthropometric, measures and definitions  51 

3.3.3  Laboratory methods  52 

3.3.4  Plasma analysis of F2‐isoprostanes and isofurans  52 

3.3.5  Statistical analysis  53 

3.4  RESULTS  54 

3.4.1  Subjects characteristics  54 

3.4.2  Oxidative stress biomarkers  54 

3.4.3  Isoprostanes correlates‐ CVD risk factors  55 

3.4.4  Smoking  57 

3.4.5  Inflammation  57 

2.4.6  Predictors of isoprostanes  58 

3.5  DISCUSSION  58 

  BRIDGE 2  69 

  CHAPTER 4: MANUSCRIPT 2  70 

4.1  ABSTRACT  71 

4.2  INTRODUCTION  72 

4.3  METHODS  75 

4.31  Subjects recruitment  76 

4.3.2  Anthropometric, measures, and definitions   76 

4.3.3  Laboratory methods  76 

4.3.4  Assessment of mercury and selenium exposure  76 

Page 14: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xiv 

 

4.3.5  Plasma analysis of F2‐isoprostanes and isofurans  77 

4.3.6  Statistical analysis  77 

4.4  RESULTS  78 

4.4.1  Subjects characteristics  78 

4.4.2  Isoprostanes, selenium and mercury  79 

4.4.3  Comparison between selenium tertiles  80 

4.4.4  Final variance predictors of plasma isoprostanes  80 

4.5  DISCUSSION  81 

  BRIDGE 3  92 

  CHAPTER 5: MANUSCRIPT 3  93 

5.1  ABSTRACT  94 

5.2  INTRODUCTION  95 

5.3  METHODS  97 

5.3.1  Subject recruitment  97 

5.3.2  Anthropometric, measures, and definitions   97 

5.3.3  Laboratory methods  98 

5.3.4  Fatty acid analysis  98 

5.3.5  Analysis of PCBs  99 

5.3.6  Plasma analysis of isoprostanes  99 

5.3.7  Statistical analysis  100 

5.4  RESULTS  101 

5.4.1  F3‐IsoPs relationship to F2‐IsoPs, selenium and mercury  102 

Page 15: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xv 

 

 

5.4.2  Isoprostanes and PCBs  102 

5.4.3  Isoprostanes and relative erythrocyte fatty acids 

concentrations 

102 

5.4.4  Comparison between n‐3 tertiles  103 

5.4.5  Comparison between age categories  104 

5.4.6  Final predictors of F3‐isoprostanes  104 

5.5  DISCUSSION  104 

  CHAPTER 6: OVERALL SUMMARY AND CONCLUSIONS  120 

6.1  Oxidative stress status and CVD risk  120 

6.2  Sex differences in risk associated with oxidative stress  121 

6.3  Oxidative stress in smokers   122 

6.4  Oxidative stress and alcohol intake  123 

6.5  Selenium protection against Hg‐induced oxidative  124 

6.6  n‐3 PUFAs and isoprostanes  125 

6.7  Strength and limitations  125 

6.8  Future direction  127 

6.9  Public health implications  127 

6.10  Conclusion  128 

7.00  REFERENCES  129 

 

 

 

 

Page 16: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xvi 

 

LIST OF TABLES 

3.1.    The anthropometrical and clinical characteristics for subjects with CRP<10 (n=233) 

63 

3.2  Pearson’s correlations between plasma biomarkers of oxidative stress and CV risk factors. 

64 

3.3  Geometric mean values and 95% CI of plasma biomarkers of oxidative stress for the total sample population and in comparison with categorical variables using student t‐test 

65 

3.4  Geometric mean values and 95% CI of plasma isoprostanes compared per smoking status and in relation to obesity. 

66 

3.5  Multiple comparisons of oxidative stress biomarkers levels between CRP categorical groups. 

67 

3.6  Multivariate associations showing the standardized regression coefficients (β) of plasma isoprostanes concentrations 

68 

4.1  Characteristics of study population (n=233)  87 

4.2  Bivariate correlation between plasma IsoPs, Se and Hg  88 

4.3  Characteristics of 223 subjects according to tertiles of blood Se concentrations  

89 

4.4  GLM adjusted Se‐Tertiles for plasma IsoPs concentrations  90 

4.5 a‐d 

Multivariate associations showing the regression coefficient (β) of plasma IsoPs concentrations 

91 

5.1  Plasma concentrations of isoprostanes1 and relative concentrations of fatty acids of study population 

110 

5.2  Plasma organochlorine concentrations (ug/L) and adjusted1 for total plasma lipids (ug/g lipids) of the study population 

111 

5.3  Unadjusted plasma isoprostanes, blood contaminants, Se and relative fatty acid concentrations according to tertiles of n‐3 PUFAs level 

112 

5.4  Bivariate correlations between plasma isoprostanes, contaminants, Se, and relative fatty acid concentrations 

113 

5.5  Partial correlation between plasma isoprostanes, contaminants, Se, and relative fatty acid concentrations adjusted for age, gender and waist circumference  

114 

Page 17: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xvii 

 

 

5.6a  Comparison of study characteristics according to age categories (<40 and ≥ 40 yrs) 

115 

5.6b  Comparison of relative fatty acid concentrations according to age categories (<40 and ≥ 40 yrs) 

116 

5.6c  Table 5.6‐c. Comparison of study characteristics according to age categories (<40 and ≥ 40 yrs) 

117 

5.7a  Multivariate analysis showing the final correlates of F3‐IsoPs without toenail‐Se adjustment. 

118 

5.7b  Multivariate analysis showing the final correlates of F2:F3 ratio without toenail‐Se adjustment. 

118 

5.7c  Multivariate analysis showing the final correlates of F3‐IsoPs with toenail‐Se adjustment. 

119 

5.7d  Multivariate analysis showing the final correlates of F2:F3 ratio with toenail‐Se adjustment. 

119 

 

 

   

Page 18: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xviii 

 

LIST OF ABBREVIATIONS 

ACE, angiotensin converting enzyme 

ADD1, Alpha‐adducin 1 

AGT, angiotensinogen 

ASP, Alaskan Siberian Project  

BAL, bronchoalveolar lavage  

BF, body fat 

BP, blood pressure 

CAC, coronary artery calcium  

CHD, coronary heart disease 

CHF, congestive heart failure 

CINE, Centre for Indigenous Peoples’ Nutrition and Environment 

COX, cyclooxygenase  

CoQ10, co‐enzyme Q10 

CRISPS‐2, Cardiovascular Risk Factor Prevalence Study‐2 

CRP, C‐reactive protein 

CSF, cerebrospinal fluid 

CV, cardiovascular 

CVD, cardiovascular disease 

DBP, diastolic blood pressure 

EBC, exhaled breathe condensate 

EDTA, ethylenediaminetetraacetic acid 

F2‐IsoPs, F2‐isoprostanes 

F3‐IsoPs, F3‐isoprostanes 

FG, fasting glucose 

GC‐NICI‐MS, gas chromatography‐negative‐ion chemical ionization mass 

spectrometry 

GNB3, guanine nucleotide‐binding protein G(I)/G(S)/G(T) subunit beta3 

GOCADAN, genetics of coronart artery disease in Alaskan natives 

GPx, glutathione peroxidase 

Page 19: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xix 

  

 

GSH, glutathione – reduced form 

GSSG, glutathione – oxidized form 

HB, hemoglobin  

HDL‐C, high‐density lipoproteins cholesterol 

Hg, mercury 

hs‐CRP, high sensitivity C‐reactive protein  

HTN, hypertension 

ICAM, intercellular adhesion molecule  

IDF, International Diabetes Federation 

IGT, impaired glucose tolerance 

IHD, ischemic heart disease 

IMT, intima media thickness 

IPY, International Polar Year  

IsoFs, isofurans  

ISR, Inuvialuit Settlement region 

KHAS, Keewatin health assessment survey 

LDL‐C, low‐density lipoprotein cholesterol  

MetS, metabolic syndrome 

MI, myocardial infarction 

MUFA , monounsaturated fatty acids 

NCEP, National Cholesterol Education Program In The Adult Treatment Panel III 

NF‐κB, nuclear factor kappa‐light‐chain‐enhancer of activated B cells 

NO, nitric oxide 

Nrf2, nuclear factor (erythroid‐derived 2) 

OGTT, oral glucose tolerance test 

PCBs, polychlorinated biphenyls 

PCDDs, polychlorinated dibenzo p‐dioxins 

PCDFs, polychlorinated dibenzofurans 

PFOS, perfluoroctanesufonate  

Page 20: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

xx 

 

PG, prostaglandin 

PLD, phospholipase D 

POPs, persistent organic pollutants 

PUFAs, polyunsaturated fatty acids 

RR, relative risk 

SBP, systolic blood pressure 

SeP, selenoprotein 

Se, selenium 

SFAs, saturated fatty acids 

SLHDP, Sandy Lake Health and Diabetes Project 

SPE, solid‐phase extraction  

T2DM, type 2 diabetes mellitus 

T‐Chol, total cholesterol 

TFAs, trans fatty acids  

TG, triglycerides 

TNF‐α, tumor necrosis factor–alpha 

VCAM, vascular cell adhesion molecule 

WC, waist circumference 

WHO, World Health Organization 

WHR, waist to hip ratio 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 21: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

CHAPTER 1: INTRODUCTION 

1.1 Background 

The Indigenous Peoples of Canada have gone through a major nutrition 

transition in the last decade. A shift has been observed from their traditional 

diet composed of sea mammals, land animals, fish, shellfish and plants, with 

the majority of dietary energy coming from sea mammals to a more 

westernized market food‐based diet (Kuhnlein, Receveur et al. 2001). The 

market foods are comprised of the limited food choices available in their 

local market, mainly highly processed food ingredients and canned non‐

perishable food items. Nutrient‐density comparisons of the traditional and 

market portions of the diet revealed that traditional food had greater density 

of proteins, iron, zinc, copper, magnesium, selenium (Se), and vitamin A 

(Kuhnlein and Receveur 1996), monounsaturated and polyunsaturated fatty 

acids (PUFA) of marine origin, the latter of which have been promoted for 

their cardio‐protective properties. The shift to a Western type diet is 

attributable in part to the greater availability of market foods in the 

communities (Blanchet, Dewailly et al. 2000).  

 

Environmental contaminants is another driving force for this dietary change 

as heavy metals and organochlorines are found in many animal and plant 

species in the region; consequently restricting their use as part of traditional 

food by the locals (Kuhnlein and Receveur 1996). This shift away from the 

traditional diet created a change in the Inuit diet composition marked by 

increased saturated fat, sucrose, and alcohol consumption and a reduction in 

the percent contribution of n‐3 PUFA‐rich marine foods to the diet (Kuhnlein 

and Receveur 1996; Kuhnlein, Receveur et al. 2008). This dietary change has 

compromised the nutritional value of the Inuit diet leading to micronutrient 

deficiencies that are linked directly to common morbidities such as tooth 

loss, anemia, and some types of cancer (Kuhnlein and Receveur 1996). 

Page 22: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

Moreover, in several indigenous populations, a shift away from traditional 

hunting and gathering driven lifestyles and traditional diet is associated with 

an increased prevalence of risk factors for cardiovascular diseases (CVD), 

such as high blood pressure, elevated blood lipids, diabetes and obesity 

(Jorgensen, Borch‐Johnsen et al. 2006; Jorgensen, Glumer et al. 2003; 

Kuhnlein, Receveur et al. 2004). Inuit obesity prevalence rates are found to 

be similar to those developed countries of Europe and North America (Young 

2007).  Consequently, increased rates of CVD incidences and diabetes 

prevalence are reported throughout aboriginal communities (Young 2007). 

This is a worrisome change from earlier studies, which found the Inuit to be 

relatively free of ischemic heart disease (IHD) and lower age‐adjusted 

cardiovascular disease and diabetes prevalence than the general population 

(Pollex, Khan et al. 2004).  

 

Currently, coronary heart disease (CHD) seems to be increasing in Alaskan 

Inuit who were originally thought to be relatively immune to CHD because of 

their n‐3 PUFAs consumption (Ebbesson, Risica et al. 2005). There also have 

been increases in the rates of death from IHD and stroke among all 

indigenous populations that are higher compared with whites (Bjerregaard, 

Young et al. 2003). This finding indicates that despite several‐fold higher 

intakes of n‐3 polyunsaturated fatty acids (n‐3 PUFAs) and Se in the Inuit 

population that are related to improved antioxidant protection, they are not 

necessarily protected from disease risk relative to the non‐indigenous 

population. This latter evidence may be partly related to diminishing intake 

of traditional n‐3 PUFA and Se rich foods, particularly in the younger age 

groups. These latter nutrients may provide significant CVD benefits through 

improvement of risk factors such as blood lipids and blood pressure 

mediated partly via inhibitory effects on oxidative stress and inflammation.  

 

Page 23: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

The increased CVD incidence in the Inuit population might also be related to 

lifestyle and environmental factors that may counteract some of the benefits 

of the n‐3 PUFA and Se‐rich Inuit diet. For example, smoking, a rise in CVD 

risk factors such as obesity, and exposure to environmental contaminants 

that accumulate with age can all lead to increased oxidative stress and 

inflammation. 

 

1.2 Rationale 

The divergence away from the traditional diet high in n‐3 PUFAs acids that is 

accompanied by urbanization and westernization is introducing a 

challenging situation for the Inuit to adapt on many levels. Because dramatic 

changes in lifestyle and diet is occurring in the Inuit population that is in 

rapid transition, systemic re‐evaluation of determinants of health and disease 

is important in order to identify trends (time‐interval changes) that could 

predict future increases in diabetes and cardiovascular disease.  

 

Studies in Canadian and Alaskan Inuit (Young, Gerrard et al. 1999; Dewailly, 

Blanchet et al. 2001; Ebbesson, Tejero et al. 2007) found that established 

CVD risk factors such as blood lipoproteins, obesity, diabetes, hypertension, 

and glucose tolerance are related to n‐3 PUFAs tissue concentrations. 

Evidently, these CVD risk factors may be modulated by n‐3 PUFAs 

consumption that increases with age. On the other hand, smoking and 

exposure to environmental contaminants from the traditional food has 

decreased among the young Inuit (Dewailly, Blanchet et al. 2003; Nobmann, 

Ponce et al. 2005). Obesity in general and specifically abdominal obesity has 

increased in the current wave of nutrition transition among the Inuit 

(Kuhnlein, Receveur et al. 2004; Young, Bjerregaard et al. 2007). However, 

there are some challenges in evaluating the metabolic risk profile of the Inuit 

due to the lack of understanding of Inuit anthropometry and how it reflects 

Page 24: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

metabolic predisposition to disease (Young 2007). For example, when the 

Inuit are compared to Euro‐Canadians, at each level of BMI or waist 

circumference, the Inuit had lower blood pressure and lipid levels (Young 

2007). In addition, Inuit studied in 1989‐1991, when compared to two 

independent Caucasian samples studied at the same time, had lower 

triglycerides and higher HDL‐cholesterol concentrations despite a trend for 

an increased prevalence of higher waist circumference (WC)   (Young 2007). 

Such findings in Inuit have been consistently justified by their high intake of 

n‐3 PUFAs from the traditional diet, which is speculated to be the modulator 

of the relationship between increased obesity and health outcomes 

(Nobmann, Ebbesson et al. 1999; Eilat‐Adar, Mete et al. 2009).  Indeed, 

Belanger et al. (2006) found high erythrocyte concentrations of n‐3 PUFAs in 

adults of Nunavik that were more than three‐fold higher than previously 

reported in white subjects. These high levels may provide anti‐oxidative 

protection evident by an over‐expression of antioxidant enzymes and redox 

status, which may provide protection against the high levels of 

environmental contaminants found in this population such as methylmercury 

(MeHg) and polychlorinated biphenyls (PCBs) (Belanger, Dewailly et al. 

2006).  

 

The antioxidative protection that the Inuit seem to possess could also be 

partly due to high level of selenium (Se) found in their diet (Blanchet, 

Dewailly et al. 2000), which is reflected in the two‐fold higher blood levels 

when compared to Caucasians (Belanger, Dewailly et al. 2006). The degree of 

protection of the Inuit diet could, however, be dependent upon the amount of 

exposure to xenobiotic contaminants and on sufficient intake of specific 

protective dietary elements in the Inuit diet. Sensitive and specific indices of 

whole body oxidative stress that have been closely related to disease 

occurrence such as isoprostanes (Montuschi, Barnes et al. 2004) are needed 

Page 25: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

to clarify better the relation between the Inuit diet, oxidative stress, and 

specific disease risk factors; including environmental contaminants that can 

exert deleterious health by additively inducing oxidative stress. In addition to 

diet‐related factors, alcohol and smoking habits have also been speculated to 

modulate differently both obesity development (Ordovas 2007) and disease 

risk in each gender and age group.  

 

The mechanistic role of n‐3 PUFAs in CVD development in the Inuit also 

requires further study, including the possibility of antioxidant protection 

provided by n‐3 PUFAs intake despite their highly unsaturated fatty acid 

composition. It is unclear how the n3‐PUFAs mediate protection against 

metabolic dysregulations associated with obesity. In addition, detailed study 

of obesity determinants and how these factors convey CVD risk in the Inuit is 

relatively unexplored in the Inuit population.  For example, it is not known 

whether abdominal obesity represented by the high WC in predominantly 

intra‐abdominal (metabolically active) or subcutaneous tissue. It is also not 

known how the body composition (e.g., percent body fat; %BF) of the Inuit 

corresponds to various body mass index (BMI) or WC measurements. Direct 

measurement of whole body oxidative stress status is lacking in the Inuit, as 

previous work in Nunavik used proxy measures such as glutathione related 

antioxidant enzymes, plasma concentrations and redox states of α‐

tocopherol and coenzyme Q10 (CoQ10) to assess indirectly oxidative stress 

via these antioxidant status indicators. Also, it is not clear what the 

determinants of oxidative stress in the Inuit are and how oxidative stress 

relates to CVD risk factors such as obesity, hyperlipidemia and inflammation.  

 

Transitional changes in diet and lifestyle among the Inuit are driving an 

increased prevalence of diabetes and CVD, which requires more detailed 

study, particularly in relation to oxidative stress. Emerging disease risk 

Page 26: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

factors include increased intakes of trans and saturated fats (Counil, Dewailly 

et al. 2008), alcohol intake and tobacco smoke, which are dietary and lifestyle 

factors that have been closely associated with increased oxidative stress. 

Although certain predictors of oxidative stress have been well characterized 

such as obesity, age, smoking, alcoholism and diet, the impact of Inuit 

characteristics (such as increased abdominal obesity and advantageous 

blood lipid profiles, such as low ratio of total cholesterol (T‐Chol) to high 

density lipoprotein cholesterol (HDL‐C)) on whole body oxidative stress has 

been sparsely investigated. Furthermore, Inuit metabolic adaptations as 

affected by their diet, lifestyle and environment have never been fully 

explored. It is possible that a decline in the traditional food intake in Inuit 

populations may cause deleterious shifts in tissue fatty acid composition in 

terms of decreased n‐3 PUFAs content (Bersamin, Luick et al. 2008) that may 

promote increased CVD risk.  

 

In that regard, this thesis work involved assessment of novel isoprostane 

biomarkers (F3‐isoprostanes) that are n‐3 PUFAs oxidation products that 

could be partly responsible for the cardioprotective effects associated with n‐

3 PUFAs rich marine food intake by the Inuit as these products may protect 

against the pro‐inflammatory action of F2‐isoprostanes (Gao, Wang et al. 

2007). Detailed study of the ratio of tissue F2‐isoprostanes to F3‐isoprostanes 

could provide important insights regarding the cardioprotection associated 

with the traditional n‐3 PUFAs rich Inuit diet, and would enable us to 

investigate the association of these biomarkers to the dietary transition that 

could predict future increases in diabetes and CVD.  

 

Although previous literature has focused on the cardiovascular protective 

effects of n‐3 PUFAs among the Inuit, relatively little attention has been given 

to the possible cardioprotective effects of Se, particularly in relation to 

Page 27: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

protection against environmental contaminant health risks. Xenobiotic 

contaminants can alone or synergistically modulate CVD risk factors such as 

hypertension, insulin resistance, and dyslipidemia (Houston 2011), which 

can involve deleterious changes in oxidative stress status in the Inuit and 

their predisposition to CVD. Also, the thesis looked for a possible mechanistic 

relationship in the Inuit regarding smoking with respect to the isoprostane 

species, isofurans, as smoking is related with decreased tissue oxygen. 

Decreased tissue oxygen tension has been associated with altered tissue 

levels of isofurans as indicated in animal trials (Fessel and Jackson Roberts 

2005).  

 

 

1.3 Statement of Purpose 

The overall thesis objective was to perform a comprehensive assessment of 

whole body oxidative stress status among the Inuit using the gold standard 

biomarker F2‐isoprostanes and the isoprostane isoforms F3‐isoprostanes, 

and isofurans and subsequently identify correlates of these oxidative stress 

factors in a subsample of the International Polar Year Inuit Health Survey 

(2007‐2008) population. We hypothesized that F2‐isoprostanes are 

associated with cardiometabolic risk factors and so may be used to evaluate 

deleterious health risk associated with shift away from the Inuit traditional 

diet beyond traditional CV risk factors. We propose that simultaneous 

assessment of both F2‐isoprostanes and isofurans provides a better 

understanding of oxidative stress than either analyte alone and that F3‐

isoprostanes may be related to n‐3 PUFA‐mediated protection against 

oxidative stress. 

 

 

 

Page 28: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

1.4 Thesis Objectives: 

1. To quantify plasma levels of F2‐isoprostanes, F3‐isoprostanes, and 

isofurans in a random sample of the survey population. 

2. To assess relationship between plasma isoprostanes and 

cardiometabolic risk factors. 

3. To evaluate the relationship between the Se status and plasma 

isoprostanes. 

4. To assess the interrelationship between dietary methylmercury 

(MeHg) exposure and tissue Se on oxidative stress status. 

5. To examine the impact of decreased consumption of traditional foods 

on oxidative stress parameters.  

 

 

CHAPTER 2: REVIEW OF THE LITERATURE 

2.1 Health Benefits of n‐3 PUFAs 

The original hypothesis that the Inuit are protected by their n‐3 PUFAs rich 

diet from CVD was based on an observation made by Dyerberg and Bang in 

1970’s who noted that there was an absence of coronary atherosclerosis 

among Greenlandic Inuit living in their own environment and consuming 

large amounts of marine mammals and fish. The investigators proposed that 

this observed CHD protection was due to abundance of n‐3 PUFAs from 

seafood and sea mammals in their diet (Dyerberg 1989). A large body of 

observational data from epidemiological studies has demonstrated that the 

consumption of fish is cardioprotecive (Daviglus, Stamler et al. 1997; Gillum, 

Mussolino et al. 2000; Visioli, Rise et al. 2003; He, Song et al. 2004; 

Mozaffarian 2008), which has been attributed to the long chain n‐3 PUFAs 

found in fish, most notably eicosapentaenoic acid (EPA; 20:5n‐3), and 

docosahexaenoic acid (DHA; 20:6n‐3) (Rupp, Wagner et al. 2004; 

Mozaffarian, Ascherio et al. 2005; DeFilippis and Sperling 2006; Hooper, 

Page 29: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

 

Thompson et al. 2006). Large‐scale clinical trials using fish oil supplements 

have suggested that the primary mechanisms through which n‐3 PUFAs 

prevent cardiovascular disease are due to reductions in ventricular 

fibrillation, arrhythmias (Wongcharoen and Chattipakorn 2005), and a 

decrease in incidence of myocardial infarction (MI) (Siscovick, Raghunathan 

et al. 1995; Albert, Hennekens et al. 1998; Marchioli, Schweiger et al. 2001). 

Many studies suggest important anti‐atherogenic and anti‐thrombotic effects 

mediated via improved lipoprotein metabolism (Harris, Lu et al. 1997), blood 

pressure (Bao, Mori et al. 1998), endothelial function (Woodman, Mori et al. 

2002), vascular reactivity (Mori, Watts et al. 2000), inflammation (Mori, 

Woodman et al. 2003), platelet (Knapp HR 1997), fibrinolytic function 

(Dunstan, Mori et al. 1999), cytokine production (Thies, Miles et al. 2001), 

coagulation (Mori, Beilin et al. 1997) and oxidative stress (Barden, Mori et al. 

2004). In earlier studies, the favorable effects of fish oils were often 

attributed to EPA owing to the lack of sufficient data studying the individual 

properties of both EPA and DHA (Mori and Woodman 2006). Newer set of 

controlled trials using purified EPA and DHA oils demonstrated that both 

EPA and DHA have important haemodynamic and anti‐atherogenic 

properties (Mori and Woodman 2006); however, the effects of DHA may 

differ from that EPA for some mechanisms of action. Both of these latter long 

chain n‐3 PUFAs, however, are equally effective in reducing serum 

triglycerides (Nestel, Shige et al. 2002; Mori and Woodman 2006) and 

attenuating oxidative stress and cytokine production following cell 

stimulation (Mori, Woodman et al. 2003). In contrast, high doses of both EPA 

and DHA in subjects with diabetes may lead to impairment of glucose 

tolerance by influencing hepatic glucose output (Woodman, Mori et al. 2002). 

In addition, neither EPA nor DHA affects total cholesterol concentrations 

(Grimsgaard, Bonaa et al. 1997). Data from human studies suggest that DHA 

may be more favorable in lowering blood pressure and improving vascular 

Page 30: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

10 

 

 

function, raising HDL‐C and attenuating platelet function (Mori, Beilin et al. 

1997; Woodman, Mori et al. 2003). Other studies, however, have failed to 

replicate such preferential properties of DHA versus EPA (Arterburn, Hall et 

al. 2006). Contrary studies regarding independent effects of described for 

EPA and DHA may be partly due to studies using a variety of high‐risk 

individuals such as overweight, hyperlipidemic, or hypertensive subjects, 

who have established altered metabolic profiles that may differentially affect 

lipid metabolism. Variability in subject selection, dose differences, and 

duration of interventions could also explain the observed inconsistencies in 

these associations. Most of the above studies were performed in populations 

with very low usual intake of fish in Western diet context (Mori and 

Woodman 2006). Not all studies, however, have shown the beneficial effects 

of fish intake on death resulting from CHD or on the risk of coronary disease, 

and it may be that fish consumption is beneficial only in high‐risk 

populations (Arterburn, Hall et al. 2006).  

 

2.2 Traditional Inuit Diet and CVD 

Studies regarding the CVD benefits of n‐3 PUFA rich diets in Inuit populations 

have been contradictory in terms of markers of atherosclerosis. Data from 

the Alaskan Siberian Project (ASP) involving a cross sectional study in 454 

Inupiat Alaskan Eskimos showed no relation between n‐3 PUFAs 

consumption and clinically verified CHD (Ebbesson, Risica et al. 2005). In 

another study by the same ASP investigators involving 686 persons from the 

same population, no differences in n‐3 PUFAs consumption was found among 

those with and without atherosclerotic plaques. Also, there was no 

relationship detected between n‐3 PUFAs intake and extent of plaque as 

assessed by the plaque score representing the number of carotid arterial 

segments with discrete plaque (Ebbesson, Roman et al. 2008). Significant 

positive associations were seen, however, between intakes of saturated FAs 

Page 31: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

11 

 

 

(SFAs), particularly palmitate, and to a lesser extent stearate, with carotid 

plaque prevalence and extent. In addition, negative associations were found 

between the consumption of EPA, DHA, palmitic acid, and stearic acid and the 

mean intima media thickness (IMT) of the distal common carotid arteries in 

the arterial segments that were unaffected by atherosclerotic plaque 

(Ebbesson, Roman et al. 2008). Fatty acid intake, however, was measured in 

grams per day but not as a percentage of kilocalories and could thereby be 

reflective of subjects eating more of all foods including those higher in the 

studied FAs. Nevertheless, these findings collectively suggest that high 

intakes of n‐3 PUFAs in this Alaskan Inuit population does not protect against 

plaque formation but is associated with decreased IMT. Importantly, the 

above findings also signify that high consumption of SFAs, especially palmitic 

acid, is an important risk factor for plaque formation, even in the presence of 

large amounts of n‐3 PUFAs. A simultaneous increase in SFAs intake in 

concert with n‐3 PUFAs consumption is less unlikely to occur from the 

traditional Inuit diet, which is exemplified by observations as Inuit 

consumers of more marketed foods had a significantly lower PUFAs:SFAs 

ratio than consumers of diet rich in Inuit traditional foods (Bersamin, Luick 

et al. 2008). Indeed, Kuhnlein et al. (Kuhnlein, Receveur et al. 2004) 

compiling Inuit, Dane, and Metis data, found that on days without traditional 

foods, higher percentage of SFAs, carbohydrate, fat and sucrose was 

consumed as compared to days without traditional foods amongst Canadian 

Arctic indigenous people (Kuhnlein, Receveur et al. 2004). 

 

2.3. N‐3 PUFAs and Risk Factors of CVD 

2.3.1 Glucose Intolerance 

Early observations from a questionnaire study of Alaskan Eskimos showed 

an inverse correlation between fish and seal consumption and abnormal 

glucose tolerance and type 2 diabetes mellitus (T2DM); however, no 

Page 32: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

12 

 

 

biomarker of FAs intake was measured in this study (Alder, Boyko et al. 

1994). Both infrequent salmon and seal oil intake and high intake of non‐

indigenous food consumption among Alaskan Eskimos has been associated 

with glucose intolerance (Alder, Boyko et al. 1994). ASP investigators 

confirmed such observations showing an inverse association between plasma 

concentrations of fasting and 2‐hrs insulin and plasma concentrations of EPA 

and DHA (Ebbesson, Risica et al. 2005). The authors suggested that this latter 

association could partly explain earlier observations that Eskimos have 

significantly lower plasma concentrations of insulin compared to American 

Indians and other population groups because of their greater insulin 

sensitivity. In support of these associations, the results of the 4‐year ASP 

intervention study where subjects were given nutrition education sessions 

revealed that those with improved glucose tolerance had significantly higher 

plasma concentrations of n‐3 PUFAs (Ebbesson, Ebbesson et al. 2005). 

Further, ASP study showed positive associations between high plasma levels 

of palmitic acid and impaired glucose tolerance (IGT) and T2DM (Ebbesson, 

Adler et al. 2005). In Nunavik similar to ASP data (Dewailly, Blanchet et al. 

2001), inverse associations were found between plasma insulin and an 

increase in plasma EPA and the ratio of EPA to AA.  However, in contrast to 

ASP, studies in Nunavik showed that plasma levels of n‐3 PUFAs were 

positively associated with plasma glucose (Dewailly, Blanchet et al. 2001). 

The difference in direction of association with regards to n‐3 PUFAs with 

plasma glucose might be reflective of a more disturbed metabolic profile 

amongst Nunavik Inuit who were marked by higher levels of glucose 

intolerance as compared to Alaskan Inuit. One limitation for confirmation of 

such interpretation is the lack of an index reflective of insulin sensitivity from 

Nunavik data to ascertain this discrepancy. It is noteworthy at the same level 

of BMI, when Alaskan Inuit are compared to Nunavik; they have relatively 

Page 33: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

13 

 

 

higher abdominal obesity and fasting glucose but have lower fasting insulin 

and triglycerides in both men and women (Young, Bjerregaard et al. 2007). 

 

2.3.2. Blood Lipids  

Studies to date regarding the Inuit have shown that their higher n‐3 PUFAs 

intake is consistently associated with improved lipid profile marked with low 

triglycerides and high HDL‐C, which are considered cardioprotective assets 

(Dewailly, Blanchet et al. 2003; Ebbesson, Adler et al. 2005). Moreover, blood 

triglyceride concentrations and the tota cholesterol (T‐Chol): HDL‐C ratio did 

not worsen with age amongst older Inuit as normally expected with aging, 

which has been implicated as a positive health consequence associated with 

higher traditional food consumption (Bersamin, Luick et al. 2008).  On the 

other hand, n‐3 PUFAs intake in the Inuit does not seem to have a direct 

lowering effect on other blood lipid components such as low density 

lipoprotein‐cholesterol (LDL‐C) and T‐Chol as seen in several studies 

(Dewailly, Blanchet et al. 2003). For example, in Nunavik, both erythrocyte 

EPA and DHA were positively associated with total and LDL‐C (Dewailly et al, 

2001). However, when the ratio of EPA to AA was used, a negative 

association was found with T‐Chol:HDL‐C, which suggests an anti‐

atherosclerotic effect. The paradoxical increase of LDL‐C was suggested to 

reflect an increase in LDL particle size, which is less atherogenic (Dewailly, 

Blanchet et al. 2001; Woodman, Mori et al. 2003). This latter suggestion was 

based on earlier speculation that n‐3 PUFAs may change the composition of 

LDL‐C, leading to less atherogenic LDL particles with lower phospholipid and 

apolipoprotein B concentrations and a larger LDL particle size 

(Ander, Dupasquier et al. 2003). Further confirmation with more direct 

functional disease risk parameters such as IMT is needed to clarify these 

lipoprotein relationships to disease risk. 

 

Page 34: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

14 

 

 

2.3.3. Blood Pressure 

With regards to arterial blood pressure, Inuit blood pressure ranks 

intermediate among the global scale, but is low when compared with most 

white populations (Bjerregaard, Young et al. 2004). Direct relationship 

between n‐3 PUFAs intake and blood pressure is not consistent. Among 

Alaskan Inuit, low blood pressure was found among highest n‐3 PUFAs 

consumers and among those with highest quartiles of plasma n‐3 PUFAs 

concentrations (Ebbesson, Adler et al. 2005). Diastolic pressure (DBP) rather 

than systolic blood pressure (SBP) was found to be inversely associated with 

n‐3 PUFAs consumption. The specificity of a relationship of n‐3 PUFAs to DBP 

was also found in the ASP intervention study whereby significant lowering of 

DBP but not SBP was observed among those that improved their glucose 

tolerance without weight loss (Ebbesson, Ebbesson et al. 2005). In Nunavik, 

investigators found no associations of n‐3 PUFAs with blood pressure 

(Dewailly, Blanchet et al. 2001), which might be due to the low prevalence of 

hypertension amongst Inuit from Nunavik (6%, 1992), versus the Alaskan 

Eskimos (34%, 1994). Indeed, Moris et al reported that the hypotensive 

effects of high doses of fish oils might be strongest in hypertensive subjects 

and in those with clinical atherosclerotic disease or hypercholesterolemia 

(Bao, Mori et al. 1998). Most studies that targeted healthy individuals with no 

clinical manifestation of hypertension failed to detect hypotensive effects of 

n‐3 PUFAs on blood pressure (Bao, Mori et al. 1998; Grimsgaard, Bonaa et al. 

1998). 

 

2.3.4. Obesity 

Population studies have suggested that greater intakes of unsaturated fat 

increase the resistance to obesity (Calder, Ahluwalia et al. 2011). In support 

of such notion, lower plasma n‐3 PUFAs and lower consumption of n‐3 PUFAs 

are associated with greater weight amongst Alaskan Inuit (Bersamin, Luick et 

Page 35: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

15 

 

 

al. 2008). Moreover, in a preliminary report, plasma FAs profiles of 

overweight Eskimos were indicated to be significantly different from those 

with normal weight after adjustment for age, gender and IGT (Ebbesson, 

Adler et al. 2005); however, the data was not published to compare the 

compositional differences. Interestingly, abdominal obesity showed a 

different trend with levels of n‐3 PUFAs consumption in Nunavik as Inuit 

with higher waist circumference had higher concentrations of n‐3 PUFAs 

compared to those with normal waist (Dewailly, Blanchet et al. 2003).  

 

It has been well established that a cluster of metabolic abnormalities 

including insulin resistance and dyslipidemia characterizes obese subjects 

with abdominal obesity. It is not clear, however, how abdominal obesity 

contributes to the development of the respective CVD risk factors in the Inuit, 

particularly with respect to the relative relationship of abdominal obesity 

versus general obesity as driving factors to the disturbed metabolic 

abnormalities associated with CVD. In that regard, there is suggestion that 

abdominal obesity may act as a buffer or a compensatory mechanism for the 

added burden of increased insulin resistance.  

 

Obese Inuit have higher values for CVD risk factors than non‐obese Inuit 

(Dewailly, Blanchet et al. 2001; Young, Bjerregaard et al. 2007); however, 

compared to obese Quebecers, obese Inuit have higher plasma 

concentrations of n‐3 PUFAs and HDL‐C and lower concentrations of insulin 

and triglycerides as well as a lower ratio of T‐Chol to HDL‐C (Dewailly, 

Blanchet et al. 2001). Furthermore, Nunavik Inuit were found to have the 

lowest risk status for age adjusted CVD as compared to Cree and Quebecers 

despite having the highest prevalence of cigarette smoking and obesity 

(Dewailly, Blanchet et al. 2003). When compared to Euro‐Canadians, at each 

level of the BMI or waist circumference, Inuit had lower levels of most CVD 

Page 36: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

16 

 

 

risk factors (Jorgensen, Glumer et al. 2003; Young 2007). Inuit men with WC 

between 95‐100 cm, considered at high risk by the International Diabetes 

Federation's criteria for the metabolic syndrome, had a mean triglyceride 

levels of 1.02 mmol/L (95% CI=0.90‐1.15), which is equivalent to the mean 

level of Euro Canadians with a WC of 75‐80 cm (mean=1.08 mmol/L; 95% 

CI=0.94‐1.21) (Young, Bjerregaard et al. 2007). Thus, the metabolic impact of 

different levels of obesity appears to be markedly less among the Inuit, 

especially for plasma lipid indicators such as HDL‐C and triglycerides (Young, 

Bjerregaard et al. 2007). Taken together, the above evidence appears to 

suggest that n‐3 PUFAs might attenuate metabolic deterioration associated 

with CVD in obese Inuit.  

 

Interestingly, westernization has been shown to be associated with 

decreased BMI and abdominal obesity amongst immigrant Greenlandic Inuit 

women with a concomitant decreased HDL‐C and increased blood 

triglyceride concentrations (Bjerregaard, Jorgensen et al. 2002; Bjerregaard, 

Jorgensen et al. 2004). Indeed, Inuit women living in their native lands had 

higher mean values for WC, waist to hip ratio (WHR), fasting insulin and 

lower mean values for blood pressure, triglycerides and 2‐hrs insulin, when 

compared to immigrant Inuit in Denmark, who consumed less seal and fish 

and drank more alcohol than their kin at all levels of obesity (Jorgensen, 

Borch‐Johnsen et al. 2006). Adjustment for other lifestyle factors such as 

physical activity, socioeconomic status and level of education did not 

attenuate the differences (Bjerregaard, Jorgensen et al. 2007). 

 

2.4 Factors Influencing n‐3 PUFAs Consumption 

Tissue concentrations of EPA, DHA and total n‐3 PUFAs among the Inuit 

differ by regions. The n‐3 PUFAs concentrations of Nunavik were similar 

overall to those observed among Alaskan river village Eskimos, but were 

Page 37: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

17 

 

 

lower than those reported for Igloolik Inuit in Nunavut and Alaskan Coastal 

village Eskimos (Dewailly, Blanchet et al. 2001). Differences between Arctic 

regions may be attributed to the different laboratory methods used and also 

to the territorial availability of fish species as populations in coastal regions 

consume more marine mammals and fish than the land populations (Van 

Oostdam, Donaldson et al. 2005). Furthermore, traditional food intake may 

vary according to the degree of urbanization of Inuit communities, which can 

include change in population density and administration services that, in 

turn, could affect the degree of westernization of lifestyle and diet. A common 

observation in northern indigenous populations has been that older Inuit 

have had higher plasma concentrations of n‐3 PUFAs than younger Inuit 

reflecting their higher intakes (Kuhnlein, Receveur et al. 2004; Nobmann, 

Ponce et al. 2005). The FAs levels and ratios may also vary according to sex in 

some regions as women in Nunavik were found to have higher n‐3 PUFA 

values than Inuit men (Dewailly, Blanchet et al. 2001) although gender 

differences are not always consistent. In Nunavik, plasma n‐3 PUFAs did not 

vary according to smoking status, but alcohol abstainers had higher plasma 

concentrations of EPA and DHA than did subjects who had ≥1 drink 

(Dewailly, Blanchet et al. 2001). In addition, higher concentrations of n‐3 

PUFAs and their ratios were found in Inuit who used medications of 

hypertension, or had either hypercholesterolemia or diabetes than nonusers. 

 

2.5 Modulators of CV Risk 

2.5.1. Metabolic Syndrome (MetS) 

The cluster of cardiovascular risk factors including abdominal obesity, 

glucose intolerance, hypertension and dyslipidemia known as the metabolic 

syndrome (MetS) has been investigated as a metabolic link towards the 

development of CVD. MetS is associated with CHD, strokes, and CVD 

mortality more than the individual components of the syndrome (Liese, 

Page 38: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

18 

 

 

Mayer‐Davis et al. 1998). Moreover, MetS has been found to be a significant 

predictor of incident of T2DM (Lorenzo, Okoloise et al. 2003). There is no 

internationally agreed definition of the MetS, and estimates of the MetS vary 

across populations because many different criteria have been used. The 

World Health Organization (WHO) proposed a definition in 1998 and the 

National Cholesterol Education Program Expert Panel (NCEP) published a 

working definition in 2001. Data from the Sandy Lake Health and Diabetes 

Project (SLHDP) which represented Oji Cree Indians showed moderate 

agreement between the two definitions with a kappa value of 0.63 [95% CI 

0.56‐0.70] (Liu, Hanley et al. 2006). Similar moderate agreement between the 

two definitions was demonstrated in Greenland with a kappa value of 0.56 

[95% CI 0.51‐0.61] (Jorgensen, Bjerregaard et al. 2004). The two definitions 

yielded similar prevalence estimates for the population studied, although 

with considerable disagreement in classification of risk factors as seen in 

other ethnicities (Ford, Mokdad et al. 2003). The NCEP definition in both 

studies seemed to overestimate some risk factors because of lower cutoffs for 

triglycerides and blood pressure in both men and women (Ford, Mokdad et 

al. 2003). On the other hand, using WHO definition abdominal obesity was 

overestimated in men and HDL‐C was overestimated in women (Jorgensen, 

Bjerregaard et al. 2004). Another shortcoming of the NCEP definition is the 

reliance on fasting glucose to assess glycemic status, which may overlook a 

large proportion of subjects with IGT and T2DM who are solely diagnosed by 

2‐h glucose values. 

 

Generally, a lower prevalence of the MetS has been found among Inuit when 

compared to whites. Data from Keewatin Health Assessment Study (KHAS) 

showed that the crude rate of the NCEP‐defined MetS was 3.5%, which was 

lower than other native and non‐aboriginal populations in Canada (Liu, 

Hanley et al. 2006). There was a gender difference in the prevalence of the 

Page 39: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

19 

 

 

NCEP‐defined MetS as rates were found higher in women than in men with 

the crude rates of MetS (18.8% vs. 6.7%) and age‐adjusted rates (22.0% vs. 

8.2%), respectively. This latter observation could partly be explained by the 

higher propensity of abdominal obesity in women than in men. When 

compared to the Oji‐Cree and non‐aboriginal Canadian, Inuit had the lower 

rates of hypertriglycemia, low HDL‐C, high and fasting glucose and they 

ranked as intermediate in terms of abdominal obesity whereas native Cree 

ranked higher than Inuit (Liu, Hanley et al. 2006). The rate of high blood 

pressure in Inuit was shown to be similar to non‐aboriginal Canadians as 

previously been demonstrated in Greenlandic Inuit (Bjerregaard, Young et al. 

2003). All components of the MetS in Inuit increased with increased obesity. 

Using logistic regression, the odds ratio for MetS was found to be 3.4 with 

each 5 kg/m2 increase in BMI; however, the Inuit had more overall obesity 

and abdominal obesity than non‐aboriginal subjects, yet had a much lower 

rate of the MetS (Liu, Hanley et al. 2006). Only in Inuit were decreased odds 

of the MetS achieved after adjustment of sex, age and BMI. 

 

2.5.2. Genetic Predisposition 

Evidence suggests that the Inuit have genetic differences vary their 

susceptibilities to the CV risk factors (Lalouel, Rohrwasser et al. 2001). In this 

regard, a genetic variant related to blood pressure have been identified such 

as those encoding angiotensin converting enzyme (ACE), adducing (ADD1), 

the G protein beta subunit (GNB3), and angiotensinogen (AGT) (Lalouel, 

Rohrwasser et al. 2001). Canadian Inuit have one of the highest frequencies 

of the AGT T235 allele of any population of the world; however, the allele 

itself was not associated with elevated blood pressure or hypertension at the 

population level (Hegele, Tully et al. 1997; Hegele, Young et al. 1997). Other 

factors such as age, male gender and obesity were associated with high SBP 

and DBP in the Inuit (Bjerregaard, Dewailly et al. 2003). Genetic research in 

Page 40: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

20 

 

 

the frequencies of putative "deleterious alleles" from 13 candidate genes in 

atherosclerosis and/or diabetes among three Canadian populations showed 

that there were significant differences in the frequencies of five of the 13 

alleles between Oji‐Cree and Inuit. Compared with the Oji‐Cree, the Inuit has 

significantly lower AGT M174 and MTHFR 677T and higher frequency of HL‐

480C, ApoE E4, and FABP2 T54. When compared to whites, Inuit have excess 

of deleterious alleles (Hegele 1999). Nevertheless, the differences in MetS 

components prevalence between Inuit and whites cannot be explained by 

differences in genetic factors alone, as susceptibility is particularly 

modulated by environmental factors such as diet and physical activity. 

 

2.6. Evidence of Cardiovascular Disease (CVD) 

Cardiovascular disease (CVD) refers to any disease that affects the 

cardiovascular system, principally cardiac disease, vascular diseases of the 

brain and kidney, and peripheral arterial disease. The causes of CVD are 

diverse but atherosclerosis and/or hypertension are the most common.  

Atherosclerosis is an intricate, multifactorial vascular disease associated with 

narrowing of the carotid, coronary, and femoral arteries by the formation of 

stable and unstable plaques, whose formation depends on the grade of lipid 

accumulation and inflammation. CVD is classified as a chronic inflammatory 

disease associated with several common critical risk factors such as diabetes, 

hypertension, obesity, dyslipidemias and smoking. These different pathologic 

conditions eventually lead to IHD with clinical syndromes evidenced by 

considerably reduced blood flow to the myocardium.  

 

Primary mechanism(s) causing carotid atherosclerotic plaque to develop into 

symptomatic disease are still uncertain; however, data suggests that the 

mediators of inflammation and oxidative stress are not only the leading cause 

of formation of plaque but also may be involved in rapid progression of 

Page 41: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

21 

 

 

atheromatous lesions, plaque rupture, and intra‐luminal thrombosis 

(DeGraba 1997). Several risk factors of atherosclerosis such as diabetes, 

obesity, smoking, and thickening of the intima‐media of the carotid artery, 

are associated with increased low‐grade inflammation, as evidenced by 

moderate but significant increases of isoprostanes together with cytokines 

(Interleukin‐6; IL‐6) and acute phase proteins such as high sensitivity C‐

reactive protein (hs‐CRP) in body fluids (Basu and Helmersson 2005; 

Helmersson, Arnlov et al. 2005; Sinaiko, Steinberger et al. 2005; Wohlin, 

Helmersson et al. 2007). 

 

Atherosclerosis assessment by carotid IMT ultrasound examination is a 

validated measure for the assessment of sub‐clinical atherosclerosis. Earlier 

epidemiological studies showed that increases in the IMT are positively 

associated with current (Burke, Evans et al. 1995) and future development of 

CVD (O'Leary and Polak 2002). More recently in the Carotid Atherosclerosis 

Progression study, carotid IMT independently predicted CVD events such as 

strokes and MI in both young and old subjects covering the age range of 19 to 

90 [hazard rate ratios per 1 SD common carotid artery (CCA) IMT increase 

were 1.43 (95%CI: 1.35‐1.51) for MI, 1.47 (1.35‐1.60) for stroke, and 1.45 

(1.38‐1.52) for MI, stroke, or death] (Lorenz, von Kegler et al. 2006). 

Furthermore, data from the Osaka Follow‐up Study for Carotid 

Atherosclerosis 2 showed that the predictive ability of carotid IMT for 

vascular events was also independent in high‐risk patients whom risk factors 

are managed clinically (taking medications). The relative risk (RR) of a CVD 

event increased with increased IMT, even after adjustment of risk factors and 

history of CVD [middle tertile RR, 2.5, 95% CI: 1.0‐6.3, to highest tertile RR, 

3.6, 95% CI: 1.4‐ 9.0] (Kitagawa, Hougaku et al. 2007). Such findings imply 

that medication intake and history of CVD do not hinder the predictive value 

of IMT. Using multiple linear regressions, intakes of EPA and DHA were 

Page 42: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

22 

 

 

significantly and inversely associated with IMT after the adjustments for age, 

sex, and total energy intakes in Japanese subjects over 40 yrs old (Hino, 

Adachi et al. 2004). In Nunavik, main determinants of atherosclerosis 

assessed by IMT were age, sex, BMI, hypertension, and diabetes. There was 

no association of any of the lipoproteins measured including T‐Chol, LDL‐C, 

and HDL‐C (Noel, Dewailly et al. 2012). 

 

2.7 C‐reactive protein (CRP) 

CRP, an acute phase protein (APP), is present in various body fluids of normal 

individuals. Any clinical disease characterized by tissue injury and/or 

inflammation is accompanied by a significant elevation of serum CRP with 

the concomitant stimulation of other APPs (Baumann and Gauldie 1994; Steel 

and Whitehead 1994). The pro‐inflammatory cytokines interleukin‐1 (IL‐1), 

IL‐6, and tumor necrosis factor‐α (TNF‐α) released at the site of tissue injury 

initiate the acute phase reaction (APR) cascade: cytokines that activate and 

are activated by nuclear factor (NF‐κB) that regulates APP gene‐expression in 

the liver, which is their principal target organ (Libermann and Baltimore 

1990; Barnes and Karin 1997). CRP mRNA transcription is induced 

dramatically by IL‐6 in cooperation with IL‐1 (Ganter, Arcone et al. 1989). 

Activators of the proinflammatory process facilitate disease and including 

stress response, free radicals, oxidative stress, bacterial, and virus infections 

(Elenkov, Iezzoni et al. 2005). Measurement of CRP is the most practical way 

to assess the presence of an inflammatory state. CRP levels tend to be higher 

than normal in patients with the metabolic syndrome (Grundy, Cleeman et al. 

2004). An elevated CRP (> 3 mg/L) is an emerging risk factor for CVD (NCEP 

Expert Panel on Detection and Treatment of High Blood Cholesterol, 2002). 

 

Circulating hs‐CRP is recognized as one of the strongest independent 

predictors of vascular death in a number of settings (Ridker, Stampfer et al. 

Page 43: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

23 

 

 

2001; Rifai and Ridker 2001).  CRP appears to be a stronger predictor than 

LDL‐C, and it adds prognostic value to conventional Framingham risk 

assessment (Blake and Ridker 2002). The link between CRP and 

atherosclerosis is via the direct effect of CRP to promote atherosclerotic 

processes and endothelial cell inflammation (Calabro, Willerson et al. 2003; 

Verma, Wang et al. 2003; Wang, Li et al. 2003). CRP has been associated with 

an increased risk of incident MI and stroke (Blake and Ridker 2002). Many 

lines of evidence confirm that inflammation plays a role in the development 

of hypertension, which suggests that inflammation as a key player in the 

development of CVD, and is not a merely a biomarker. Cross‐sectional 

evidence demonstrates higher CRP levels among those individuals with 

elevated blood pressure (Giles, Croft et al. 2000; Bermudez and Ridker 2002; 

Ford, Giles et al. 2002). In two large prospective cohort studies: Women’s 

Health Study (Woodward, Rumley et al. 2003) and Hong Kong Cardiovascular 

Risk Factor Prevalence Study‐2 (CRISPS‐2) (Cheung, Ong et al.), CRP levels 

were shown to be associated with future development of hypertension in 

both sexes, and plasma CRP was independently associated with the 

development of hypertension in CRISPS‐2 (odds ratio per quartile=1.26, p < 

0.010) (Cheung, Ong et al. 2011), which provides good evidence for critical 

role of CRP in the development of hypertension.   

 

Higher levels of CRP may increase BP by reducing nitric oxide (NO) 

production in endothelial cells (Venugopal, Devaraj et al. 2002) resulting in 

vasoconstriction and increased production of endothelin (Venugopal, Devaraj 

et al. 2002). C‐reactive protein may also function as a proatherosclerotic 

factor by upregulating angiotensin type 1 receptor expression (Wang, Li et al. 

2003). Inflammation has been shown to correlate with endothelial 

dysfunction (Yudkin, Stehouwer et al. 1999) and relate to the renin‐

angiotensin system (Brasier, Recinos et al. 2002).  

Page 44: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

24 

 

 

2.8. Oxidative Stress 

Oxidative stress status caused by the over production free radical species is a 

well‐established indicator to assess CVD risk especially in the 

epidemiological context (Block, Dietrich et al. 2002). Using the Framingham 

Offspring Cohort to assess CVD risk, Keaney and al. (Keaney, Larson et al. 

2003) found that oxidative stress was independently associated with 

smoking, diabetes and obesity. Statistically significant correlations have been 

found between lipoprotein susceptibility to peroxidation, the degree of 

obesity, and the risk of developing CVD (Ghanim, Garg et al. 2001). In cross 

sectional studies, subjects with established CVD had higher plasma 

concentrations of lipid peroxidation products than controls (Stringer, Gorog 

et al. 1989), and in prospective studies antibodies to oxidized LDL preceded 

the later development of CVD (Salonen, Yla‐Herttuala et al. 1992). 

Furthermore, established CVD risk factors such as hypertriglyceridemia, 

hyperglycemia, and insulin resistance are closely linked to systematic 

oxidative stress in the metabolic syndrome context (Hansel, Giral et al. 2004). 

Thus, oxidative stress assessment may provide a tool to recognize at risk 

populations such as the Inuit with an adverse metabolic profile for the 

development of CVD. Additionally, oxidative stress status may help in the 

identification of asymptomatic subjects at risk of atherosclerotic disease. As 

was shown in otherwise healthy nonsmokers population, after the 

adjustments of traditional factors and hs‐CRP, assessment of intracellular 

oxidative stress by measuring glutathione redox state ‐ measured as the ratio 

of reduced glutathione (GSH) to oxidized glutathione (GSSG), GSH/GSSG ‐ 

was an independent predictor of the presence of early atherosclerosis 

measured by IMT (Ashfaq, Abramson et al. 2006), thereby indicating an early 

role for oxidative stress in the pathogenesis of premature atherosclerosis. 

Further, oxidative stress is hypothesized to be a mechanism by which 

mercury (Hg) induces atherosclerosis (Lund, Miller et al. 1991; Lund, Miller 

Page 45: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

25 

 

 

et al. 1993). Consumption of Hg‐contaminated fish was directly related to 

induction of lipid peroxidation (Salonen, Seppanen et al. 2000) and to 

interference with mitochondrial electron transport chain and depletion of 

cellular GSH (Rissanen, Voutilainen et al. 2000). 

 

2.8.1. F2‐Isoprostanes 

Isoprostanes (IsoPs), also known as isoprostaglandins, are prostaglandin‐like 

compounds that are formed non‐enzymatically from the free radical‐induced 

oxidation of arachidonic acid (AA), an important PUFA of the (n‐6) series. AA 

can be converted enzymatically through the cyclooxygenase (COX) pathway 

to bioactive prostaglandins (F2a, E2, I2, among others) and thromboxanes. 

Unlike COX‐derived prostaglandins, IsoPs are formed in situ esterified to 

phospholipids and are subsequently released by the action of phospholipase 

A2 and also platelet activating factor (PAF) acetylhydrolyses (Morrow, Awad 

et al. 1992; Stafforini, Sheller et al. 2006). Thus iso‐prostaglandin F2a (F2‐

isoprostanes, F2‐IsoP), an isomer of prostaglandin F2a, is released from its 

esterified form to free form into peripheral circulation, as opposed to 

prostaglandins, which are generated directly from AA. The de‐esterification 

phase is suggested to be one of the rate limiting steps for the release of free 

IsoPs in the tissues and their additional availability in the circulation (Basu 

2008). Metabolism of IsoPs has not been extensively studied; however, it has 

been shown to occur essentially through oxidation‐reduction pathways as 

enzymatically formed primary prostaglandins dependent on 15‐

prostaglandin dehydrogenase (15‐PGDH) and delta‐13‐reductase for their 

degradation (Basu 2008). These and other hydrolytic, reductive, oxidative 

enzymes are found ubiquitously in all tissues. Thus, basal F2‐IsoPs formation 

in any tissue as well as its increased generation after induction of oxidant 

stress may be followed by rapid degradation thereby preventing further 

release into the circulation unless a deficit in de novo metabolizing enzyme 

Page 46: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

26 

 

 

systems is present (Basu 2008). In a metabolic study, Roberts and colleague 

administered labeled 8‐IsoPGF2a for over 1 hr into a male subject, and they 

showed that 75% of the infused compound was excreted into the urine 

during the following 4.5 hrs (Roberts, Moore et al. 1996). The half‐life of 8‐

IsoPGF2a has been found to be approximately 16 min in humans. 

 

Elevation of F2‐IsoPs in human fluids and tissues has been found in obesity, 

diabetes, smoking, atherosclerosis and many other disease states (Milne, Yin 

et al. 2008). In the Framingham Heart Study using age‐ and sex‐adjusted 

models, increased urinary creatinine‐indexed 8‐isoPGF2 levels were 

positively associated with female sex, hypertension treatment, smoking, 

diabetes, blood glucose, body mass index, and a history of cardiovascular 

disease (Keaney, Larson et al. 2003). F2‐IsoPs have emerged as the gold 

standard biomarker of whole body lipid peroxidation and oxidative stress in 

both experimental and clinical studies (Kadiiska, Gladen et al. 2005). F2‐IsoPs 

have been used extensively to quantify lipid peroxidation in association with 

risk factors for atherosclerosis and other diseases (Milne and Morrow 2006). 

Plasma F2‐IsoPs concentrations were found to be an independent predictor 

for the presence of CAC and are differentiated between those with no CAC 

and those with the generally low Agatston scores (calcium measure to 

quantify calcification in any given artery used to calculate CAC) found in the 

Cornonary Artery Risk Development in Young Adults (CARDIA) population 

(Gross, Steffes et al. 2005). The association of F2‐IsoPs with CAC was 

independent of the primary lipoproteins involved in atherosclerosis and the 

CRP concentration, a marker of ongoing inflammatory processes, as well as 

many other cardiovascular disease risk factors. Taken together, the above 

observations indicate that plasma F2‐IsoPs may be an independent indicator 

for the risk of CAC in generally healthy populations. In addition, using logistic 

regression analysis revealed that urinary F2‐IsoP levels were an independent 

Page 47: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

27 

 

 

predictor for both IMT and angiographic coronary artery disease in high 

coronary artery disease risk patients (Basarici, Altekin et al. 2007). In 

subjects with the MetS, urinary F2‐IsoPs concentration was positively related 

to dietary intake (i.e., percent of energy) of total fat and various fats 

(irrespective of degree of saturation); however, it was inversely related to 

serum phospholipids levels of n‐3 PUFAs (Sjogren, Basu et al. 2005). 

Supplementation with n‐3 PUFAs was shown to decrease plasma 

concentration of F2‐IsoPs in healthy subjects (Nalsen, Vessby et al. 2006), 

postmenopausal women (Higdon, Liu et al. 2000) and urine F2‐IsoPs 

concentrations of treated hypertensive and diabetic subjects (Mori, Watts et 

al. 2000).  

 

2.8.2. F3‐Isoprostanes 

F3‐isoprostanes (F3‐IsoPs) are formed from the oxidation of EPA in vivo. They 

are newly isolated and structurally identified compounds that were 

discovered in 2006 (Gao, Yin et al. 2006) and have been speculated to 

modulate the beneficial biological effects of EPA and fish oil supplementation. 

It has been proposed that the anti‐atherogenic and anti‐inflammatory 

mechanisms of n‐3 PUFAs are partly linked to their interference with the AA 

cascade that generates pro‐inflammatory eicosanoids (Kris‐Etherton, Harris 

et al. 2002) and IsoPs (Davis, Gao et al. 2006). When F3‐IsoPs formation was 

tested in vivo in mice, supplementation with EPA markedly increased its 

quantities in heart tissue, and significantly decreased the levels of the pro‐

inflammatory F2‐IsoPs by up to 64% (Davis, Gao et al. 2006; Gao, Wang et al. 

2007). The putative protective role of F3‐IsoPs in relation to human disease 

risk has not been tested.  EPA could not only replace AA in the phospholipid 

bilayers of cell membranes but can also act as a competitive inhibitor of COX, 

reducing the production of 2‐series prostaglandins and thromboxane, in 

addition to reducing the 4‐series leukotrienes. The 3‐ and 5‐ series 

Page 48: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

28 

 

 

eicosanoids that are derived from EPA are either less biologically active or 

inactive as compared with the AA‐derived products and thus considered to 

exert less inflammatory effects (Thies, Miles et al. 2001; Yang, Chan et al. 

2004). There also evidence that a group of polyoxygenated DHA and EPA 

derivatives termed resolvins that are produced in various tissues inhibit 

cytokine expression and other inflammatory responses in microglia, skin 

cells, and other cell types (Hong, Gronert et al. 2003; Serhan, Jain et al. 2003; 

Serhan and Levy 2003). Further, oxidized EPA in the presence of Cu2+, but not 

native EPA, significantly inhibited human neutrophil and monocyte adhesion 

to endothelial cells (Sethi, Eastman et al. 1996; Sethi 2002). This effect was 

induced via inhibition of endothelial adhesion receptor expression and was 

modulated by the activation of the peroxisome proliferators activated 

receptor α by EPA oxidation products. In addition, oxidized EPA markedly 

reduced leukocyte rolling and adhesion to venular endothelium of 

lipopolysaccharide treated mice in vivo, and the effect was not observed in 

peroxisome proliferators activated receptor alpha deficient mice (Sethi 

2002). With regards to the anti‐atherogenic properties, various aldehyde 

oxidation products of EPA and DHA decrease the expression of the CD36 

receptor in human macrophages, and up‐regulation of that receptor has been 

linked to atherosclerosis (Vallve, Uliaque et al. 2002). However, none of these 

latter reports identified the specific EPA and DHA peroxidation products 

responsible for these reported effects.   

 

Animal studies have shown that EPA and DHA supplementation reduced 

urinary F2‐IsoP levels, as well as enhanced cellular antioxidant defense 

systems (Sarsilmaz, Songur et al. 2003; Iraz, Erdogan et al. 2005). Although a 

reduction of F2‐IsoPs levels by n‐3 PUFA can be attributed, in part, to a 

decrease in membrane AA content (Calviello, Palozza et al. 1999; Davis, Gao 

et al. 2006; Gao, Wang et al. 2007), the F2‐IsoPs reduction can also mediated 

Page 49: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

29 

 

 

via the non‐enzymatic free‐radical peroxidation of n‐3 PUFAs to generate 

reactive isoprostane species analogous to those formed from AA (Gao, Yin et 

al. 2006). Also, animal studies have shown that J‐ring compounds generated 

from in vivo oxidation of EPA and DHA can reach cellular concentrations 

sufficiently high to induce Nrf2 [or NF‐E2‐related factor 2, Nuclear factor 

(erythroid‐derived 2)‐like 2]‐based antioxidant and Phase II detoxification 

defense systems (Gao, Wang et al. 2007). Nrf2 is a master transcription factor 

shown to regulate expression of more than 200 genes, including those 

involved in Phase II detoxification and antioxidant gene expression (Kwak, 

Kensler et al. 2003; Kwak, Wakabayashi et al. 2003).  

 

28.3. IsoFurans 

Isofurans (IsoF) are novel products of free radical‐induced peroxidation of 

AA that contain a substituted tetrahydrofuran ring.  IsoF formation is 

increasingly favored with increasing oxygen tension in vitro and in vivo 

(Fessel and Jackson Roberts 2005). By contrast, F2‐IsoP formation is 

increasingly disfavored with increasing oxygen tension (Fessel and Jackson 

Roberts 2005). Quantification of IsoF with IsoPs would provide a more 

complete picture of the extent of oxidant injury across tissue oxygen 

concentrations than measurement of either analyte alone. Thus, 

measurement of IsoFs provides unique information that complements 

measurement of F2‐IsoPs as an index of lipid peroxidation reflective of tissue 

oxygenation. Formation of IsoFs increases in a linear fashion from 1% to 

100% O2, whereas the formation of IsoPs plateaus at 21% O2. These 

disparate effects of ambient oxygen concentration on the formation of IsoFs 

and IsoPs can be explained by the fact that oxygen concentration is the 

critical determinant for the rates of mutually exclusive competing reactions 

of a common intermediate involved in the mechanisms of IsoP and IsoF 

formation. Using CCl4‐treated rats, an established animal model of oxidant 

Page 50: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

30 

 

 

injury to the liver, Fessel et al. (Fessel, Porter et al. 2002) showed that levels 

of esterified IsoFs and F2‐IsoPs in liver phospholipids increase markedly after 

administration of CCl4 (Fessel, Porter et al. 2002).  The hepatic levels of IsoFs 

from both control and CCl4‐treated animals were much lower than levels of 

F2‐IsoPs; however, the ratio of IsoFs to IsoPs in various tissues was shown to 

vary in accordance with the level of tissue oxygenation in vivo. In that regard, 

the ratio of IsoFs to IsoPs in two highly oxygenated organs, the kidney and 

brain hippocampus showed that IsoFs exceeded IsoPs by ≈ 2.0‐ to 2.3‐fold, 

which was the inverse of the observed hepatic ratios (Fessel, Porter et al. 

2002). IsoFs are stable compounds that are present at readily detectable 

levels in normal tissues and biological fluids. The levels of IsoFs detected in 

normal biological fluids were as follows: rat urine 3.3 ±0.3 ng/ml (n=8), rat 

plasma 334 ± 80 pg/ml (n= 8), mouse bronchoalveolar lavage fluid (210 ± 30 

pg/ml, n=2), human plasma (71±10 pg/ml, n=2), and human urine (5.8 ±1.0 

ng/ml, n= 5)(Fessel, Porter et al. 2002).  

 

Potential utility for measuring IsoFs can include a wide variety of clinical 

settings as diverse as oxidative damage to transplant organs during storage 

in ambient air, retinopathy of prematurity, and the sequelae of hyperbaric 

oxygen exposure (Fessel, Hulette et al. 2003).  Additionally, mitochondrial 

dysfunction can be a source of free radical generation and is a feature of a 

number of disorders including neurodegenerative diseases such as 

Parkinson’s disease (Fiskum, Starkov et al. 2003). Mitochondrial dysfunction 

theoretically could also lead to increased cellular O2 concentration due to 

impaired mitochondrial O2 utilization.   

 

Interestingly, in that regard, levels of F2‐IsoPs in the substantia nigra from 

patients with Parkinson’s disease were no different from levels in age‐

matched controls, whereas IsoF levels were significantly increased (Fessel, 

Page 51: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

31 

 

 

Hulette et al. 2003). The potential utility of measuring IsoFs as an index of 

oxidative stress has never been explored on a population level.    

 

2.8.4 Isoprostanes Quantification 

Several methods have been developed to quantify IsoPs in tissues and in 

biological fluids such as blood and urine. Gas chromatographic (GC)/mass 

spectromic (MS) approach using stable isotope dilution techniques has 

several advantages over other approaches includes its high sensitivity and 

specificity, which yields quantitative results in the low picogram range 

(Morrow 2005).  Its drawbacks are that it is labor intensive and requires 

considerable expenditures on equipment. Alternative approaches have been 

developed to quantify IsoPs using immunologic techniques (Fam and Morrow 

2003). A potential drawback of these methods is that limited information is 

currently available regarding their precision and accuracy (Morrow JD 2005). 

In addition, little data exist comparing IsoPs levels determined by 

immunoassay to mass spectrometry. 

 

F2‐IsoPs are stable and robust molecules that are detectable in all human 

tissues and biological fluids analyzed, including plasma, urine, 

bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, cerebrospinal fluid (CSF), and bile. 

Several methods have been developed to analyze F2‐IsoPs; these include 

chromatographic separation involving solid‐phase extraction (SPE) or 

affinity chromatography with or without thin‐layer chromatography (TLC) 

followed by final determination by gas chromatography–mass spectrometry 

(GC‐MS), liquid chromatography (LC)–MS, or enzyme immunoassay (Mori, 

Croft et al. 1999; Morrow and Roberts 1999; Yoshida, Hayakawa et al. 2007; 

Liu, Morrow et al. 2009)(Yan, Byrd et al. 2007; Lee, Huang et al. 2008). GC–

negative‐ion chemical ionization mass spectrometric (GC/NICI‐MS) 

employing stable isotope dilution is the preferred method for the 

Page 52: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

32 

 

 

quantification of F2‐IsoPs and several alternative GC‐MS assays have been 

developed by different investigators including FitzGerald and colleagues 

(Pratico, Barry et al. 1998). For quantification purposes, Dr. Robert’s lab 

measure 15‐F2t‐IsoP (also known as 8‐Iso PGF2α), and other F2‐IsoPs that 

coelute with this compound. The advantages of GC‐MS include the high 

resolution of GC separation on fused silica capillary columns and the 

specificity and sensitivity of MS, which yield quantitative results in the low 

picogram range  (Morrow 2005; Nourooz‐Zadeh 2008). 

 

Quantification of F2‐IsoPs by MS has distinct advantages compared to 

analysis by immunoassay methodologies such as ELISA. Although ELISA 

measurement offers high‐throughput analysis and does not require costly 

instrumentation, the polyclonal antibodies used to bind F2‐IsoPs exhibit 

cross‐reactivity with many other molecules similar in structure, including 

COX‐derived PGF2α (Il'yasova, Morrow et al. 2004). This cross‐reactivity 

results in the quantification of inflated concentrations of F2‐IsoPs. 

Additionally, biological impurities can interfere with antibody binding. MS 

offers high sensitivity and specificity yielding quantitative results in the 

picogram per milliliter range (Milne, Gao et al. 2012). 

 

The GC/MS protocol used in this study is a robust and specific methodology 

for the quantification of F2‐IsoPs and IsoFs (and F3‐IsoPs) and has been 

utilized for this purpose for more than 20 years. Importantly, this method 

offers the lowest limit of quantitation of any reported mass spectrometric 

methodology for F2‐IsoPs. This is particularly important in the quantification 

of these molecules in plasma, CSF, EBC, and other biological fluids in which 

low levels of F2‐IsoPs are found. Further, according to our knowledge, this is 

the only reported methodology for the quantification of IsoFs. However, the 

labor‐intensive purification and derivatization steps limit the throughput of 

Page 53: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

33 

 

 

the assay as experienced personnel can analyze a maximum of only 20 

samples in one day. 

 

Due to the softer mode of ionization utilized, LC/MS methodologies for the 

measurement of F2‐IsoPs offer a more rapid alternative to GC/MS as only 

extraction from the biological matrix is required; the extensive chemical 

derivatization steps necessary for GC/MS can be eliminated. For reference, a 

summary of several MS‐based assays reported in the recent literature is 

presented in the paper of Milne, Gao et al.(2012). The existence of these 

multiple methodologies, however, is a major challenge to the field as the 

specific F2‐IsoP isomers quantified differ from assay to assay and, 

consequently, results cannot be directly compared between laboratories. 

Further, several new techniques are being published each year. Within the 

past year alone, at least five new methodologies have been reported in the 

literature and each paper reports a unique way to extract and analyze 

samples depending on the sample matrix and available equipment with no 

validation or comparative studies.  

 

2.8.5. Selenium (Se) 

Selenium (Se) is an essential trace element that functions through its 

association with selenoproteins (SePs) in the form of selenocysteine. 

Through SePs (glutathione peroxidses (GPx), and thioredoxin reductase), Se 

functions as a defense mechanism for oxidative stress, for the regulation of 

thyroid hormone activity, and for the redox status to maintain vitamin C and 

other molecules (Boosalis 2008). The role of Se as an antioxidant has been 

well established, and a lowered Se status has been associated with an 

increased risk of CVD and congestive heart failure (de Lorgeril, Salen et al. 

2001; Witte, Clark et al. 2001).  Se may have an impact on the course and 

outcome of a number of etiologically inflammatory diseases and conditions. 

Page 54: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

34 

 

 

In vitro studies demonstrate that there is strong indication that viral, 

bacterial, or stress‐induced inflammation may be variably influenced by Se 

availability (Rayman 2012).  

 

In vivo studies in rats demonstrated that dietary Se influenced the 

development of both genetic and age‐related hypertension and increased Se 

intake was clearly associated with an increase in selenoantioxidant enzymes 

activity and a decrease in cardiac oxidative injury (Lymbury, Marino et al. 

2010). Observational studies demonstrated compromised Se status in 

hypertensive patients (Nawrot, Staessen et al. 2007). In one meta‐analysis 

that included 25 observational studies (14 cohort and 11 case‐control 

studies) Flores‐Mato et al. (Flores‐Mateo, Navas‐Acien et al. 2006) observed a 

50% increase in plasma Se concentrations was associated with a 24% 

reduced risk of coronary events. Decreased serum Se levels have been 

observed in acute and chronic inflammatory states with high CRP values 

(Maehira, Luyo et al. 2002). High concentrations of serum Se predicted 

reduced levels of oxidative stress (measured by F2‐IsoPs) and subclinical 

COX‐mediated (but not cytokine‐mediated) inflammation in Swedish men in 

a follow‐up study of 27 years (Helmersson, Arnlov et al. 2005). Men with the 

highest quartiles of serum Se at baseline had decreased levels of urinary F2‐

IsoPs compared to all lower quartiles at follow‐up. These associations were 

independent of BMI, diabetes, hyperlipidemia, hypertension, smoking, α‐

tocopherol and β‐carotene at baseline.  

 

The interactive associations between Se, oxidative stress and inflammation 

might be related to the proposed cardiovascular protective property of Se. 

Both in vivo and in vitro studies suggest that Se may have cardioprotective 

properties through alleviation of insulin resistance (Stapleton 2000). In 

addition, Se is implicated in CVD on cardiac muscle integrity not only through 

Page 55: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

35 

 

 

its direct role on the protection of endothelial cells against free radical 

accumulation, but also in the biosynthesis of AA derivatives involved in 

platelet and leukocyte functions (Cao, Reddy et al. 2000), and in the 

regulation of cholesterol metabolism (Traulsen, Steinbrenner et al. 2004). 

Moreover, Se prevents toxic effects of cadmium and Hg through its property 

to form less toxic selenides. For example, MeHg can be converted to less toxic 

inorganic Hg by the action of reduced selenite (selenide)(Masukawa, Kito et 

al. 1982), or by diverting the binding of these cations to less critical proteins 

protecting SeP systems against oxidative stress and free radicals, which are 

the main pathways of toxicity (Lindh, Danersund et al. 1996). The role of Se 

in reducing bioavailability or toxicity of MeHg is not adequately studied in 

humans. Se has also been reported to affect homocysteine metabolism, with 

increased levels of serum‐free reduced homocysteine levels being reported 

in Se deficient rats (Uthus, Yokoi et al. 2002). In addition, Se modulates the 

active transport of calcium in the heart muscle via affecting glutathione 

peroxidase activity responsible for decrease of Ca(2+)‐ATPase and Ca2+ 

uptake activities in sarcoplasmic reticulum in Se‐deficient rats (Wang, Jia et 

al. 1993). Animal studies suggest that Se may reduce CVD risk, and provide 

putative insights into possible mechanisms. However, unlike animal models, 

where experimental deficiencies of single nutrients can be produced, Se 

deficiency in man is only one factor in a complex set of nutritional and other 

variables, which may predispose or protect against disease (Alissa, Bahijri et 

al. 2003). Some clinical investigations have underlined Se importance in the 

cardiac function and the prevention of coronary atherosclerosis (Flores‐

Mateo, Navas‐Acien et al. 2006), and several recent prospective 

epidemiological studies have attributed to Se deficiency a greater incidence 

of CVD (Salonen, Alfthan et al. 1982; Virtamo, Valkeila et al. 1985; Suadicani, 

Hein et al. 1992). Collectively, however, observational studies have provided 

inconsistent results, and randomized controlled trials of Se supplements 

Page 56: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

36 

 

 

have not demonstrated significant benefits, perhaps due to differences in 

study design or sources and types of Se compounds used (Park and 

Mozaffarian 2010).  

 

Epidemiological studies investigated the consequences of perturbed Se status 

suggest the possibility of a threshold effect, with no clear relationship with 

coronary heart disease in a population with a high dietary intake, and a 

modest association in populations with low to moderate Se intake (Rayman 

2012). The association between Se and CVD has been studied by analyzing 

serum and toenail samples. Levels of Se in toenails have been found to reflect 

longer‐term intake than serum Se (Slotnick and Nriagu 2006). Increased Se is 

also paradoxically associated with increased blood lipids and possible 

toxicities, and individuals of adequate or high status could be affected 

adversely (Rayman 2012). Significant increased risk of T2DM is a concern 

with Se blood levels exceeding 121.6 µg/L (Stranges, Marshall et al. 2007). 

High Se levels affect insulin signaling via overexpression of GPx1 and 

consequently eliminating important hydrogen peroxides that act as second 

messengers (McClung, Roneker et al. 2004) and thereby adversely affecting 

insulin sensitivity. Alternatively, polymorphism of the various SeP including 

GPx1 cannot be ruled out as a confounding factor that affects the health 

benefits and risks of dietary Se (Schoenmakers, Agostini et al. 2011). 

 

Se is a nutrient found in high amount of traditional Inuit diet (Blanchet, 

Dewailly et al. 2000; Dewailly, Blanchet et al. 2001). Due to the absence of 

accurate food composition data, a biomarker is required to assess Se status. 

Inuit have blood Se levels that is two‐fold higher when compared to levels 

reported in Caucasians (Belanger, Dewailly et al. 2006). Blood Se was found 

to directly relate to consumption of traditional foods as it correlated 

positively with erythrocyte membrane n‐3 PUFAs as well as other 

Page 57: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

37 

 

 

environmental contaminants such as MeHg and polychlorinated biphenyls 

(PCBs) (Belanger, Dewailly et al. 2006). The Inuit mean GPx activity was 

reported to be much higher than level of GPx reported to be protective of 

cardiovascular events (Inuit mean 77.5 ±1.2 µg/d hemoglobin; HB ranging 

from 53.4‐111.4 µg/d HB, compared to >56.3 respectively.  In addition, levels 

of GPx and Se did not correlate in the Inuit (Belanger, Dewailly et al. 2006), 

which is indicative of enzyme activity reaching maximal level. Indeed, a 

threshold effect for Se has been described (Kok, De Bruijn et al. 1987). GPx is 

an adaptive enzyme increasing in response to oxidative stress, aging, physical 

activity, and iron‐deficiency anemia (Rayman 2009). Moreover, differences in 

bioavailability of Se sources or heavy metals, which interact with Se, may 

influence GPx activity; thus, there might be a critical threshold value that may 

differ within persons and populations (Kok, De Bruijn et al. 1987; Battin and 

Brumaghim 2009). Based on 2004 Nunavik Survey data, Se status provide 

antioxidant protection as it was related to decreased homocysteine and 

increased CoQ10 blood levels (Belanger, Dewailly et al. 2006; Belanger, 

Mirault et al. 2008). Despite robust blood antioxidant defenses demonstrated 

in Canadian Inuit, however, there is indication of oxidative stress that could 

not be identified evidenced by an unusually elevated ubiquinone‐10 to total 

CoQ10 ratio (Belanger, Mirault et al. 2008). 

 

Cellular mechanisms for Se‐mediated cardiovascular protection as reviewed 

in Duntas (2009) seem to be orchestrated via a variety of complex 

mechanisms. Cardiovascular protection associated with Se has stemmed 

from observations that Se regulates GPx activity, which decreases 

intracellular ROS. Overexpressed GPx can decrease ROS and inflammation 

partly by inhibiting IκB‐α phosphorylation and consequently the 

translocation of NF‐ κB. GPx can double IκB‐α half‐life and so preserves its 

degradation (Kretz‐Remy and Arrigo 2001). Therefore, increased Se levels 

Page 58: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

38 

 

 

can impede the transactivation of genes that encode inflammatory cytokines, 

thus inhibiting APR release (Maehira, Miyagi et al. 2003). Furthermore, the 

role of Se as an anti‐inflammatory factor is linked to its effect on immune 

cells, especially the macrophage signal transduction pathways. Se 

supplementation was shown to result in a significant decrease in the bacteria 

endotoxin lipopolysaccharide (LPS)‐induced expression of the main pro‐

inflammatory genes TNF‐α and COX‐2 by inhibiting the Mitogen‐activated 

protein kinase pathways (Zamamiri‐Davis, Lu et al. 2002).  Increased TNF‐α 

may induce maximum activation of NF‐κB with suppressed tissue Se levels 

while also increasing the secretion of CRP by hepatocytes. TNF‐α is a 

powerful inducer of adhesion molecules such as intercellular adhesion 

molecule‐1 (ICAM‐1), vascular cell adhesion molecule‐1 (VCAM‐1), and 

endothelial leukocyte adhesion molecule‐1 (E‐selectin), which are required 

to promote endothelial cell proinflammation by recruiting leukocytes across 

the endothelium (Vunta, Belda et al. 2008). In addition to attenuated 

inflammation via the inhibition NF‐κB via GPx mediated by elevated tissue Se, 

an important anti‐inflammatory mechanism of Se is mediated by its role in 

modulating monocyte adhesion to endothelial cells and migration. Monocytes 

adhere to endothelium and differentiate into macrophages, which are the 

main effectors of innate immunity in inflammation (Cao, Cohen et al. 2001). 

The monocyte adhesion to the endothelial cells is modulated by L‐selectin, a 

member of the selectin family, which facilitates neutrophil migration during 

inflammatory response mediated by various ligands. L‐Selectin expression 

can be markedly down regulated by metalloproteinases, which by cleaving its 

receptor generates a soluble L‐selectin that may inhibit the adhesion of 

lymphocytes to endothelial cells (Wang, Fuster et al. 2005).  

Se was found to induce shedding of L‐selectin from monocytes, leading to 

reduced differentiation into macrophages, while L‐selectin was considerably 

increased. Alternatively, enhanced dietary Se status may modify lymphocyte 

Page 59: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

39 

 

 

proliferation and immune response by altering the metabolism of AA and the 

formation of eicosanoids (Cao, Reddy et al. 2000), via the modulation of 

phospholipase D (PLD), which plays a crucial role in the signal transduction 

in various cell types (Cao, Reddy et al. 2000). Lymphocytes from Se deficient 

rats produce significantly lower prostaglandins than Se supplemented rats 

that led to decreased activation of PLD, lower generation of phosphatidic acid 

and diacylglycerol, and consequently lower activation of protein kinase C 

(PKC) (Yamamoto, Endo et al. 1995). The addition of prostaglandins can 

reverse these results and enhance PLD activity. Additionally, increased Se 

may facilitate an adaptive response for redox regulation and cell protection 

against proinflammatory gene expression.  

 

In vitro a time‐dependent increase in 15‐deoxy‐Δ 12,14 ‐prostaglandin J2 

(15d‐PGJ2) production, whose formation is mainly mediated by 

cyclooxygenase‐1 (COX‐1) via Se supplemented macrophages stimulated by 

LPS, has been described (Vunta, Belda et al. 2008). High doses of Se, however, 

may impair other types of immunity such as antiparasitic or allergic asthma 

responses, indicating that the levels of Se may differently affect various types 

of immune response (Comstock, Alberg et al. 2008). Chronic inflammation is 

influenced by genetic and environmental factors. Functional analysis of 

selenoprotein S (SePS) polymorphism, 105G A, significantly impairs SePS 

expression, which is followed by increased plasma levels of the cytokines IL‐

6, IL‐1 β and TNF‐α (Curran, Jowett et al. 2005). These latter results provide 

good evidence of a link between SePS and cytokine production. On the other 

hand, even more recent data has failed to document any role of SePS 

polymorphisms in the susceptibility to develop immune‐mediated diseases 

(Martinez, Santiago et al. 2008). 

 

 

Page 60: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

40 

 

 

2.8.6 Methyl Mercury (MeHg) 

MeHg is a contaminant found at high levels in the traditional Inuit diet 

sources. Blood mercury concentrations of the Inuit were ten‐fold higher than 

that of the Quebec population (reference level <0.1‐16 nmol/L) in the 

Nunavut Inuit Health Survey 2004/Qanuippitaa (Dewailly, Ayotte, et al. 

2007). Moreover, adults aged 45 to 74 had statistically higher Hg blood 

concentrations compared with younger adults. This latter increasing trend in 

relation to age probably reflects a higher intake of traditional food, as other 

Inuit studies have found blood Hg concentrations increased significantly with 

increased quartiles of annual consumption of mammals and fish (Mahaffey 

and Mergler 1998; Johansen, Pars et al. 2000; Bjerregaard, Young et al. 2004). 

Thus, blood Hg is a surrogate biomarker for traditional food intake reflecting 

long‐term intake rather than only recent Hg intake. MeHg is shown to have 

toxic effects on the central nervous system, and interferes with the normal 

function of cardiovascular system. MeHg was reported to be associated with 

increased risk of CVD and acute myocardial infarction in European 

populations (Yoshizawa, Rimm et al. 2002).  In a cross‐sectional study in 

Nunavik, MeHg has been shown to be associated positively with SBP and 

pulse pressure after adjustment for confounders including age, gender, waist 

circumference, insulin sensitivity, LDL‐cholesterol, smoking habits, alcohol 

consumptions, Se and others (Valera, Dewailly et al. 2009). In terms of MeHg 

exposure monitoring methods for individuals, organic and inorganic Hg are 

often measured in blood samples or in hair strands, the latter being by far the 

best integrator of past exposure. 

 

With knowledge of the MeHg kinetics in humans, the levels of the both 

biomarkers of blood and hair can be related to MeHg body burden and 

intakes. Studies have shown, however, that inorganic Hg is the major Hg 

species in hair samples (91.74%), while inorganic and MeHg are both about 

Page 61: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

41 

 

 

50% of total Hg in red blood cell and serum samples (Cernichiari, Brewer et 

al. 1995). Inorganic tissue Hg measured in hair could be as a result of 

environmental contamination through pollution or hair dyes, and amalgam 

fillings, rather than dietary contamination such as fish. In addition, Hg levels 

in hair do not always reflect the reported level of MeHg intake via its dietary 

consumption (Canuel, de Grosbois et al. 2006).  Since MeHg is of the 

component of interest, which would reflect bioaccumulation through the 

food chain, blood samples are the preferable choice for this assessment as 

reflecting metabolism influenced by body burden. This consistent blood 

measure, used previously in earlier Inuit surveys (Van Oostdam, Donaldson 

et al. 2005), can be used to track trends of exposure across different Inuit 

surveys.  

 

2.8.7. Persistent Organic Pollutants (POPs) 

POPs comprise polychlorinated dibenzo p‐dioxins (PCDDs), polychlorinated 

dibenzofurans (PCDfs), and polychlorinated biphenyls (PCBs) and 

chlorinated pesticides (toxaphene). New POPs of interest in the Arctic are 

perfluoroctanesulfonate (PFOS), halogenated phenolic compounds (HPCs) 

and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs). Through their traditional diet, 

the Inuit are exposed to a large amount and mixture of POPs, which 

bioaccumulate in fatty tissues of marine mammals, fish, and terrestrial wild 

game due to their lipophilic properties. Similarly in humans, POPs 

accumulate in fatty moiety of tissues and so are in relatively high 

concentrations in adipose tissues and breast milk.  

 

Several studies indicated detrimental effects of POPs on several aspects of 

cognitive development in utero. Others reported association with endocrine 

disruptions and carcinogenic, hepatotoxic and immunotoxic effects (Van 

Oostdam, Donaldson et al. 2005). In the Inuit populations, significant amount 

Page 62: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

42 

 

 

of some of these compounds have been detected in the blood and adipose 

tissue of adults and in cord blood from newborn studies. The data from 

exposure assessment studies showed contradictory trends as to how POPs 

are related to traditional food consumption. Surveys of dietary intake in 

QikiqtaIjuaq (Broughton Island), Nunavut have shown that organochlorine 

exposures in 1999 were higher than in l987 ‐1988, particularly among the 

95th% consumers of narwhal muktuk and blubber in the community 

(Kuhnlein, Receveur et al.1995).  

 

On the other hand, data from Nunavik Inuit Health Survey 2004/Qanuippitaa 

showed statistically significant declines in plasma levels for all 

organochlorines observed between 1992 to 2004 (Dewailly, Dellaire et al. 

2007). Surprisingly, the report on POPs from the 2004 survey concluded that 

with the exception of PFOS, most compounds were not related to traditional 

food consumptions, which is contrary to many previous reports 

demonstrating such links in Canadian and Greenlandic Inuit (Van Oostdam, 

Donaldson et al et al. 2005). PFOS plasma concentrations showed an age‐

related increase attributable to higher traditional food intake in people aged 

45 to 74 yrs, which are found to be highest consumers of marine mammal fat 

and fish (Dewailly, Dellaire et al. 2007). Such direct correlations were lacking 

in relation to other POPs in the survey. The latter survey noted, however, that 

tissue organochlorine levels in women of childbearing age still are of concern 

since their blood POPs levels are reported to exceed the levels set by Health 

Canada. This latter finding could be explained by an earlier report that 

showed that women increase their consumption of traditional foods due to 

changes in appetite and food preferences during pregnancy and the belief 

that traditional food consumption would enhance health during pregnancy 

(Muckle, Ayotte et al. 2001). 

 

Page 63: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

43 

 

 

The above conflicting data could be due to effects modifiers other than age 

such as BMI, serum cholesterol, fatty fish consumption, and lactation as seen 

in other populations (Laden, Neas et al. 1999; Vaclavik, Tjonneland et al. 

2006). In addition, statistical adjustments for these factors could be 

complicated with sampling method adjustments in the calculation of variance 

needed in a survey design. Thus, much of the data is interpreted crudely with 

stratification of the survey population according to unadjusted tertiles of 

exposures.  

 

Furthermore, spatial variation in organochlorine levels among communities 

could detect variation in exposure that might be overlooked in compiling 

data of all communities in Nunavik for survey purposes. A smaller study 

carried out the village of Salluit in Nunavik by Belanger and colleagues 

(Belanger, Dewailly et al. 2006; Belanger, Mirault et al. 2008) showed that 

PCBs correlated positively with age and BMI, suggesting its relation to longer 

exposure and that their tissue concentrations increase with increased 

adiposity and or fatty food intake. Further, PCBs correlated positively with 

tissue levels of n‐3 PUFA, Se and MeHg (Belanger et al. 2006, 2008), which 

suggest that all of these factors are present within the same matrix, most 

likely in a dietary source. In addition, PCBs were found to be an independent 

predictor of plasma concentrations of oxidized(ox)‐LDL, an important 

component in the pathogenesis of atherosclerosis (Belanger, Mirault et al. 

2008). Other identified predictors of ox‐LDL were both LDL‐C and HDL‐C, 

which suggests a close relation of PCBs to all lipoprotein components 

regardless of the lipoprotein oxidation level. However, since investigators 

typically have not had a priori for the decision regarding the direction of the 

association (dependent vs. independent), this may have resulted in 

conflicting findings because high inter‐correlations between the variables 

were not accounted for in the analyses.  

Page 64: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

44 

 

 

2.8.8. Smoking Status 

Smoking is a confounder that relates to the development of CVD through 

many mechanisms including increasing oxidative stress, blood pressure and 

blood lipids, and accumulation of atherosclerotic plaque. In the Genetics of 

Coronary Artery Disease in Alaskan Natives (GOCADAN) study, current 

smokers (OR=2.1; 95% CI=1.1‐3.8) and those who had quit < 5 yrs ago 

(OR=1.6; 95% CI 1.1‐2.2) were more likely than nonsmokers to have carotid 

plaques (Kaufman, Roman et al. 2008). Smoking also is an important 

predictor of levels of Se in toenails (Hunter, Morris et al. 1990). Passive 

smoking is also associated with increased risk of CHD. For instance, 

increased cotinine levels in nonsmokers were associated with a 60% higher 

CHD risk over a 20 yr period in the British Regional Heart Study (Whincup, 

Gilg et al. 2004). Increased levels of F2‐IsoPs have been documented with 

active cigarette smoking in blood (Morrow, Frei et al. 1995) and in urine 

(Pilz, Oguogho et al. 2000). Similar findings were observed with passive 

smoking. The prevalence of smoking is very high amongst the Inuit. Data 

from Nunavik Inuit Health Survey 2004/Qanuippitaa showed that nearly 

three quarters of Inuit aged 15 yrs and over were smokers (Plaziac 2007). 

More women were found to be smokers than men; however, they smoked 

fewer cigarettes per day and young adults aged 8 to 29 yrs smoked the most. 

Further, the Inuit displayed a general knowledge on the health consequences 

of passive smoking and 84% of participants reported smoking restrictions in 

their homes. 

 

Data on smoking has typically been obtained through an administered 

lifestyle questionnaire that seeks information on the participants' current 

smoking status, age at which first cigarette was smoked, age at which 

smoking became a daily habit, number of cigarettes smoked, and finally 

cessation of smoking (Block, Dietrich et al. 2006). Serum cotinine assay is 

Page 65: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

45 

 

 

considered the 'gold standard' measure of exposure to cigarette smoke by 

which current smoking status can be validated with high sensitivity and 

specificity (Block, Dietrich et al. 2006).  When assessing serum cotinine there 

is substantial within‐person fluctuation in participants trying to quit or cut 

down as a result of increased CVD risk in this age group. This fluctuation is 

expected as was portrayed by the data from the Nunavik Health Survey 2004 

whereby a high proportion of smokers had tried to stop smoking in the 12 

months preceding the survey. As a result, cotinine measures alone may be of 

limited use for validation of amount smoked, as they are informative only 

about recent exposure, vary with individual smoking topography and are 

dependent on time lapsed since the last cigarette smoked. Thus, for purposes 

where timing, intensity and duration of exposure are critical, self‐reported 

history of cigarette consumption may be a more relevant to atherosclerosis 

development than current smoking status. For the substantial within‐person 

variation (Block, Dietrich et al. 2006), numerous measures of cotinine would 

be needed to characterize patterns of exposure; however, because of 

practicality purposes in population studies an attenuation factor for serum 

cotinine is usually applied in statistical analyses. 

 

   

Page 66: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

46 

 

 

BRIDGE 1 

From the preceding literature review, there is an indication that the Inuit 

possess robust antioxidant status and this has been observed in few studies 

mainly in the region of Nunavik (Belanger 2006, 2008).  Assessment of 

antioxidant status has its inherent limitation to fully explore whole body 

oxidative stress status in the Inuit and how it relates to the emerging 

increase in cardiometabolic abnormalities such as obesity, hypertension, 

smoking, and the metabolic syndrome among the Inuit.  We sought in this 

study to assess oxidative stress using gold standard measure F2‐isoprostanes 

and the novel biomarker, isofurans, in relation to the various cardiometabolic 

risk factors.  

 

 

   

Page 67: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

47 

 

 

CHAPTER 3: MANUSCRIPT 1 

 

Isoprostanes and isofurans as non‐traditional risk factors for cardiovascular 

disease among Canadian Inuit  

 

Dalal Alkazemi1, Grace M Egeland1, L. Jackson Roberts II2, Stan Kubow1. 

  

Authors affiliations: 

 1 School of Dietetics and Human Nutrition, & Centre for Indigenous Peoples’ 

Nutrition and Environment, McGill University, 21,111 Lakeshore Road, Ste‐

Anne‐de‐Bellevue, Quebec H9X3V9, Canada. 

 2 Departments of Pharmacology and Medicine, 522 RRB, Vanderbilt 

University, Nashville, YN 37232‐6602, USA. 

 

Corresponding Author: Stan Kubow, PhD 

 

Corresponding Author’s Information: School of Dietetics and Human 

Nutrition, McGill University, 21,111 Lakeshore Road, Ste‐Anne‐de‐Bellevue, 

Quebec H9X3V9, Canada. Email: [email protected] 

 

 

This published manuscript is reproduced here with permission of Informa 

UK, Ltd. Article In Press: Free Radic Res. doi:10.3109/10715762.2012.702900  

[Online July 11, 2012] Minor editorial changes were made to the original 

publication for consistency with other thesis chapters.     

Page 68: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

48 

 

 

3.1. Abstract 

Objectives:  The aim of the present study was to investigate the potential 

importance of oxidative stress, measured by isoprostanes‐related 

compounds, as non‐traditional risk factor for cardiovascular disease.  We 

planned to examine the relationship between concentrations of plasma F2‐

isoprostanes (F2‐IsoPs), isofurans (IsoFs), measures of obesity, and various 

cardiometabolic risk factors.  Materials and Methods: Cross‐sectional study 

using a sub‐sample from the population of a survey conducted in the summer 

and fall 2007 and 2008 by Canadian Coastguard Ship Amundsen in 36 

Canadian Arctic Inuit communities. Subjects included a subset (n=233) of a 

total study population (n=2595) with a mean age 42.56 ± 15.39 yr and body 

mass index 27.78 ± 5.65 kg/m2.  Plasma levels of F2‐IsoPs and IsoFs was 

determined by gas chromatography/ negative iron chemical ionization/mass 

spectrometry (GC/NICI/MS) method; and their relationships to waist 

circumference, blood pressure C reactive proteins (CRP), blood lipids, and 

fasting glucose were assessed by multivariate analyses. Results: Plasma F2‐

IsoPs correlated positively with CRP (r=.132, p =.048) and systolic blood 

pressure (SBP) (r=.157, p=.024) after adjustment for age, sex and body mass 

index. IsoFs correlated with waist circumference (WC) (r= .190, p= .005) and 

SBP (r=.137, p =.048). F2‐IsoPs were not found elevated in smokers (p=.034), 

whereas IsoFs were decreased in smokers (p=.001). WC, SBP and sex were 

found to be major correlates of oxidative stress in Canadian Inuit.  

Conclusions: Plasma measures of F2‐IsoPs and IsoFs increase with increased 

obesity and associated cardiometabolic risk factors, including CRP and blood 

pressure. Simultaneous measurement of IsoFs provides an advantageous 

mechanistic insight into oxidative stress not captured by F2‐IsoPs alone. 

 

   

Page 69: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

49 

 

 

3.2. Introduction 

There is accumulating evidence that oxidative stress is a key mechanism 

underlying the development of cardiovascular diseases and type 2 diabetes 

mellitus (Morrow 2003; Stocker and Keaney 2004; Morrow 2005; Singh and 

Jialal 2006). Specifically, oxidative stress has been hypothesized to contribute 

to the development and progression of atherosclerosis via the chemical 

modification of proteins, nucleic acids and lipids leading to production of 

oxidative stress by‐products, such as lipid peroxides (Stocker and Keaney 

2004). The oxidation of unsaturated lipids in cell membrane may modulate 

diverse signal transduction pathways implicated in atherosclerosis leading to 

increased expression of cell adhesion molecules, induction of pro‐

inflammatory pathways, activation of matrix metalloproteinase, vascular 

smooth muscle cell proliferation, endothelial dysfunction and oxidation of 

low density lipoprotein cholesterol (LDL‐C) (Stephens, Khanolkar et al. 2009)  

 

Over the past decade, F2‐Isoprostane (F2‐IsoPs), which are prostaglandin‐like 

products of the free radical‐catalyzed peroxidation of arachidonic acid, have 

emerged as the “gold standard” in vivo assessment of oxidative stress (Milne, 

Sanchez et al. 2007): associated with obesity and hypertension (Keaney Jr, 

Larson et al. 2003) they promote inflammation and vasoconstriction  (Hou, 

Roberts et al. 2004; Basu 2006), the latter of which has been partly related to 

their ability to induce thromboxane formation leading to contraction of 

vascular smooth muscle and endothelial cell death (Minuz, Patrignani et al. 

2002; Brault, Martinez‐Bermudez et al. 2003). In addition to F2‐IsoPs, the 

ratio of F2‐IsoPs and isofurans (IsoFs) is thought to reflect ambient oxygen 

concentrations within the environment in which lipid peroxidation occurs. 

Thus, it gives a better‐integrated view of oxidative injury to measure both 

products together (Roberts and Fessel 2004) IsoFs formation is favored and 

occurs away from F2‐IsoPs formation as ambient oxygen concentration 

Page 70: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

50 

 

 

increases. This can happen as a result of supplemental oxygen use, impaired 

mitochondrial oxygen metabolism, and would be predicted to happen in any 

other setting where ambient oxygen concentrations are increased above 

baseline (Roberts and Fessel 2004). 

 

Oxidative stress has rarely been evaluated among Indigenous Peoples 

undergoing societal and nutrition transitions with consequences for 

increased obesity and obesity‐related chronic diseases.  Inuit across the 

Arctic are undergoing rapid social, nutritional and health transitions that are 

leading to deteriorating metabolic profiles with increased prevalence of 

obesity, hypertension, diabetes, and heart disease (Bjerregaard, Dewailly et 

al. 2003; Bjerregaard, Young et al. 2004). However, some evidence suggests 

that the metabolic consequences of obesity may be markedly less among 

Inuit than that observed in Euro‐Caucasians or other Indigenous Peoples 

(Young, Bjerregaard et al. 2007). Thus, the objectives of the present study 

were to examine the relationship between plasma levels of F2‐IsoPs and IsoFs 

with demographic and cardiometabolic risk factors among Canadian Arctic 

Inuit who have been experiencing an epidemiologic transition associated 

with westernization (Bjerregaard, Dewailly et al. 2003; Bjerregaard, Young et 

al. 2004; Young, Bjerregaard et al. 2007).  

 

3.3. Subjects and Methods 

3.3.1 Subject recruitment 

The current study is based upon a random subsample of participants of a 

population‐based International Polar Year Inuit (IPY) Health Survey details 

of which are available elsewhere (Egeland, Cao et al. 2011). In brief, a cross‐

sectional survey was conducted in the summer and fall 2007 and 2008 for 33 

coastal communities and for three non‐coastal communities representing all 

communities in Inuvialuit Settlement region (ISR, Northwest Territories), 

Page 71: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

51 

 

 

Nunavut and Nunatsiavut (Northern Labrador). Trained interviewers and 

nurse staff collected information on subjects’ dietary habits, physical activity, 

psychosocial factors, medical history, blood pressure, anthropometric 

indices, fasting lipids, and various clinical indices. Fasting blood samples 

were prepared and stored at ‐ 80°C for future analyses. Territorial research 

licenses were obtained and the Ethical Review Board of the McGill University 

Faculty of Medicine approved the study. Informed consent was obtained from 

all participants prior to enrollment. 

 

3.3.2 Anthropometric, physiologic measures, and definitions  

Height, weight, and waist circumference (WC) and blood pressure were 

measured during clinical session, performed by trained research nurse 

according to the same standard protocol in survey as previously reported 

(Egeland, Cao et al. 2011). A body mass index (BMI) of 25.0–29.9 kg/m2 was 

considered overweight, and a BMI of 30 kg/m2 or greater was considered 

obese. Because no cutoff for central obesity in aboriginal populations had yet 

been defined, the obesegenic waist cut points for whites were used as 88 cm 

or greater for women and 94 cm or greater for men (Alberti, Zimmet et al. 

2005). Hypertension (HTN) defined as those presented with BP reading that 

meet diagnostic cutoff of 140/90 mmHg calculated as an average of 3 

independent readings on the day of the survey and/or nurse‐recorded use of 

HTN medications.  Diabetes were identified in self‐reports and/or the use of 

anti‐diabetic medications and/or having elevated fasting or elevated 2‐hr 

Oral glucose tolerance test (OGTT) when was available. While there have 

been efforts to harmonize definitions of the MetS (Alberti, Eckel et al. 2009), 

we present data for the most commonly used definitions. The prevalence for 

the MetS was identified using both the US National Cholesterol Education 

Program in the Adult Treatment Panel III (NCEP) and the International 

Diabetes Federation (IDF) as presented in Table 3. CRP levels were 

Page 72: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

52 

 

 

categorized according to the American Heart Association Criteria for 

inflammatory state (Grundy, Hansen et al. 2004).   

 

3.3.3 Laboratory methods    

Fasting serum total cholesterol, high‐density lipoprotein cholesterol (HDL‐C) 

and triglycerides were determined using enzymatic colorimetric tests and 

low‐density lipoprotein cholesterol (LDL‐C) was calculated by Nutrasource 

Diagnostics, Guelph, ON (Life Laboratories–Gamma Dynacare). Serum hs‐CRP 

concentration was determined using immunoturbidimetric assay with 

SYNCHRON® High Sensitivity CRPH reagent in conjunction with 

SYNCHRON® Systems CAL 5 Plus (Beckman Coulter Inc., Fullerton, CA, USA) 

in CINE at McGill University. 

 

3.3.4 Plasma analysis of F2‐IsoPs and IsoFs   

For plasma, samples were collected in vacutainer blood collection tubes 

coated with ethylenediaminetetracetic acid (EDTA), and after centrifugation 

plasma tubes were stored at ‐80°C until time of analysis.  Purification, 

derivatization, and analysis of F2‐IsoPs and IsoFs by stable isotope dilution 

gas chromatography/negative ion chemical ionization mass spectrometry 

(GC/NICI/MS) were performed as previously described (Morrow and 

Roberts 1999).  An Agilent 5973 Mass Spectrometer coupled to an Agilent 

6890N Gas Chromatograph using a 15 mDB 1701 GC column was utilized 

with an inlet temperature of 260°C. The helium carrier gas flow rate was 2 

ml/min. For sample injection, the GC oven was programmed to run from 190 

to 300°C at 20°C/minute for 9 min. Selective ion GC/NICI/MS monitoring was 

569 m/z for F2‐IsoPs, 585 m/z for IsoFs, and 573 m/z for the internal 

standard [2H4] 15‐F2t‐IsoP.  Values are expressed in picograms per milliliter 

of plasma (pg/mL). The precision of the assay is ± 6% and the accuracy is 

96%.  

Page 73: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

53 

 

 

3.3.5 Statistical analysis 

Anthropometrics, clinical, and biochemical measures for all subjects were 

reported as mean ± SD. Prevalences of preexisting medical conditions were 

determined based on self‐reports and/or medication intake for the existing 

condition. All variables were treated on a continuous scale in statistical 

analyses. Skewed variables were logarithmically transformed.  Results were 

described as geometric mean ± 95% CI for log‐transformed data. The plasma 

levels of F2‐IsoPs and IsoFs were compared using Student’s t test between 

different categories of risk, i.e., male vs. female, obese vs. non‐obese, 

hypertensive vs. non‐hypertensive, etc. Comparisons among subgroups were 

performed by ANOVA and covariance analyses adjusting for age, sex, and 

central obesity, which provided predicted mean oxidative stress markers by 

smoking status, hsCRP‐level, and presence or absence of MetS. Boneferroni’s 

post hoc test was used when a significant group effect was observed. 

Correlation analysis was performed using Pearson’s correlation analysis to 

assess the relationship between plasma concentrations of measures of 

oxidative stress (F2‐Isops and IsoFs) and other study parameters including 

obesity measures and cardiovascular risk factors. Partial correlation analysis 

was performed accounting for age, sex and BMI. All p values were two tailed, 

and p <0.05 was considered significant for all tests performed.  To estimate 

final predictors of the individual biomarkers variability and examine the 

influence of confounding variables, multivariate analysis with stepwise 

regression was used. For the stepwise regression, a α‐value of 0.05 was used 

to exclude variables that had little or no influence on the biomarker under 

analysis. All statistical analysis was performed using SPSS version 13.0 

software (SPSS Inc., Chicago, IL). 

 

 

 

Page 74: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

54 

 

 

3.4 Results  

3.4.1 Subject characteristics 

The current study is based on 294 subjects aged 18 yrs and older chosen 

randomly from the IPY Inuit Health Survey of whom specimens were 

available for full analysis. According to AHA recommendations (Grundy, 

Hansen et al. 2004) CRP levels of 10 mg/L or greater represent evidence of 

active infection, systematic inflammatory processes or trauma and thus those 

individuals were excluded. A total of 60 subjects had CRP >10 were excluded 

in the current study sample of 234 subjects; in addition, one outlier with a F2‐

IsoPs level much lower than the lower limit of 95% CI was also excluded, 

which decreased the sample size to 233 subjects. The mean age of the subject 

was 42.56±15.39 yr. The study sample characteristics are presented in Table 

1. Of the 233 participants, (56% women), mean BMI was 27.78 kg/m2, 33.5% 

were overweight and 30.4% were obese. Based on medical histories of 

participants the prevalence of diabetes was 5.7%, hypertension 28.6%, 

dyslipidemia 13.7%, cancer 8.5%, episode of heart attack 5.3% and stroke 

3.1%. Higher prevalence of the MetS was observed using NCEP definition 

with 56% subjects (69% women) identified with the MetS. Using IDF 

definition lower prevalence was demonstrated, with 42% subjects (63% 

women) identified with MetS. Seventy percent of participants were current 

smokers with 41.8% of smokers reporting >10 cigarettes/day and 65% of all 

participants reported drinking alcohol in the past year. 

 

3.4.2 Oxidative stress biomarkers 

Of the 294 individuals available for analyses, CRP was elevated for 20.75%.  

All data presented represent 233 individuals with CRP < 10 mg/L. The 

geometric mean (and interquartile ranges) for F2‐IsoPs was 27.33 (25.94‐

28.78) pg/ml; and for IsoF was 20.86 (18.90‐23.02) pg/ml (Table 1).  F2‐

IsoPs correlated with IsoFs (r=.379, p=.001). IsoFs:F2 was determined to 

Page 75: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

55 

 

 

study the interrelationship between the compounds as it has been suggested 

that this ratio portray oxidative stress status of subjects more 

comprehensively than any of the compounds alone (Roberts and Fessel 

2004). IsoF:F2 positively correlated with IsoFs (r=.871, p=.001), but no 

correlation was observed between IsoF:F2 and F2‐IsoPs. From these data, it 

appears that only selected biomarkers are correlated.   

 

3.4.3 Isoprostane correlates ‐ CVD risk factors 

F2‐IsoPs and IsoFs correlated positively with obesity measures including 

BMI, WC and %BF. Interestingly, IsoFs remained significantly positively 

associated with WC after correcting for age, BMI and sex (Table 2). F2‐IsoPs 

and IsoFs correlated positively with systolic blood pressure (SBP) even after 

adjustment for age, sex and BMI. IsoFs correlated positively with both SBP 

and diastolic blood pressure (DBP), however after adjustments correlation 

with DBP was slightly attenuated from (r=.141, p=.036) to (r=.125, p=.053). 

Further adjustment for smoking, alcohol intake, medication or supplement 

intake did not change any of the correlations.  

 

3.4.4 Oxidative stress biomarkers in relation to categorical variables 

Levels of oxidative stress were studied among subjects who reported medical 

conditions listed above as compared to the rest of the sample; no difference 

was detected in any of the conditions. The exceptions were subjects with 

history of heart attack and other heart disease related conditions and 

subjects with diagnosed dyslipidemia (self‐identified according to health 

survey questionnaire yes=with condition and/or taking medications for lipid 

abnormality/no=absence of condition). The former condition group have 

lower levels of F2‐IsoPs {yes, n=12, 20.56 (16.48‐25.67) vs. 27.83 (26.35‐

29.39), p=.012} and lower levels of IsoFs, {11.89 (5.81‐24.33) vs. 21.63 

(19.58‐23.89), p=.008}; whereas the latter group (n=29) have higher levels of 

Page 76: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

56 

 

 

IsoFs {32.28 (23.40‐44.55) vs. 19.59 (17.47‐21.68), p=.003}, and  higher 

IsoFs:F2 {1.04 (.95‐1.14) vs. .90 (.87‐.93), p=.006}. Adjustment of medication 

use did not change the results in any of above stated conditions.  

 

Further analyses were performed using various categorical variables 

composed from the survey data that have relevance to oxidative stress 

shown in Table 3. Subjects identified with MetS using both NCEP and IDF 

definitions had higher IsoFs levels (Table 3), and in addition with IDF, 

significantly higher levels of F2‐IsoPs were also observed. Using 

hypertriglyceridimic waist as risk category, both F2‐IsoPs and IsoFs levels 

were significantly higher in subjects recognized with the combination of 

obesegenic waist and high levels of triglycerides {28% overall, 50% women}. 

Subjects who reported taking any medications or consuming alcohol did not 

show any significant difference in oxidative stress levels when compared to 

their counterparts. Sensitivity analysis was performed to further explore 

effects of alcohol intake on oxidative stress and no difference was observed 

between subjects who reported alcohol consumption and those who did not.  

The lack of alcohol intake on oxidative stress was also demonstrated by the 

observation that overall mean isoprostane levels were within the normal 

range.  Subjects reported taking nutritional supplements had higher IsoFs 

levels and higher ratio of IsoFs:F2‐IsoPs. Current smokers had lower levels of 

IsoFs and IsoFs:F2‐IsoPs ratio as they were leaner. Indeed, higher levels of F2‐

Isops, IsoFs and IsoFs:F2‐IsoPs were observed in subjects with central obesity 

and with higher body fat and among those who have higher blood pressure 

(Table 3). In contrast, when levels of isoprostanes were compared using BMI 

cutoffs there was no statistical significance in any of the biomarkers (data not 

shown), which suggests abdominal obesity is a better indicator of risk among 

Inuit than BMI alone. In terms of sex, women had higher levels of F2‐IsoPs 

than men (Table 3), which could be attributed to higher adiposity found in 

Page 77: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

57 

 

 

women demonstrated by higher BMI, body fat, and central adiposity (data 

not shown). Of note, overall men showed significantly higher blood pressure 

values and lower HDL‐C concentration when compared to women (data not 

shown). Since the mean ranges were within normal levels, however, one 

cannot infer deleterious or worse metabolic profile than women. 

 

3.4.5 Smoking 

Further analyses were performed to explain smoking status according to 

duration of smoking (Table 4). Subjects were further categorized as: (a) 

nonsmokers (never smoked); (b) ex‐smokers whom did not smoke but 

answered yes to ever smoked; and (c) current smokers. Current smokers had 

significantly lower levels of IsoFs than ex‐smokers and non‐smokers. Similar 

results were obtained after adjustment of age, sex, WC and supplement use. 

Further adjustment of medication or alcohol use did not change or attenuate 

the significance. Stratifying according to BMI (not shown) showed most 

smokers were lean (n=123) and that non‐obese smokers and obese smokers 

(n=33) had lower IsoFs levels than both non‐obese non‐smokers (n=3) and 

obese non‐smokers (n=7); however, this latter relationship did not reach 

statistical significant.   

 

3.4.6 Inflammation  

Both F2‐IsoPs and IsoF both positively correlated with CRP and its 

association with F2‐IsoPs remained significant after adjustment of age, sex 

and BMI (Table 5). Subjects with CRP level <1 mg/L had significantly lower 

levels of F2‐IsoPs and IsoFs than those in >3 mg/L even after adjustment of 

age and sex. Further adjustment of BMI, %BF or WC did not affect the 

significance of F2‐IsoPs levels but did attenuate difference associated with 

IsoFs.  

 

Page 78: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

58 

 

 

3.4.7 Predictors of Isoprostanes 

The results of the stepwise multivariate regression models are contained in 

Table 6. Same model was used for all biomarkers to correct for confounding 

effects presented by the various independent variables. SBP, WC, age and sex 

were found to be correlates of F2‐IsoPs (R2=.124). WC was the only 

independent correlate for IsoFs; and WC was the final predictor for IsoF:F2‐

IsoPs (R2=3.5). 

 

3.5 Discussion  

A major finding from this study is that levels of both F2‐IsoPs and IsoFs were 

elevated in Inuit categorized with the MetS. The isoprostane markers were 

associated with abdominal obesity and with the hypertriglyceridemic waist 

phenotype, which is considered an indirect indicator of visceral fat (Lemieux, 

Poirier et al. 2007); and is associated with a deteriorated cardiometabolic 

risk profile and an increased risk for coronary artery disease (Arsenault, 

Lemieux et al. 2010).  Visceral adipose tissue has been shown to be a unique 

correlate of F2‐IsoPs even after adjustment of BMI and WC (Pou, Massaro et 

al. 2007).  

 

A novel finding of the present study was that abdominal obesity was 

significantly related to both plasma F2‐IsoPs and IsoF while only IsoF 

remained significantly correlated with WC even after adjustment for age, sex 

and BMI. This latter observation signifies the importance of the assessment 

of multiple entities of isoprostanes to detect pathophysiological associations 

with oxidative stress, which might be missed via the measurement of F2‐

IsoPs alone. Prior literature has emphasized the important relationship of 

visceral adiposity with inflammation and cardiometabolic risk (Forouhi, 

Sattar et al. 2001; Brooks, Blaha et al. 2010). The present study has 

demonstrated a positive association between isoprostanes and CRP, 

Page 79: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

59 

 

 

consistent with findings in other high‐risk populations (Handelman, Walter 

et al. 2001).  

 

Both plasma F2‐IsoPs and IsoFs were associated with measures of blood 

pressure, with F2‐IsoPs depicting increased oxidative stress among subjects 

with elevated blood pressure. The relationship of F2‐IsoPs to both CRP and 

blood pressure remained significant even after multivariate adjustment.  Our 

data support previous reports that F2‐IsoPs have an independent association 

with hypertension (Keaney Jr, Larson et al. 2003) and that plasma CRP 

predicts the development of hypertension (Cheung, Ong et al. 2011). 

Increased generation of F2‐IsoPs may be responsible for early endothelial 

dysfunction that is partly mediated by oxidative degradation of NO, which is 

an important endothelium derived vasodilator (Lavi, Yang et al. 2008) 

Likewise, CRP has been indicated to be a circulating biomarker of endothelial 

dysfunction. CRP is associated with induction of pro‐inflammatory cytokines 

and adhesion molecules leading to endothelial dysfunction and carotid 

intima‐media thickening (Szmitko, Wang et al. 2003). Collectively, the 

present data supports inflammation as a strong candidate as an underlying 

mechanism for the pathogenesis of hypertension (Ghanem and Movahed 

2007). 

 

In this study, we found no association of smoking with F2‐IsoPs after 

adjustment for important covariates. The majority of our population were 

smokers with 95% of smokers reporting smoking >10 cigarettes per day with 

exposure to second hand smoke in the nonsmokers being very likely, which 

could partly account for the lack of a significant association of F2‐IsoPs with 

smoking. While an increase in F2‐IsoPs has been documented with active 

cigarette smoking (Morrow, Frei et al. 1995; Helmersson, Larsson et al. 

2005), some reports have not found associations between plasma or urine 

Page 80: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

60 

 

 

F2‐IsoPs and smoking status (Dietrich, Block et al. 2002; Ward, Hodgson et al. 

2004). Other studies have reported lower levels of urinary F2‐IsoPs in 

smokers compared to nonsmokers (Il'yasova, Morrow et al. 2005). Differing 

features of the smoking populations has been postulated to account the 

discrepancies in F2‐IsoP levels among studies such as the proportion of 

higher intensity smokers (>2 packs/day) and exposure to smoke within 24‐

hr before blood draw (Dietrich, Block et al. 2002). A unique and apparently 

contradictory finding was the clear gradient of diminishing levels of the IsoFs 

with increasing levels of smoking. An oxygen deprived environment noted in 

the tissues of smokers might have resulted in a lower production of IsoFs 

since the production of IsoFs is highly disfavored as compared to F2‐IsoPs 

formation in tissues with very low oxygen tension such as the liver (Roberts 

and Fessel 2004). A significant degree of tissue hypoxia has been 

demonstrated among smokers linked with vasoconstriction, arterial 

baroreflex alterations, and endothelial dysfunction (Jensen, Goodson et al. 

1991; Sørensen, Jõrgensen et al. 2009).  Given the widespread smoking and 

second hand smoke exposure in our population, we speculate that smokers 

have lower levels of IsoFs due to tissue hypoxia and compromised lung 

function due to chronic smoking exposures (Belanger, Dewailly et al. 2006). 

As the present study is the first to examine for IsoFs status among smokers, 

further investigations are needed among other populations to assess whether 

low IsoFs could be a marker for smoking status.   

 

Individual correlations with individual lipid and lipoprotein components 

were not observed (Table 5). This latter finding could be due to that only 

exhibited a mild form of dyslipidemia was noted in the Inuit population in 

terms of moderately elevated triacylglycerol concentrations and normal 

concentrations of LDL‐C. Although F2‐IsoPs are partly derived from oxidation 

of LDL (oxLDL), the association between plasma ox‐LDL and plasma F2‐IsoPs 

Page 81: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

61 

 

 

has been shown to be partly dependent upon the severity of dyslipidemia 

(Hansel, Giral et al. 2004). In concert with the above, significantly higher F2‐

IsoPs levels were seen in subjects with diagnosed dyslipidemia when 

compared to the rest of the Inuit as indicated above.  

 

In our study sample, women showed higher level of F2‐IsoPs when compared 

to men as has been observed previously in other populations (Dietrich, Block 

et al. 2002; Keaney Jr, Larson et al. 2003; Gross, Steffes et al. 2005). This can 

be partly attributed to a larger proportion of women with obesity and 

metabolic cardiovascular risk factors as compared to men. Increased levels of 

blood pressure, CRP and F2‐IsoPs, however, accompanied increased 

abdominal obesity in both sexes; and controlling for BMI or WC did not 

attenuate the effect of sex (data not shown). There is suggestion that women 

are more protected than men against the effect of oxidative stress or lipid 

abnormalities (Mosca, Appel et al. 2004). Longitudinal studies are needed to 

evaluate whether such sex specific responses exist in the Inuit population 

with respect to isoprostane status and CVD events.  

 

In the present study, oxidative stress did not increase with age, which is in 

agreement with several adult population studies (Dietrich, Block et al. 2002; 

Keaney, Larson et al. 2003; Il'yasova, Morrow et al. 2005). Surprisingly, F2‐

IsoPs were negatively associated with age, which could be partly accounted 

by a better metabolic profile in older subjects, as they were leaner. Also, in 

another analyses of the current study population, striking age‐gradients in 

long‐chain n‐3‐red blood cell fatty acids were observed in two geographic 

areas of the survey (Zhou, Kubow et al.), indicating that older Inuit are 

consuming more traditional foods as was also demonstrated in the Inuit 

region of Nunavik (Quebec) (Belanger, Dewailly et al. 2006). Further 

analyses, beyond the scope of the current study, are underway to evaluate 

Page 82: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

62 

 

 

whether traditional nutritional intakes could account for the decreased in F2‐

IsoPs with age.  

 

One limitation of the study is that the adiposity measures did not include 

direct evaluation of visceral and hepatic fat. Thus, multivariate analyses 

controlling for adiposity should be interpreted with caution. Further, self‐

reported alcohol data may not be accurate. There are many factors that can 

cause variations in oxidative stress including medication intake, over‐the‐

counter‐antioxidant supplement use and other dietary factors; however, the 

access of medical chart reviews facilitated adjustment for such cofactors in 

the analysis when available and as required. Given that the majority of 

participants smoked, that non‐smokers were likely passive smokers, and that 

smoking was strongly related to a lower WC and BMI, we had insufficient 

numbers and variability in smoking and adiposity status to fully evaluate the 

relationship of smoking with oxidative stress in the current study. 

 

In summary, the study showed that sex, central adiposity, inflammation, 

hypertension and the metabolic syndrome were related to alterations in 

plasma isoprostane levels, and that the relationships were specific to 

isoprostane species. Only plasma IsoFs remained significantly correlated 

with the indicator of visceral adiposity. Plasma F2‐IsoPs were associated with 

elevated blood pressure and systemic inflammation. Smoking was associated 

with lower plasma levels of IsoFs that could be the result of lower ambient 

levels of tissue oxygen among smokers. Overall, these data suggest that 

obesity‐induced inflammation is associated with a state of excess oxidative 

stress that highlights a trend of metabolic deterioration in the Inuit 

population undergoing a health transition.  

   

Page 83: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

63 

 

 

  Table 3.1 The anthropometrical and clinical characteristics  for subjects with CRP<10 (n=233).  Parameters  Mean ± SD Age, yrs   42.56 ± 15.39 BMI  27.78 ± 5.65  WC, cm  92.45 ± 14.43  BF%  29.62 ± 10.64  FG  4.97 ± .66  T‐Chol, mmol/L  5.02 ± 1.15  LDL‐C, mmol/L  2.92 ± 1.00  HDL‐C, mmol/L  1.47 ± .48  T‐Chol: HDL‐C ratio  3.69 ± 1.39  TG, mmol/L  1.44 ± 1.41  SBP, mmHg  117.38 ± 16.59  DBP, mmHg  76.45 ± 10.63 hs‐CRP, mg/La  1.66 (1.46‐1.86)  F2‐IsoPsb, pg/mL  27.33 (25.94‐28.78) IsoFsb, pg/mL  20.86 (18.90‐23.02) IsoF: F2b  .92 (.89‐.95) n Males/ Females (% Females)  103/130 (55.8) Current smoking, % yes  69.7 Alcohol consumption, % yes  55.8 Medication intake any, % yes  38.4 Nutritional supplement anyc, % yes  9.6 a. Skewed data with values less than one were normalized by log transformtion after the addition of one.  b. Data were log‐transformed to be able to use parametric tests, for both (a) and (b) geometric means and 95th% CIs are presented.  c. Multivitamins, various B‐vitamins, salmon oil, cod liver oil, vit‐D, calcium and Ensure           

Page 84: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

 

  Table 3.2  Pearson’s correlations between plasma biomarkers of oxidative stress and CV risk factors.  CRP<10 (n=233) F2‐IsoPs IsoFs  IsoF:F2 Age  BMI  WC  BF%  FG  SBP  DBP  Tot‐C LDL  HDL TG  CRP 

F2‐IsoPs  1.00  .379** ‐0.11  ‐.131* .219** .215** .211** 0.01  0.10  0.08  ‐0.04  ‐0.04 ‐0.07 0.09  .145* IsoFs  .379**  1.00  .871**  0.03  .257** .303** .279** .136*  .143* .141*  0.02  ‐0.01 ‐0.02 0.05  .159* IsoF:F2  ‐0.11  .871** 1.00  0.07  .151*  .202** .177** 0.120† 0.13  .139*  0.00  ‐0.02 0.03  ‐0.00 0.07  Partial Correlations adjusted for age, sex and BMI 

 

F2‐IsoPs          0.09  ‐0.04  0.03  .157* 0.09  ‐0.03  ‐0.05 ‐0.00 0.03  .132* IsoFs  .190** 0.11  0.09  .123* 0.125† ‐0.03  ‐0.05 0.07  ‐0.14 0.09 IsoF: F2  .153*  0.12  0.07  0.08  0.11  ‐0.02  ‐0.04 0.07  ‐0.16 0.01  *. Correlation is significant at the 0.05 level (2‐tailed).  **. Correlation is significant at the 0.01 level (2‐tailed). † trend at p>0.05 and p≤0.07 

Page 85: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

65 

 Table 3.3  Geometric mean values and 95% CI of plasma biomarkers of oxidative stress for the total sample population and in comparison with categorical variables using student t‐test    n  F2‐IsoPs  IsoFs  IsoFs: F2 Age (yrs)       < 40  106  28.85(26.67‐31.21)  20.47(17.60‐23.82)  .90(.86‐.95) ≥ 40  124  25.77(23.96‐27.72)*  21.10(18.53‐24.03)  .94(.90‐.98) Sex         

Male  102  25.16(23.47‐26.98)  19.19(16.29‐22.61)  .92(.87‐.97) Female  128  28.83(26.68‐31.17)*  22.21(19.72‐25.03)  .93(.89‐.97) Abdominal obesity       

M <90, F <85  68  24.21(22.28‐26.30)  16.00(13.68‐18.72)  .88(.83‐.93) M ≥90, F ≥85  105  29.68(27.66‐ 31.83)**  25.80 (22.86‐29.13)**  .96(.93‐.99)** 

Hypertensiona       

HBP <140/90  179  27.10 (25.50‐28.79)  20.24(18.14‐22.59)  .92(.88‐.95) HBP ≥140/90  14  36.04(29.55‐43.96)*  23.52(16.59‐33.35)  .89 (.78‐.99) Current smoking       

no  158  26.61(24.90‐28.43)  18.94(16.89‐21.24)  .90(.87‐.94) yes  67  28.61(25.97‐31.53)  26.26(21.63‐31.89)**  .97(.92‐1.02)* NCEP‐Metsb       yes  101  28.98(26.87‐31.27)  22.81(19.68‐26.45)  .93(.89‐.98) no  70  26.37(23.88‐29.12)  17.51(14.53‐21.11)*  .88(.82‐.93) IDF‐Metsc       yes  43  30.54(27.30‐34.15)  23.90(18.94‐30.16)  .93(.86‐.99) no  60  25.64(23.21‐28.33)*  16.69(13.72‐20.33)*  .87(.81‐.93) Hypertriglycerimic waistc       

yes  38  29.10(26.23‐32.28)  24.25(18.79‐31.29)  .95(.87‐1.03) no  97  25.09(23.12‐27.23)*  17.22(14.91‐19.90)*  .89(.87‐.95) a. Hypertension defined as those presented with BP reading that meet diagnostic cutoff of 140/90 mmHg calculated as an average of 3 independent readings on the day of the survey, and/or nursed recorded use of HTN medications.  b. ATP definition: any ≥ 3 of : abdominal obesity (cm) M≥102, F≥88, TG (mmol/L)  ≥ 1.7,  HDL‐C (mmol/L) M ≤ 1.03, F ≤ 1.3;  BP (mmhg) ≥ 130/85, FG (mmol/L)≥6.1.  c . IDF definition: abdominal obesity (cm) M≥94, F≥88, and any ≥ 3 of TG (mmol/L) ≥ 1.7, HDL‐C (mmol/L) M ≤ 1.03, F ≤ 1.29; BP (mmhg) ≥ 130/85, FG (mmol/L) ≥ 5 .6. Obesogenic waist with WC (cm) M≥102 and F≥88; and TG (mmol/L) ≥1.7. **. means difference is significant at the 0.01 level (2‐tailed); *. at the 0.05 level (2‐tailed).     

Page 86: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

66 

 Table 3.4 Geometric mean values and 95% CI of plasma isoprostanes compared per smoking status and in relation to obesity.       n  Unadjusted  

Mean (95% CI) n  Adjusteda  

Mean (95% CI)  F2‐IsoPs           Current smoker 

yes  158  26.61  (24.90‐28.43)  146  27.16 (25.41‐29.04) no  67  28.61 (25.97‐31.53)  57  28.77 (25.67‐32.06) Ex‐smoker  55  28.24 (25.51‐31.26)  47  28.18 (24.95‐31.77) Non‐smoker  10  33.26 (23.49‐47.10)  9  30.76 (23.50‐40.27) 

IsoFs           Current smoker 

yes  158  18.94 (16.89‐21.24) a  146  19.41 (17.95‐22.86)a no  68  26.26 (21.63‐31.89)** b  58  24.89 (20.37‐ 30.34) 

Ex‐smoker  56  24.20 (19.78‐29.61)  48  22.44 (18.07 ‐ 27.80) Non‐smoker  10  40.78 (20.47‐81.25)** b  9  39.17 (24.15 ‐ 63.53)*b  

1‐way ANOVA with Bonferroni adjusted multiple comparisons where by the mean difference is significant at .05 level. a . adjusted means for age, sex, WC and Supplement use *. significant at the 0.05 level,  **. significant at the 0.01 level.  

                   

Page 87: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

67 

 Table 3.5 Multiple comparisons of oxidative stress biomarkers levels between CRP categorical groups.  hs‐CRP,  mg/L  

n  Mean (95%CI)  n  Mean (95%CI)  n  Mean (95%CI) 

F2   Unadjusted    adjusted for age and sex    adjusted for age, sex, 

and WC <1   87  24.87 (22.97‐26.93)a*  87  24.15 (22.23‐26.18)a  84  24.77 (22.75‐27.04)a 1‐3   80  28.64 (26.07‐31.48)b†  80  29.31 (26.92‐31.92)b**  73  29.79 (27.23‐32.51)b* >3‐<10   59  29.34 (26.53‐32.43)b*  59  29.71 (26.98‐32.81)b**  58  29.04 (26.24‐32.14)b†  IsoF 

           

<1   87  17.34 (14.91‐20.16)a*  87  17.10 (14.55‐20.09)a*  84  19.01 (16.14‐22.39) 1‐3   81  22.51 (19.06‐26.57)b†  81  22.75 (19.32‐26.85)b*  74  23.39 (19.82‐27.67) >3‐<10  59  23.87 (19.37‐29.40)b*  59  23.99 (19.77‐29.04)b*  58  21.83 (17.99‐26.49)  IsoF: F2 

           

<1   86  .89 (.85‐.95)  86  .90 (.85‐.95)  83  .93 (.88‐.98) 1‐3   80  .93 (.88‐.98)  80  .93 (.88‐.98)  73  .93 (.88‐.99) >3‐<10   59  .94 (.88‐.99)  59  .94 (.88‐.99)  58  .91 (.85‐.97) 1‐way ANOVA with Bonferroni adjusted multiple comparisons where by the mean difference is significant at .05 level. *.significant at the 0.05 level,  **. significant at the 0.01 level,  † trend at p>0.05 and p≤0.07.       

Page 88: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

68 

 Table 3.6 Multivariate associations showing the standardized regression coefficients (β) of plasma Isoprostanes concentrations  Dependent variable  F2‐IsoPs  IsoFs  IsoF: F2 

R2x100  12.400  9.200  3.500 

F (significance)  6.52 (.000)  18.95 (.000)  7.92 (.005) 

 Independent variables  β  p  β  p  β  p Average SBP  0.163  0.031         

WC  0.205  0.004  0.303  0.000  0.202  0.005 

age  ‐0.203  0.006         

sex  0.199  0.005         

Variables entered into the stepwise linear regression analyses for all three dependent variables: hs‐CRP, Average SBP, Triaclyglycerols, WC, age, sex, current smoking, (yes=1, no=2), nutritional supplement, (yes=1, no=2), and alcohol intake, (yes=1, no=2) 

   

Page 89: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

69 

BRIDGE 2 

We have established in the first study that the Inuit appear to be relatively 

protected from oxidative stress, as measured by plasma F2‐isoprostanes and 

IsoFs. We also identified that both biomarkers are related to inflammation 

and the cardiometabolic abnormalities cluster that increase the risk of CVD. 

Evidently, oxidative stress increased in subjects with the metabolic 

syndrome. We wished to explore the impact of environmental burdens, 

mainly MeHg on oxidative stress status and investigate how Se can modulate 

Hg‐induced oxidative stress. Previous observational and clinical studies 

indicated some contradictory evidence in relation to Hg‐Se interactions on 

risk of CVD (Park and Mozaffarian 2010) and oxidative stress is a strong 

plausible mechanism that may explain further these interactions (Salonen, 

Seppanen et al. 2000; Ralston and Raymond 2010). It is also important to 

identify how Se and Hg relate to oxidative stress and other CVD risk factors 

rather than being independent predictors of risk (Virtanen, Rissanen et al. 

2007), and thus could reflect the status of these risk factors. More detailed 

statistical analyses have been lacking regarding sources of contaminant 

exposure and how diet modulates contaminant health and CVD risk factors. 

We have utilized well‐validated tools to assess markers of atherosclerosis 

and oxidative stress rather than proxy measures that have been performed 

thus far. This area of research not been previously studied this extensively in 

the Inuit population. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 90: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

70 

 

CHAPTER 4: MANUSCRIPT 2 

 

New insights regarding tissue selenium and mercury interactions on 

oxidative stress from plasma isoprostane and isofuran measures in Canadian 

Inuit  

 

Authors:  

Dalal Alkazemi1,2, Grace Egeland2,3, L. Jackson Roberts II4, H.M. Chan5, Stan 

Kubow1 

 

Affiliations:  1School of Dietetics and Human Nutrition, McGill University, 21,111 

Lakeshore Road, Ste‐Anne‐de‐Bellevue, QC H9X3V9, Canada 

 2Centre for Indigenous Peoples’ Nutrition and Environment (CINE), McGill 

University, 21,111 Lakeshore Road, Ste‐Anne‐de‐Bellevue, QC  H9X 3V9 3Norwegian Institute of Public Health and Faculty of Medicine and Dentistry, 

University of Bergen, Bergen, Norway. 

 4Department of Pharmacology and Medicine, 522 RRB, Vanderbilt 

University, Nashville, TN 37232‐6602, USA 5Center for Advanced Research in Environmental Genomics, University of 

Ottawa, 30 Marie Curie, Ottawa, ON K1N 6N5, Canada  

 

Corresponding Author: Stan Kubow, PhD 

Corresponding Author’s Information: School of Dietetics and Human 

Nutrition,  

McGill University, 21,111 Lakeshore, Ste‐Anne‐de‐Bellevue, Quebec H9X3V9, 

Canada.  

Email: [email protected] 

 

 

Page 91: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

71 

4.1 Abstract: 

Objectives: The aim of the present study was to investigate in Inuit adults 

the association of selenium (Se) and mercury (Hg) status with both F2‐

Isoprostanes (F2‐IsoPs) and isofurans (IsoFs) via assessment of plasma F2‐

IsoPs and IsoFs, whole blood Se and Hg, toenail Se, and cardiometabolic risk 

factors. Materials and Methods: Cross‐sectional study using a random 

subset (n=233) of a population‐based survey (n=2595) conducted in the 

summer and fall 2007 and 2008 in 36 Canadian Arctic Inuit Communities. 

Subjects had a mean age 42.56 ± 15.39 yr and body mass index 27.78 ± 5.65 

kg/m2.  The whole blood Hg mean was 90.75 nmol/L and the whole blood Se 

mean was 3.85 µmol/L. The relationships of plasma isoprostane levels to Se 

and Hg status indicators were assessed by multivariate analyses. Results: 

Plasma F2‐IsoPs was inversely correlated with Se (r=‐.186, p=.005) and 

toenail Se (r=‐.146, p=.044) but not with Hg or Hg:Se. IsoFs was inversely 

correlated with Se (r=‐.164, p=.014) and positively with Hg (r=.228, p<.001) 

and Hg:Se (r=.340, p<.001); and not with toenail Se. The strength of the 

correlations remained unchanged even after multivariate adjustments of 

cardiometabolic risk factors, including age and obesity although a positive 

association of F2‐IsoPs with Hg:Se was shown.  Conclusions:  Se and mercury 

status and their interactions are important factors modulating plasma F2‐

IsoPs and IsoFs levels such that the Inuit can be protected from Hg–induced 

oxidative stress because of their high Se status. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 92: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

72 

 

4.2 Introduction: 

Several, but not all, epidemiological studies have provided evidence that 

elevated methylmercury (MeHg) exposure, as assessed by a higher body 

burden of mercury (Hg), is associated with accelerated atherosclerosis, 

increasing the risk of myocardial infarction and death from coronary heart 

disease (Salonen, Seppanen et al. 2000; Guallar, Sanz‐Gallardo et al. 2002; 

Yoshizawa, Rimm et al. 2002; Choi, Weihe et al. 2009). Human studies have 

also shown that MeHg intake can promote the development of hypertension 

and arrhythmias (Virtanen, Rissanen et al. 2007). Exposure to MeHg is 

associated with oxidative stress and lipid peroxidation (Huang, Cheng et al. 

1996; Chen, Qu et al. 2005) that has been related to direct antagonistic effects 

of MeHg on Selenium (Se)‐dependant antioxidant enzymes (Gailer, George et 

al. 2000). Additionally, sequestration of Se caused by Hg‐Se adducts can lead 

to a functional deficit of tissue Se caused by decreased availability of Se for 

incorporation into selenoproteins involved in antioxidant defense (Tapiero, 

Townsend et al. 2003).  MeHg‐induced oxidative stress has also been 

associated with depressed tissue levels of sulfhydryl‐dependant antioxidant 

proteins and the reduced form of glutathione (GSH) (Jin, Pan et al. 2008). 

Increased dietary Se, however, can counteract the sequestration of Se by Hg‐

Se adducts (Ralston, Blackwell et al. 2007) and so maintain normal 

selenoenzyme activities (Ralston and Raymond 2010).  Animal studies have 

generally indicated that Se intake can mitigate against dietary MeHg toxicity, 

which appears to be related to both the absolute and relative amounts of 

MeHg and Se present in the diet (Yoneda and Suzuki 1997; Ralston and 

Raymond 2010). The examination of the diets and tissues of MeHg‐exposed 

animals has shown that Se:Hg molar ratios above one are protective against 

adverse effects associated with MeHg exposure (Ralston and Raymond 

2010). Human studies, however, have shown mixed results regarding 

associations between tissue Se status and adverse outcomes from MeHg 

exposure and so their interactions remain unclear. High blood Se levels have 

Page 93: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

73 

appeared to counter the cataractogenic risks (Lemire, Fillion et al. 2010) and 

depressed motor function (Lemire, Fillion et al. 2011) seen in an Amazonian 

fish eating population exposed to elevated dietary levels of MeHg. On the 

other hand, large epidemiological case control studies such as the Health 

Professionals Follow‐up Study (Yoshizawa, Rimm et al. 2002) have not 

supported effect modification of MeHg exposure by tissue Se. 

 

The Inuit population has high blood levels of Se and n‐3 polyunsaturated 

fatty acids when compared to Caucasians (Dewailly, Ayotte et al. 2001; 

Dewailly, Blanchet et al. 2003; Belanger, Dewailly et al. 2006) as the seafood‐

based Inuit traditional diet has a rich content of Se and n‐3 polyunsaturated 

fatty acids (PUFA) that have been suggested to protect against cardiovascular 

disease (O'Keefe and Harris 2000; Dewailly, Blanchet et al. 2001). 

Additionally, the Inuit appear to be protected against oxidative stress‐

mediated complications associated with hyperlipidemia as shown by the 

absence of elevated oxidized‐LDL in association with atherogenic blood lipid 

values (Dallaire, Dewailly et al. 2003; Belanger, Dewailly et al. 2006). The 

Inuit diet, however, is associated with MeHg exposure through the 

consumption of traditional food. Elevated exposure of MeHg among the Inuit 

may be associated with cardiovascular risk as it was positively and 

independently associated with systolic blood pressure and pulse pressure 

(Valera, Dewailly et al. 2008), which may indicate interference with the 

normal functioning of cardiovascular system (Oka, Matsukura et al. 2002; 

Grandjean, Murata et al. 2004; Pedersen, Jorgensen et al. 2005). It is unclear, 

however, whether the high Se intake from the traditional Inuit diet protects 

against MeHg‐ mediated oxidative stress. Inuit subjects from Nunavik were 

recently shown to have elevated levels of plasma lipophilic antioxidants such 

as α‐tocopherol, ubiquinone‐10 and coenzyme Q10 in comparison with 

healthy Caucasian controls but no association between these plasma 

biomarkers was seen with MeHg intake or other markers of traditional food 

Page 94: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

74 

intake (Belanger, Mirault et al. 2008). Belanger et al. (2008) suggested that 

an unusually elevated ratio of ubiquinone‐10 to total CoQ10 in the Inuit 

plasma was reflective of oxidative stress and that the high levels of plasma 

antioxidant components could reflect an adaptive response to an oxidative 

stress of undetermined origin. Assessment of antioxidant‐related plasma 

components, however, may have limited sensitivity to assess the 

interrelationship between dietary MeHg exposure and tissue Se on oxidative 

stress status. 

 

In the present study, we measured F2‐isoprostanes (F2‐IsoPs) by mass 

spectrometry, which is recognized as one of the most reliable approaches for 

in vivo assessment of whole body oxidative stress (Kadiiska, Gladen et al. 

2005). In a prospective study involving the Finish population, a negative 

association was noted between blood Se concentrations and F2‐IsoPs. 

However, the interrelationship between tissue Se status and dietary MeHg 

exposure has not been previously studied with respect to F2‐IsoPs levels.  To 

obtain a more comprehensive view of possible oxidative injury, we also 

measured the ratio of F2‐IsoPs to isofurans (IsoFs), which are products of 

lipid peroxidation with a substituted tetrahydrofuran ring (Fessel and 

Roberts 2005). The formation of F2‐IsoPs and IsoFs is differentially regulated 

by oxygen tension; the formation of F2‐IsoPs is favored by low oxygen 

tension whereas the formation of IsoFs is favored by elevated oxygen tension 

that can occur in settings of mitochondrial dysfunction.  Our previous work in 

a sample of the International Polar Year (IPY) survey population indicated 

that IsoFs and F2‐IsoPs showed a positive association to the pro‐

inflammatory C‐reactive protein (CRP), after adjustments for various 

confounders (Alkazemi, Egeland et al. 2012).  Oxidative stress and 

inflammation are considered to be contributing components to the 

progression of atherosclerosis (Uno and Nicholls 2010) and so could be 

mediators of the adverse cardiovascular effects seen in MeHg‐exposed Inuit 

subjects.   

Page 95: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

75 

 

In this current study the association between F2‐IsoPs and IsoFs was 

examined with respect to tissues reflecting short term (blood) and long term 

(toenail) intake of MeHg and Se in order to assess these relationships with 

CVD risk factors. An additional aim was to examine how much of the 

variability in plasma F2‐IsoPs and IsoF levels can be explained by Hg body 

burden, the MeHg‐Se interaction and cardiometabolic health outcomes.  We 

hypothesized that plasma levels of IsoPs and IsoFs were associated with Hg 

exposure and that enhanced tissue Se status can protect against MeHg‐

related oxidative stress. 

 

4.3 Subjects and Methods 

4.3.1 Subject recruitment 

The current study is based upon a random subsample of participants of a 

population‐based IPY Health Survey, details of which are available elsewhere 

(Egeland, Cao et al. 2011). In brief, a cross‐sectional survey was conducted in 

the summer and fall 2007 and 2008 for 33 coastal communities and for three 

non‐coastal communities representing all communities in Inuvialuit 

Settlement Region (ISR, Northwest Territories), Nunavut and Nunatsiavut 

Region (Northern Labrador). Trained interviewers and nurse staff collected 

information on subjects’ dietary habits, physical activity, psychosocial 

factors, medical history, blood pressure, anthropometric indices, fasting 

lipids, and various clinical indices. Fasting blood samples were prepared and 

stored at ‐80°C for future analyses. Territorial research licenses were 

obtained and the Ethical Review Board of the McGill University Faculty of 

Medicine approved the study. Informed consent was obtained from all 

participants prior to enrollment.

Page 96: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

76 

4.3.2 Anthropometric, physiologic measures and definitions  

Height, weight, and waist circumference (WC) and blood pressure were 

measured during clinical session, performed by trained research nurse 

according to the same standard protocol in survey as previously reported 

(Egeland et al. 2011). A body mass index (BMI) of 25.0–29.9 kg/m2 was 

considered overweight, and a BMI of 30 kg/m2 or greater was considered 

obese.  

 

4.3.3 Laboratory methods 

Fasting serum total cholesterol, high‐density lipoprotein cholesterol (HDL‐C) 

and triglycerides were determined using enzymatic colorimetric tests and 

low‐density lipoprotein cholesterol (LDL‐C) was calculated by Nutrasource 

Diagnostics, Guelph, Ont. (Life Laboratories–Gamma Dynacare). Serum high 

sensitivity (hs)‐CRP concentration was determined using 

immunoturbidimetric assay with SYNCHRON® High Sensitivity CRPH 

reagent in conjunction with SYNCHRON® Systems CAL 5 Plus (Beckman 

Coulter Inc., Fullerton, CA, USA) in the Centre for Indigenous Peoples' 

Nutrition and Environment (CINE) at McGill University. 

 

4.3.4 Assessment of Hg and Se exposure 

Analyses for Hg and Se were performed at the Labouratoire de Toxicologie, 

Institut national de santé publique, Quebéc, on whole blood. Briefly, blood 

samples were diluted in a basic solution containing octylphenol ethoxylate 

and ammonia, which was followed by inductively coupled plasma mass 

spectrometry (ICP‐MS). Matrix matched calibration was performed using 

blood from a non‐exposed individual. Toenails incorporate Se and may 

reflect dietary intake over the past year (Longnecker, Stampfer et al. 1993). 

Toenail Se analysis was performed at the laboratories of CINE and the 

Department of Natural Resources Sciences at McGill University. Briefly, 

samples were cleaned in acetone and distilled water, then digested in 

Page 97: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

77 

concentrated nitric acid at 110°C for 4 h. Digests were dried at 160°C and 

reconstituted in 2% nitric acid. Se concentrations were measured using a 

Varian model ICP 820‐MS with a collision reactor interface. 

 

4.3.5 Plasma analysis of F2‐IsoPs and IsoFs  

Plasma samples were prepared from blood samples and stored at ‐80°C until 

time of analysis.  Purification, derivatization, and analysis of F2‐IsoPs and 

IsoFs by stable isotope dilution gas chromatography/negative ion chemical 

ionization mass spectrometry (GC/NICI/MS) were performed as previously 

described (Kadiiska et al. 2005). An Agilent 5973 Mass Spectrometer coupled 

to an Agilent 6890N Gas Chromatograph using a 15 mDB 1701 GC column 

was utilized with an inlet temperature of 260°C. The helium carrier gas flow 

rate was 2 ml/min. For sample injection, the GC oven was programmed to 

run from 190 to 300°C at 20°C/min for 9 min. Selective ion GC/NICI/MS 

monitoring was 569 m/z for F2‐IsoPs, 585 m/z for IsoFs, and 573 m/z for the 

internal standard [2H4] 15‐F2t‐IsoP.  Plasma values are expressed in pg/mL. 

The precision of the assay is ± 6% and the accuracy is 96%.  

 

4.3.6 Statistical analysis 

Anthropometrics, clinical, and biochemical measures for all subjects were 

reported as mean ± SD. The prevalence of preexisting medical conditions was 

determined based on self‐reports and/or medication intake for the existing 

condition. All variables were treated on a continuous scale in statistical 

analyses. Skewed variables were logarithmically transformed.  Results were 

described as geometric mean ± 95% CI for log‐transformed data. The whole 

blood Hg: Se ratio was calculated using the log‐transformed data for Hg and 

Se. Correlation analysis was performed using Pearson’s correlation analysis 

to assess the relationship between plasma concentrations of measures of 

oxidative stress (F2‐IsoPs, IsoFs) and parameters of interest (Se, Hg, Hg:Se 

ratio, and toenail Se), in addition to their relationship to other study 

Page 98: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

78 

parameters including obesity measures and cardiovascular risk factors. 

Baseline characteristics were compared between Se tertiles using ANOVA 

and Boneferroni’s post‐hoc test was used when a significant group effect was 

observed. All p‐values were two tailed, and p< 0.05 was considered 

significant for all tests performed. General linear model was used to calculate 

adjusted means of plasma IsoPs correcting for determined confounders 

including age, WC, and sex. To estimate final predictors of the individual 

biomarker variability and to examine the influence of confounding variables, 

multivariate analysis with stepwise regression was used. Only variables that 

were statistically different amongst Se tertiles were included in the model to 

estimate their contribution to the variability in the IsoPs levels. Final models 

were analyzed to verify if the assumptions of linear regression were met. 

Colinearity between variables included in the final models was also assessed 

to avoid two variables highly correlated in the same model.  For the stepwise 

regression, a α‐value of 0.05 was used to exclude variables that had little or 

no influence on the biomarker under analysis. Sensitivity analyses were 

performed in order to assess if exclusion of individuals with diabetes, 

hypertension, stroke or any other cardiovascular disease was necessary for 

IsoPs analyses. We also verified if exclusion of individuals taking medications 

for hypertension changed the regression coefficients. All statistical analysis 

was performed using SPSS version 13.0 software (SPSS Inc., Chicago, IL). 

 

4.4 Results 

4.4.1 Subjects characteristics 

The current study is based on 294 subjects aged 18 yrs and older chosen 

randomly from the IPY Inuit Health Survey from which specimens were 

available for full analysis. Subjects with CRP ≥ 10 mg/L (n=60) were excluded 

in the current study sample of 234 subjects. In addition, one outlier with F2‐

IsoPs levels with much lower levels than the lower limit of 95% CI was also 

excluded decreasing the sample size to 233 subjects. The mean age of the 

Page 99: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

79 

participants was 42.6 ±15.4 yrs. The study sample characteristics and mean 

levels of F2‐IsoPs and IsoFs and their ratio IsoFs: F2‐IsoPs are presented in 

Table 1, as previously reported to be with in normal range.  Sixty‐six subjects 

(28.3%) of our population subsample had plasma F2‐IsoPs levels greater ≥ 35 

pg/ml, which is considered to be the upper value in the range for normal 

human plasma levels (30 ±5 pg/ml) (Milne et al. 2007). Of the 233 

participants, (56% women), mean BMI was 27.78 kg/m2; 33.5% were 

overweight and 30.4% were obese. Based on medical histories of participants 

the prevalence was 5.7% for diabetes, 28.6% for hypertension, 13.7%, for 

dyslipidemia, 8.5% for cancer, 5.3% for episodes of heart attack and 3.1% for 

stroke. Seventy percent of participants were current smokers with 41.8% of 

smokers reporting >10 cigarettes/day and 65% of all participants reported 

drinking alcohol in the past year. Of the 294 individuals available for 

analyses, CRP (≥ 10 mg/L) was elevated for 20.8%.  All data presented 

represent 233 individuals with CRP < 10 mg/L.   

 

4.4.2 IsoPs, Se and Hg  

The assessment of the relationship between the various variables using 

Pearson’s correlation showed that F2‐IsoPs were negatively associated with 

both Se (r=‐.19, p=.005) and toenail Se (r=‐.146, p=.044) (Table 5). F2‐IsoPs 

were not associated with either Hg (r=.057, p=.40) or Hg:Se (r=.11, p=.10). 

IsoFs were negatively associated with Se (r=‐.14, p=.014) but were not 

associated with toenail Se (r=‐.070, p=.34). IsoFs, however, were positively 

associated with Hg (r=.23, p<.001) and with Hg:Se (r=.340, p<.001). The 

IsoFs:F2‐IsoPs ratio was not associated with either Se (r=‐.070, p=.31) or 

toenail Se (r=.014, p=.82); however, the IsoFs: F2‐IsoPs ratio was positively 

associated with Hg (r=.27, p<.001) and with Hg:Se (r=.29, p<.001). 

 

 

 

Page 100: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

80 

4.4.3 Comparison between Se tertiles 

Participants were subgrouped into tertiles according to blood Se using the 

tertile values of the entire group: <200, ≥200 & <340, and ≥340 µg/L (Table 

6). In the remainder of all analyses, however, both Se and Hg were log‐

transformed as they were negatively skewed. The relationship between Se 

and Hg was not linear across the Se tertiles. Blood Hg concentrations were 

lower in the second Se tertile when compared to the first tertile. Conversely, 

blood Se concentrations above 340 µg/L in the third tertile were associated 

with elevated blood Hg concentrations comparable to those observed in the 

first tertile. Regardless of the blood Hg:Se ratios, however, plasma 

concentrations of both F2‐IsoPs and IsoFs decreased with increasing tertiles 

of Se and the significant differences amongst the tertiles did not change after 

correcting for confounders, including Hg.  

 

4.4.4 Final variance predictors of plasma IsoPs 

Multivariate analyses presented in Table 5 shows that the variance in F2‐

IsoPs concentrations was significantly predicted by blood Se (β=‐.138, p=.01) 

and toenail Se (β=‐.096, p=.026), in addition to waist circumference (β=.003, 

p<.001) and gender (β=.052, p=.038). F2‐IsoPs, however, were not associated 

with Hg but were associated with the ratio of Hg:Se (β=.148, p=.021). 

Variance in IsoF concentrations was predicted by both Se (β=‐.238, p=.016) 

and Hg (β=.224, p<.001) and Hg:Se (β=.534, p<.001) in addition to waist 

(β=.006, p<.001) and age (β=‐.004, p=.042). Variance of the IsoF: F2‐IsoPs 

ratio was predicted by Hg (β=.118, p<.001), Hg:Se (β=.323, p<.001) and waist 

(β=.003, p=.014) only.

Page 101: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

81 

4.5 Discussion   

This study demonstrates that Inuit, who represent a unique population with 

elevated blood concentrations of both Hg and Se, showed variations in 

plasma IsoPs in relationship to both tissue Se and Hg. Despite elevated Hg 

exposure compared to the Caucasian populations (Kingman, Albertini et al. 

1998; Butler Walker, Houseman et al. 2006), the mean plasma concentration 

of F2‐IsoPs for the population as a whole was within the normal range for 

healthy humans (Milne, Sanchez et al. 2007) and just over quarter of the 

sample had levels exceeding the upper range value (35 pg/mL). In 

concordance with previous reports regarding Inuit of Nunavik (Belanger, 

Dewailly et al. 2006), our findings confirm that Hg presence in the traditional 

diet may not be of a major concern with respect to oxidative stress. Human 

studies have indicated that Hg exposure is associated with an up‐regulation 

in antioxidant activities (Ralston and Raymond 2010); however, the capacity 

of the antioxidant defense system to prevent Hg‐induced oxidative stress 

appears to vary according the type of exposure. High occupational Hg 

exposure in mine workers in China has been associated with increased 

oxidative DNA damage and higher serum malondialdehyde concentrations 

(Chen, Qu et al. 2005) despite a concomitant increased expression of 

selenoproteins such as GSH‐peroxidase (Px) and selenoprotein P (Chen, Qu et 

al. 2005). In contrast, the Inuit from Nunavik and sports fisherman from 

James Bay in Québec exposed to high dietary Hg exposure showed no adverse 

effects of Hg on plasma oxidized LDL content as increased activity of blood 

GSH redox cycle components, including GSH‐Px was observed (Chen, Qu et al. 

2005; Belanger, Mirault et al. 2008). Despite the absence of Hg‐induced effect 

on oxidized LDL in the latter two populations, a major rise in the ubiquinone‐

10 to ubiquinone‐10‐CoQ10 total redox ratio was observed that is suggestive 

of oxidative stress. The biological significance of the above result is unclear in 

view of the lack of an observed increase in whole body oxidative stress in the 

Inuit population shown in the present study. 

 

Page 102: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

82 

The observation of a positive association of Hg with F2‐IsoPs only when 

tissue Hg was considered in the form of the Hg:Se ratio is novel since human 

studies have not evaluated previously the interaction of tissue Hg and Se on 

plasma IsoPs. A lack of relationship between Hg and plasma F2‐IsoPs and 

other lipid peroxidation biomarkers has been previously reported in a group 

of premenopausal women with low blood Hg concentrations {1.10 µg/L 

(interquartile .58‐2.0)} but tissue Se was not evaluated (Pollack, Schisterman 

et al. 2012). In further support of the interactive relationship of Hg and Se on 

oxidative stress, we observed that Inuit at the two highest tertiles of plasma 

of Se were most protected from oxidative stress independent of other 

covariates that could influence Se status including tissue Hg, age, 

cardiometabolic risk factors, smoking and blood lipids. In that regard, it is 

noteworthy that the Inuit at the third tertile of blood Se was also associated 

with the highest tissue Hg content, which signifies that high Se tissue content 

protected against Hg‐mediated oxidative stress. To our knowledge, this is the 

first human study to demonstrate protective effects of tissue Se status on 

oxidative stress status in relation to MeHg exposure. The above findings 

coincide with experimental animal studies showing that the co‐presence of 

both Se and Hg within the same food matrix minimizes Hg‐induced oxidative 

stress (Ralston and Raymond 2010). The modulation of Hg‐mediated 

induction of F2‐IsoPs by tissue Se is also consistent with recent observations 

that Se supplementation prevented the increase in urinary F2‐IsoPs induced 

by dietary MeHg exposure in rats (Jin, Hidiroglou et al. 2012). Although Hg 

and Se co‐accumulate in tissues, the mechanisms of their interaction are still 

poorly understood. As oxidative stress is a major mechanism for Hg toxicity, 

direct protection could be obtained increased levels of antioxidative 

selenoproteins.  Additionally, Se can provide protection by affecting the 

kinetics and metabolism of Hg. In one small‐randomized trial, Seppanen et al. 

(Seppanen, Soininen et al. 2004) found that Se supplementation in a Finnish 

cohort with low Se intakes reduced hair Hg levels by one third over four 

months.  Li et al. (Li, Feng et al. 2008) showed that when five volunteers from 

Page 103: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

83 

Wanshan Hg‐mining area were supplemented with Se‐enriched yeast for 

three months, an increased urinary Hg excretion was observed.  

 

Although both IsoFs and F2‐IsoPs were positively associated with the tissue 

Hg:Se ratio in our study, only IsoFs and the IsoF: F2‐IsoPs ratio were 

positively associated with tissue Hg content alone. The latter finding could be 

explainable by observations that the ratio of IsoFs to F2‐IsoPs reflects 

ambient oxygen concentrations within the environment in which lipid 

peroxidation occurs (Fessel and Jackson Roberts 2005). Thus, as ambient 

oxygen concentrations increase as a result of mitochondrial disruption, the 

ratio is skewed toward IsoFs formation and away from F2‐IsoPs production 

(Fessel and Jackson Roberts 2005). In that regard, impaired mitochondrial 

oxygen consumption has been noted upon Hg exposure (Houston 2011), 

which has been related to altered structural integrity of the mitochondrial 

inner membrane (Lund, Miller et al. 1991). Addition of Hg to mitochondria 

isolated from rat kidneys showed a dose‐related depolarization of the inner 

mitochondrial membrane resulting in increased hydrogen peroxide 

formation, GSH depletion and the formation of thiobarbituric acid reactive 

substances (Lund, Miller et al. 1993). In vitro oxidative damage to 

mitochondria from Hg exposure has also been observed in several other 

tissues including myocardial tissues (Seppanen, Soininen et al. 2004). 

Further population studies are needed to verify whether the causal 

association of tissue Hg with a relative increase in IsoFs production can be 

supported towards measurement of IsoFs as a sensitive biomarker of Hg 

exposure.  

 

Recent concerns have been raised that the high Hg content found in the 

Northern traditional food may contribute to the development of 

cardiometabolic disorders (Fontaine, Dewailly et al. 2008; Valera, Dewailly et 

al. 2008). We have previously demonstrated that oxidative stress in the Inuit 

is related to obesity‐induced inflammation and F2‐IsoPs and IsoFs were both 

Page 104: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

84 

related significantly to systolic blood pressure (SBP) and CRP (Alkazemi, 

Egeland et al. 2012). An interesting finding that emerged from the present 

study was that the relationship between plasma IsoPs with either SBP or CRP 

did not persist in the multivariate analyses when accounting for either Se or 

Hg. The above results imply that the relationship of F2‐IsoPs and IsoFs with 

either CRP or SBP in the Inuit population is Se and Hg co‐dependent and is 

also suggestive of protective effects of Se on cardiometabolic disturbances 

associated with IsoPs.  We speculate that the latter observation is related to 

the antioxidative and anti‐inflammatory properties of the different GSH‐Pxs 

(Alissa, Bahijri et al. 2003) that could be induced by the high tissue content of 

Se seen in this study.  Further, Se may inhibit the activation of nuclear factor‐

κB by modulation of selenoprotein gene expression (Kretz‐Remy and Arrigo 

2001) that, in turn, impedes the transactivation of genes that encode pro‐

inflammatory cytokines (Kretz‐Remy and Arrigo 2001). In addition, dietary 

Se may inhibit the biotransformation of arachidonic acid towards the 

formation of prostaglandins and thromboxanes that promote inflammation 

(Hong, Li et al. 1989)  

 

Our results differ from Valera et al. (Valera, Dewailly et al. 2009) who showed 

a significant positive correlation between blood Hg concentrations and both 

SBP and pulse pressure in Inuit adults from Nunavik, after considering the 

confounding effects Se, n3‐PUFAs, and other co‐related variables. To 

understand the differences in the two study findings, we constructed 

sensitivity analysis by using the same confounders used in Valera et al. 

(Valera, Dewailly et al. 2009) including n‐3 PUFAs but we did not find SBP to 

be correlated with blood Hg, unless we included subjects presented with 

acute inflammation (CRP ≥ 10 mg/L). Thus, adjustment for CRP may have 

attenuated relationship between Hg and SBP. Also, our population had higher 

mean blood Hg concentrations compared to the cohort in Nunavik [90.75 

(78.95‐114.8) vs. 20.2 (46.6‐54.1) nmol/L] with comparable Se and n‐3 

Page 105: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

85 

PUFAs concentrations, which should have allowed us to detect any adverse 

effect of Hg in our cohort.  

 

The Inuit represent a homogenous population in terms of intake of Se and Hg 

primarily from traditional food sources; however, both Se and Hg 

concentrations were skewed in our subsample indicating there are many 

factors influencing their concentrations. Unlike the Nunavik studies 

(Belanger, Dewailly et al. 2006; Valera, Dewailly et al. 2009), Hg and Se were 

not highly correlated (r= .323, p<.001), which could indicate regional 

differences of traditional food consumed in terms of wild animals such as 

caribou as opposed to sea mammals. Factors shown to affect F2‐IsoPs such as 

n‐3 PUFAs (Nalsen, Vessby et al. 2006) did not correlate with either of the 

plasma IsoPs measured in this study and thus was not included in the further 

analyses.  While most Hg exposure among the Inuit is likely to be due to 

intake of MeHg from traditional foods, we did not separately examine 

different forms of Hg (inorganic, methyl), which may exert different effects 

on oxidative stress biomarkers. In addition, many other dietary factors that 

can further explain F2‐IsoPs variability were not included in this study, 

including plasma antioxidants such as α‐tocopherol, ascorbic acid, 

polyphenols and carotenoids. The nonlinear associations between Hg and Se 

across Se tertiles could be attributable to residual confounding resulting 

from not including other important constituents of traditional food. Thus, 

residual confounding from dietary consumption of various antioxidants 

components available in the survey season is also likely. Therefore, the 

plasma IsoPs may be more strongly correlated with Hg than we observed in 

our sample.  

 

To our knowledge, this is the first human study to report a relationship 

between tissue Hg and plasma F2‐IsoPs concentrations as new interactions 

were demonstrated between the speciated forms of IsoPs with respect to 

tissue Hg. Significantly, oxidative stress associated with Hg exposure was 

Page 106: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

86 

highly modulated by tissue Se status, which emphasizes the importance of 

concurrent tissue Se measurement for the assessment of Hg‐mediated 

oxidative stress.  We have also shown that measurement of Hg and Se can 

provided new insights with respect to quantifying risk of oxidative stress as a 

mechanistic link to the progression to CVD. More studies are needed to 

confirm our observations using larger sample sizes in order to perform more 

complex analyses dealing with Hg and Se interactions. 

 

   

Page 107: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

87 

Table 4.1 Characteristics of study population (n=233)     Mean (SEM) or 95%CI *  Min‐Max Se (µg/L)  356.12 (16.14), 

302.69  (281.84‐324.41) 

140‐1400 

Toenail‐Se (µg/g)  .99 (.02)  .39‐3.51 Hg (µg/L)  28.8 (1.96), 

18.15  (15.79‐20.82) 

.39‐200 

Hg: Sea  .50 (.13)  ‐.19‐1.02 F2‐IsoPs (pg/ml)a  27.35(25.73‐28.64)  6.03‐81.28 IsoFs (pg/ml)a  20.81 (18.86‐22.96)  .50‐173.78 IsoFs:F2‐IsoPs  .92 (.89‐.95)  .24‐1.45 Body Mass Index  27.78 (.38)   Waist Circumference (CM)  92.43 (.97)   

Body Fat %  29.63 (.71)   SBP  117.36 (1.13)   Diastolic Blood Pressure  76.54 (.73)   Total‐Cholesterol  5.02 (.08)   LDL‐C  2.92 (.07)   HDL‐C  1.47 (.03)   Triglycerides  1.44 (0.72)   Fasting Glucose  4.97 (.04)   CRPb  1.66 (.02)   a. skewed data were log‐transformed to be able to use parametric tests,  b. data with values less than one were normalized by log‐transforming after the addition of one.  * for both a and b geometric means and 95th CIs are presented.           

Page 108: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

88 

 Table 4.2 Bivariate correlation between plasma IsoPs, Se and Hg  Pearson correlations    F2‐IsoPs  IsoFs  IsoFs:F2 Se   r  ‐.186**  ‐.164*     p  .005  .014   

Toenail Se  r  ‐.146*       p  .044     

Hg  r    .288**  .269**   p    <.001  <.001 

Hg:Se   r    .340**  .294**   p    <.001  <.001 

CRP  r  .138*  .158*     p  .037  .016   

FG  r    .130  .115   p    .094  .082 *. Correlation is significant at the 0.05 level (2‐tailed).  **. Correlation is significant at the 0.01 level (2‐tailed).  

         

Page 109: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

89 

Table 4.3 Characteristics of 223 subjects according to tertiles of blood Se concentrations     T1<220 

Mean(95%CI) T2≥200 & <340 Mean(95%CI) 

T3 ≥340 Mean (95%CI) 

P‐trend overall 

n  72  77  78   Selenium  (µg/l) 

185.97 (181.46‐190.48)a 

258.18 (250.63‐265.73)b* 

609.87 (550.14‐669.60)b**,c** 

<.01** 

Toenail‐Se  (µg/g) 

.97 (.86‐1.08) 

1.00 (.93‐1.07) 

.99 (.94‐1.05) 

0.83 

Hg (µg/l) 

29.32 (21.87‐36.72) 

22.44 (15.92‐28.96)a 

35.47(27.62)b*  .026* 

Hg:Se  0.53 (.47‐.59)a 

0.45 (.41‐.50)b 

0.52 (.49‐.54) 

.037* 

F2‐IsoPs  (pg/ml) 

29.64 (26.75‐32.85)a 

27.54 (25.28‐30.22) 

24.11 (22.07‐26.34)b** 

<.01** 

IsoFs  (pg/ml) 

28.98  (24.46‐34.33)a 

17.53 (14.90‐20.63)b** 

18.14 (15.24‐21.60)b** 

<.01** 

IsoFs:F2‐IsoPs  1.00 (.95‐1.05)a 

.86 (.82‐.91)b** 

.91 (.86‐.97) b# 

<.01** 

Age  39.28 (35.90‐42.66)a 

38.25 (35.11‐41.38)a 

49.92 (46.44‐53.41)b** 

<.01** 

BMI  28.37 (26.91‐29.84) 

26.90 (25.65‐28.15) 

28.07 (26.82‐29.33) 

0.25 

WC  94.22 (90.65‐97.80) 

90.07 (86.93‐93.21) 

93.33 (89.84‐96.81) 

0.20 

BF%  30.94 (28.54‐33.34) 

27.87 (25.38‐30.37) 

30.04 (27.54‐32.55) 

0.19 

SBP  116.25 (111.90‐121.13) 

115.86 (112.52‐119.21) 

119.52 (115.44‐123.59) 

0.35 

DBP  76.52 (73.69‐79.35) 

76.85 (74.54‐79.17) 

76.29 (73.74‐78.85) 

0.94 

T‐Chol  4.73 (4.48‐4.98)a 

4.94 (4.71‐5.17) 

5.36 (5.07‐5.66)b** 

<.01** 

LDL‐C  2.63 (2.42‐2.85)a 

2.86 (2.66‐3.07) 

3.18 (2.92‐3.43)b** 

<.01** 

HDL‐C  1.44 (1.34‐1.54) 

1.47 (1.36‐1.58) 

1.53 (2.92‐3.43) 

0.48 

Triglycerides  1.44 (1.18‐1.70) 

1.34 (1.18‐1.50) 

1.50 (1.18‐1.81) 

0.68 

Fasting Glucose 

4.88 (4.74‐5.03) 

4.90 (4.73‐5.05) 

5.12 (4.96‐5.27) 

.049* 

CRP  1.83 (1.46‐2.26) 

1.42 (1.14‐1.74) 

1.77 (1.43‐2.18) 

0.19 

1‐way ANOVA with Bonferroni adjusted multiple comparisons where by the mean difference is significant at .05 level. *. significant at the 0.05 level,  **.  significant at the 0.01 level, # trend at p>0.05 and p≤0.07.   

Page 110: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

90 

Table 4.4 GLM adjusted selenium tertiles for plasma IsoPs concentrations          

 

T1  s‐Se <220 Mean (95%CI) 

T2 s‐Se 200 & <340 Mean (95%CI) 

T3 s‐Se 340 Mean (95%CI) 

F‐test Effect of tertiles 

Adjusted for: age, gender, WC, current smoking 

n  60  70  72 F  (p‐value) 

F2‐IsoPs  (pg/ml) 

29.11a (26.30‐32.21) 

28.31 (25.76‐31.19) 

24.21b* (21.93‐26.73) 

3.538 (.035) 

IsoFs  (pg/ml) 

27.54a (22.86‐33.27) 

19.14b* (16.07‐22.80) 

17.18b** (14.35‐20.56) 

6.890 (.001) 

IsoFs:F2‐IsoPs .99a (.94‐1.05) 

.88b* (.83‐ .94) 

.90 (.84‐.95) 

4.416 (.013) 

Adjusted for age, gender, WC, current smoking, LDL, FG, and Mercury 

n  59  68  70 F  (p‐value) 

F2‐IsoPs  (pg/ml) 

29.04a (26.24‐32.21) 

28.91 (26.24‐31.77) 

24.10b* (21.82‐26.55) 

4.12 (.018) 

IsoFs  (pg/ml) 

26.98a (22.59‐32.14) 

19.82b* (16.83‐23.39) 

17.14b** (14.45‐20.28) 

6.678 (.002) 

IsoFs:F2‐IsoPs .99a (.93‐1.04) 

.89 b* (.84‐.94) 

.90 (.84‐.95) 

3.65 (.028) 

1‐way ANOVA with Bonferroni adjusted multiple comparisons where by the mean difference is significant at .05 level. *. significant at the 0.05 level,  **. significant at the 0.01 leve.     

Page 111: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

91 

Table 4.5a‐d  Multivariate associations showing the regression coefficient (β) of plasma IsoPs concentrations    Stepwise Regression 

 F2‐IsoPs 

β (SE) IsoFs 

β (SE) IsoF:F2‐IsoPs β (SE) 

Model (a)  Constant  1.449 (.16)  1.264 (.28)  .664 (.10) 

Independent Variables: 

Se  ‐.138(.05)*  ‐.238 (.02)*  NS 

WC  .003(.001)**  .007 (.002)**  .003(.001)** 

Sex  .052(.63)**     

R2  .104  .121  .038 

F   7.13**  12.75**  7.31** 

Model (b)  Constant  1.16 (.09)  .55 (.15)  .528 (.11) 

Independent Variables: 

Mercury  NS  .222(.050)**  .118(.03)** 

WC  .003 (.001)**  .007 (.002)**  .003 (.03)* 

Sex  .054 (.03)*     

Age  ‐.002 (.001)**  ‐.003 (.002)*   

R2  .101  .182  .102 

F   6.90 **  13.73 **  10.56** 

Model (c)  Constant  1.25(.10)  .68 (.15)  .64 (.111) 

Independent Variables: 

Toenail Se  ‐.096 (.04)*  NS  NS 

WC  .003(.001)**  .007(.002)**  .003 (.001)* 

Gender  .059 (.03)*     

Age  ‐.002(.001)*     

R2  .13  .09   .04 

F  5.99 **  17.09**   6.53 * 

Model (d)  Constant  1.12 (.09)  .46 (.15)  .52(.11) 

Independent Variables: 

Hg:Se  .15 (.07)*  .56 (.11)**  .32(.08)** 

WC  .003(.001)**  .006(.002)**  .003(.001)* 

sex  .053 (.07)*     

Age  ‐.003(.001)**     

R2  .12  .19  .12 

F   6.51**   22.22**  12.14** 

In all models independent variables included: WC, sex, age, smoking, alcohol, DM or fasting glucose  HTN or SBP, Lipidemia or T‐Chol on a continuos scale.  

Page 112: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

92 

BRIDGE 3 

We established the association of Se in the protection against Hg‐induced 

oxidative stress in the Inuit. However, through exploratory analysis we 

determined that n‐3 PUFAs did not appear to modulate the Se‐mediated 

protective effects. The high n‐3 PUFA diet of the Inuit, however, could 

engender increased biosynthesis of F3‐IsoPs. These latter IsoPs are oxidized 

products of EPA that could exert cardioprotective effects since these 

products are implicated in animal studies towards protection against 

inflammation associated with F2‐IsoPs. In the third manuscript our aim was 

to elucidate further the role of n3‐PUFAs in protection against inflammation 

and oxidative stress as mediated by F3‐IsoPs.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 113: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

93 

CHAPTER 5: MANUSCRIPT 3 

 

Novel eicosapentaenoic acid‐derived F3‐isoprostanes as biomarkers of lipid 

peroxidation in the Canadian Inuit population 

 

Dalal Alkazemi1,2, Grace Egeland1,2, L. Jackson Roberts II3, H.M. Chan4, Stan1 

Kubow 

Authors affiliations: 1School of Dietetics and Human Nutrition, McGill University, 21,111 

Lakeshore Road, Ste‐Anne‐de‐Bellevue, QC H9X3V9, Canada 2Centre for Indigenous Peoples’ Nutrition and Environment (CINE), McGill 

University, 21,111 Lakeshore Road, Ste‐Anne‐de‐Bellevue, QC  H9X 3V9 3Department of Pharmacology and Medicine, 522 RRB, Vanderbilt University, 

Nashville, YN 37232‐6602, USA 4Center for Advanced Research in Environmental Genomics, University of 

Ottawa, 30 Marie Curie, Ottawa, ON K1N 6N5, Canada 

 

Corresponding Author: Stan Kubow, PhD 

Corresponding Author’s Information: School of Dietetics and Human 

Nutrition,  

McGill University, 21,111 Lakeshore, Ste‐Anne‐de‐Bellevue, Quebec H9X3V9, 

Canada.  

Email: [email protected] 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 114: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

94 

5.1 Abstract: 

Objectives: The aim of this study was to evaluate plasma F3‐isoprostanes 

(F3‐IsoPs) as a biomarker of oxidative stress in Inuit adults relative to 

previously measured the gold standard indicator of in vivo oxidative stress, 

F2‐isoprostanes (F2‐isoPs), an important risk factor for cardiovascular 

disease. We examined the relationship between concentrations of plasma F2‐

IsoPs, F3‐IsoPs and dietary constituents in the Inuit diet, namely n‐3 and n‐6 

PUFAs, selenium (Se), mercury (Hg), polychlorinated biphenyls (PCBs), and 

various cardiometabolic risk factors. Materials and Methods: Cross‐

sectional study using a subsample of a population‐based survey conducted in 

the summer and fall 2007 and 2008 in 36 Canadian Arctic Inuit Communities. 

Subjects included a random subset (n=233) of the total study population 

(n=2595) with a mean age 42.56 ± 15.39 yr and body mass index 27.78 ± 

5.65 kg/m2. Mean plasma F2‐IsoPs was 27.31 (95%CI 25.73‐28.64, µg/mL) 

and F3‐IsoPs 3.71 (3.23‐4.23, µg/mL). Plasma levels of and F3‐IsoPs, products 

of lipid peroxidation, were determined by gas chromatography/negative ion 

chemical ionization/mass spectrometry and their relationships to n‐3 and n‐

6 PUFAs, whole blood Se and Hg, toenail Se, and PCBs were assessed by 

multivariate analyses. Results: Plasma F3‐IsoPs was positively correlated F2‐

IsoPs (r=.191, p=.01), blood Se (r=.276, p<.001), blood Hg (r=.358, p<.001), 

and was inversely correlated with toenail Se (r=‐.215, p=.008). In addition, 

F3‐IsoPs positively correlated with all of congeners of PCBs measured 

(p<.001); however, this was not associated with any metabolic measures 

including blood lipids, CRP, blood pressure, or fasting glucose. F3‐IsoPs 

concentrations was significantly predicted by Hg (β=.193, p=.004), smoking 

(β= ‐.146, p=.026), and C20:5n‐3 (β=.067, p=.005) (R2=.283).  When toenail Se 

was included in the model, the F3‐IsoPs relationship to n‐3 PUFAs did not 

persist, and the final correlates of F3‐IsoPs in the model were Hg (β=1.034, 

p<.001), Se (β=‐.857, p<.001), PCB no.153 (β=‐.147, p=.028), and waist 

circumference (β=.004, p=.029) (R2=.666). Conclusions: Plasma F3‐IsoPs is a 

quantifiable oxidative stress biomarker in the Inuit because of their diet rich 

Page 115: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

95 

in C20:5n‐3. Our findings indicate that environmental contaminants are 

associated with plasma F3‐IsoPs and that F3‐IsoPs provide a mechanistic 

explanation to the Inuit protection against oxidative stress.  

 

5.2 Introduction: 

Numerous epidemiological and interventional studies have shown that 

regular consumption of fish containing a rich content of the n‐3 

polyunsaturated fatty acids (PUFA) eicosapentaenoic (EPA, C20:5n3) and 

docosahexaenoic (DHA, C22:6n3) reduces cardiovascular risk and mortality 

(He, Song et al. 2004; Konig, Bouzan et al. 2005). Several traditional and non‐

conventional cardiovascular risk factors are influenced favorably by n‐3 

PUFAs intake including triglyceride levels (Harris, Lu et al. 1997), 

arrhythmias and thrombosis (Cheng and Santoni 2008), pro‐inflammatory 

eicosanoids, and endothelial function (Lopez‐Garcia, Schulze et al. 2004). It is 

well established that the 3‐, 5‐series eicosanoids derived from EPA are less 

biologically active or inactive as compared with the 2‐, 4‐series eicosanoids 

generated from the n‐6 PUFA arachidonic acid (AA) and thus are considered 

as less inflammatory (Davis, Gao et al. 2006). Additionally, there is indication 

that as EPA is highly unsaturated, it can readily undergo oxidation to several 

bioactive compounds that may exert cardioprotective properties (Sethi 2002; 

Hong, Gronert et al. 2003). In that regard, F3‐Isoprostanes (F3‐IsoPs), formed 

from free radical‐induced peroxidation of EPA, may exert anti‐atherogenic 

and anti‐inflammatory effects by acting as competitive inhibitors of 

cyclooxygenase, reducing the production of the pro‐inflammatory 2‐series 

prostaglandins and thromboxane generated from AA (Gao, Yin et al. 2006). 

Also, oxidized EPA, but not native EPA, significantly inhibits human 

neutrophil and monocyte adhesion to endothelial cells, which are linked to 

the development of atherosclerosis and inflammation (Sethi 2002). Dietary 

EPA may also diminish the formation of proinflammatory F2‐isoprostane (F2‐

IsoPs) derived from n‐6 PUFAs by channeling the free radical pathway away 

from F2‐IsoPs. Mice receiving EPA supplementation showed markedly 

Page 116: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

96 

increased heart tissue levels of F3‐IsoPs together with reduced levels of the 

proinflammatory F2‐IsoPs by up to 64% (Davis, Gao et al. 2006); however, no 

human studies to date have demonstrated a relationship between F2‐IsoPs 

and F3‐IsoPs production. 

 

The Inuit diet is high in n3 PUFAs, which is thought to contribute to the 

historically low prevalence of chronic diseases in this population (Dewailly, 

Blanchet et al. 2001). In recent years, however, a shift away from the 

traditional diet toward an increasingly Western‐style based diet has been 

observed that could increase the burden of chronic diseases including 

obesity, cardiovascular disease, and type 2 diabetes (Bjerregaard, Jorgensen 

et al. 2007; Chateau‐Degat, Dewailly et al. 2011). The health benefits of the 

traditional Inuit diet are complicated by presence of pro‐oxidant 

contaminants such as methylmercury and polychlorinated biphenyls (PCBs), 

which could be partly counteracted by the high n‐3 PUFAs and selenium (Se) 

intake of the Inuit (Grotto, Valentini et al. 2011; Park and Mozaffarian 2010). 

Also, an adaptive response to oxidative stress induced by PCBs and MeHg has 

been suggested by higher blood levels of Se, glutathione peroxidase, 

glutathione reductase and ubiquinol in Inuit from Nunavik (Belanger, 

Dewailly et al. 2006; Belanger, Mirault et al. 2008). Further, we demonstrated 

that Inuit were protected against oxidative stress as assessed by plasma F2‐

IsoPs (Alkazemi, Egeland et al. 2012). Moreover, plasma levels of the 

isoprostane species, isofurans, were inversely related to the presence of 

selenium, indicating protective effects of Se intake from traditional Inuit 

foods against mercury (Hg)‐induced oxidative stress (Alkazemi, Egeland et al. 

2012). 

 

Previous studies have highlighted a generational gap with traditional food 

use, i.e., the elderly consume more traditional foods compared to the younger 

generation (Zhou, Kubow et al. 2011). With the current trend of decreased 

consumption of traditional foods in the younger generation, it is important to 

Page 117: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

97 

examine the impact of such dietary change as assessed via fatty acid profiles 

and oxidative stress parameters. We hypothesized that a decline in 

traditional food intake observed between age groups (young Inuit <40 vs. 

over 40 yrs) would be exhibited by increased levels of oxidative stress and an 

altered red blood cell membrane fatty acid composition that reflects the shift 

in the specific fatty acid composition of the diet.  The objectives of the 

present study were to: (a) determine F3‐IsoPs level and its relationship to F2‐

IsoPs and its relationship to metabolic and dietary parameters; (b) to 

investigate the association between red blood cell fatty acid composition and 

F2‐IsoPs and F3‐IsoPs; (c) to compare the two age categories (younger than 

40 yrs vs. older) metabolic and lipid profile in relation to plasma 

isoprostanes. 

 

5.3 Subjects and Methods 

5.3.1 Subject recruitment 

The current study is based upon a random subsample of participants of a 

population‐based IPY Health Survey details of which are available elsewhere 

(Egeland, Cao et al. 2011). In brief, a cross‐sectional survey was conducted in 

the summer and fall 2007 and 2008 for 33 coastal communities and for three 

non‐coastal communities representing all communities in Inuvialuit 

Settlement Region (ISR, Northwest Territories), Nunavut and Nunatsiavut 

Region (Northern Labrador). Trained interviewers and nurse staff collected 

information on subjects’ dietary habits, physical activity, psychosocial 

factors, medical history, blood pressure, anthropometric indices, fasting 

lipids, and various clinical indices. Fasting blood samples were prepared and 

stored at ‐ 80°C for future analyses. Territorial research licenses were 

obtained and the Ethical Review Board of the McGill University Faculty of 

Medicine approved the study. Informed consent was obtained from all 

participants prior to enrollment. 

 

 

Page 118: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

98 

5.3.2 Anthropometric, physiologic measures and definitions  

Height, weight, and waist circumference (WC) and blood pressure were 

measured during clinical session, performed by trained research nurse 

according to the same standard protocol in survey as previously reported 

(Egeland, Cao et al. 2011). A body mass index (BMI) of 25.0–29.9 kg/m2 was 

considered overweight, and a BMI of 30 kg/m2 or greater was considered 

obese.  

 

5.3.3 Laboratory methods   

Fasting serum total cholesterol (T‐chol), high‐density lipoprotein (HDL) 

cholesterol and triglycerides were determined using enzymatic colorimetric 

tests and low‐density lipoprotein cholesterol (LDL‐C) was calculated by 

Nutrasource Diagnostics, Guelph, Ont. (Life Laboratories–Gamma Dynacare. 

Serum high sensitivity (hs)‐CRP concentration was determined using 

immunoturbidimetric assay with SYNCHRON® High Sensitivity CRPH 

reagent in conjunction with SYNCHRON® Systems CAL 5 Plus (Beckman 

Coulter Inc., Fullerton, CA, USA) in CINE at McGill University. 

 

5.3.4 Fatty acid analysis  

Blood concentrations of fatty acids were determined in erythrocyte 

membrane by gas‐liquid chromatography (Lipid Analytical Laboratories Inc, 

Guelph, Canada). Fatty acid composition of red blood cells was determined 

based on previous studies (Dewailly, et al., 2001)(Stark & Holub, 2004). 

Lipids were extracted from the blood samples according to the method of 

Folch et al. (Folch, et al., 1957). The fatty acid methyl esters were prepared by 

the method of Morrison and Smith (Morrison & Smith, 1964) and were 

analyzed on a Varian 2400 gas‐liquid chromatograph (Palo Alto, CA) with a 

60‐metre DB‐23 capillary column (0.32 mm internal diameter).  

 

 

 

Page 119: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

99 

5.3.5 Analysis of PCBs 

Analysis of PCBs was performed at the laboratory of the Centre de 

Toxicologie du Quebec, Canada, which is accredited by the Canadian 

Association for Environmental Analytical Laboratories. Sixteen PCB 

congeners [International Union for Pure and Applied chemistry; IUPAC) no. 

28, 52, 99, 101, 105, 118, 128, 138, 153, 156, 163, 170, 180, 183, 187, and 

Aroclor 1260 were measured in the purified extracts with an HP 5890 high 

resolution GC equipped with dual capillary columns (HP Ultra I and Ultra II) 

and dual Ni‐63 electron capture detectors (Hewlett‐Packard. Palo Alto, CA, 

USA). PCBs were reported on a standardized lipid‐adjusted basis when 

relying on blood specimens for quantifying concentration of lipophilic 

environmental contaminants [Phillips, 1989]. Estimates of total serum lipids 

were calculated by the following formula: Total lipids = 0.9+1.3*(cholesterol 

+triglycerides) (Rylander, Nilsson‐Ehle et al. 2006). Lipids were measured 

using the standard enzymatic procedures explained above.  

 

5.3.6 Plasma analysis of isoprostanes  

Plasma samples were prepared from blood samples and stored at ‐80°C until 

time of analysis.  Purification, derivatization, and analysis of F2‐IsoPs and F3‐

IsoPs by stable isotope dilution gas chromatography/negative ion chemical 

ionization mass spectrometry (GC/NICI/MS) were performed as previously 

described (Milne, Yin et al. 2007).  An Agilent 5973 Mass Spectrometer 

coupled to an Agilent 6890N Gas Chromatograph using a 15 mDB 1701 GC 

column was utilized with an inlet temperature of 260°C. The helium carrier 

gas flow rate was 2 ml/min. For sample injection, the GC oven was 

programmed to run from 190 to 300°C at 20°C/min for 9 min. Selective ion 

GC/NICI/MS monitoring was 569 m/z for F2‐IsoPs, 567 m/z for F3‐IsoPs, and 

573 m/z for the internal standard [2H4] 15‐F2t‐IsoP.  Values are expressed in 

picograms per milliliter of plasma. The precision of the assay is ± 6% and the 

accuracy is 96%.  

 

Page 120: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

100 

5.3.7 Statistical analysis 

Anthropometrics, clinical, and biochemical measures for all subjects were 

reported as mean ± SEM. Prevalence’s of preexisting medical conditions were 

determined based on self‐reports and/or medication intake for the existing 

condition. All variables were treated on a continuous scale in statistical 

analyses. Skewed variables were logarithmically transformed.  Results were 

described as geometric mean ± 95% CI for log‐transformed data. Fatty acid 

content in erythrocyte membrane was expressed as a percentage of total 

fatty acids. n‐3 PUFAs, n‐6 PUFAs were calculated by summing the 

concentrations of individual fatty acids from the same class if they were 

detectable and the ratio between the two parameters was calculated. Fatty 

acid data are presented as mean and 95% CI. The plasma levels of F2‐IsoPs 

and F3‐IsoPs were compared using Student’s t test between the two age 

groups (< and ≥ 40 yrs). Plasma F2‐IsoPs and F3‐IsoPs, and the ratio of F2:F3, 

and fatty acid concentrations, as a percent of total fatty acids were evaluated 

by two age categories using age 40 yrs as a cutoff point. Correlation analysis 

was performed using Pearson’s correlation analysis to assess the relationship 

between plasma concentrations of measures of oxidative stress (F2‐IsoPs and 

F3‐IsoPs) and other study parameters including obesity measures and 

cardiovascular risk factors. Partial correlation analysis was performed 

accounting for age, sex and WC; and for total lipids, mercury and selenium. 

All p‐values were two tailed, and p< 0.05 was considered significant for all 

tests performed.  To estimate final predictors of the individual biomarkers 

variability and examine the influence of confounding variables, multivariate 

analysis with stepwise regression was used. For the stepwise regression, a α‐

value of 0.05 was used to exclude variables that had little or no influence on 

the biomarker under analysis. All statistical analysis was performed using 

SPSS version 13.0 software (SPSS Inc., Chicago, IL). 

 

 

 

Page 121: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

101 

5.4 Results 

The current study is based on 294 subjects aged 18 yrs and older chosen 

randomly from the IPY Inuit Health Survey from which specimens were 

available for full analysis. Subjects with CRP ≥ 10 mg/L (n=60) were excluded 

in the current study sample of 234 subjects. In addition, one outlier with f2‐

IsoPs levels with much lower levels than the lower limit of 95% CI was also 

excluded decreasing the sample size to 233 subjects. The mean age of the 

participants was 42.6 ±15.4 yrs. The study sample characteristics and mean 

levels of F2‐IsoPs and F3‐IsoPs and their ratio F2:F3‐IsoPs are presented in 

Table 1, as previously reported to be within normal range (Alkazemi et al., 

2012). Sixty‐six subjects (28.3%) of our population subsample had plasma 

F2‐IsoPs levels greater ≥ 35 pg/ml, which is considered to be the upper value 

in the range for normal human plasma levels (30 ±5 pg/ml) [31]. Of the 233 

participants, (56% women), mean BMI was 27.78 kg/m2; 33.5% were 

overweight and 30.4% were obese. Based on medical histories of participants 

the prevalence was 5.7% for diabetes, 28.6% for hypertension, 13.7%, for 

dyslipidemia, 8.5% for cancer, 5.3% for episodes of heart attack and 3.1% for 

stroke. Seventy percent of participants were current smokers with 41.8% of 

smokers reporting >10 cigarettes/day and 65% of all participants reported 

drinking alcohol in the past year. Of the 294 individuals available for 

analyses, CRP was elevated (≥10 mg/L) for 20.8%.  All data presented 

represent 233 individuals with CRP < 10 mg/L.   

 

5.4.1 F3‐IsoPs relationship to F2‐IsoPs, Se, and contaminants  

The assessment of the relationship between the various variables using 

Pearson’s correlations showed that F3‐IsoPs was positively correlated F2‐

IsoPs (r=.191, p=.01). Furthermore, F3‐IsoPs, similarly to F2‐IsoPs [Se (r=‐

.186, p=.005)], was inversely correlated with toenail Se (r=‐.215, p=.008). 

Further, F3‐IsoPs remained inversely correlated to toenail Se even after 

partial correction for age, gender, and waist (r=.225, p<.001),  a relationship 

to long‐term antioxidant status similarly observed with F2‐IsoPs (r=.164, 

Page 122: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

102 

p=.047). In terms of blood Se, F3‐IsoPs relationship was the opposite to that 

observed with F2‐IsoPs [toenail Se (r=‐.146, p=.044)], as it was positively 

correlated with Se (r=.276, p<.001). In terms of contaminants, F3‐IsoPs was 

positively correlated with Hg (r=.358, p<.001), and with Hg:Se (r=.305, 

p<.001). The ratio of F2‐IsoPs:F3‐IsoPs was highly correlated to F3‐IsoPs(r= ‐

.809, p<.001) which indicates that it was modulated by F3‐IsoPs. F3‐IsoPs was 

positively associated with age (r=.251, p=.001); however, not associated with 

any metabolic measures including blood lipids, CRP, blood pressure, or 

fasting glucose.  

 

5.4.2 IsoPs and PCBs 

Concentrations of the 16 PCBs measured in plasma samples from the 233 

subjects are shown in Table 2. Our population levels of PCBs exposure were 

found less than half of the levels reported in Nunavik (Belanger, Dewailly et 

al. 2006). This could be due to regional difference indicating less reliance on 

traditional foods and variations in the proportions of in‐land and coastal 

communities covered in both surveys (Zhou, Kubow et al. 2011). The most 

prominent congeners were Aroclor and no.153. F3‐IsoPs positively correlated 

with all of congeners of PCBs measured, however when correlations were 

adjusted for age, gender and weight circumference (WC) or % body fat (BF), 

they did not persist (data not shown).  

 

5.4.3 IsoPs and relative erythrocyte fatty acid concentrations 

With regards to the fatty acids, F3‐IsoPs was positively associated with total 

n‐3 PUFAs (r=.269, p<.001), and positively to the ratio of n‐3:n‐6 (r=.262, 

p<.001) whereas F2‐IsoPs correlated negatively with n‐3 PUFAs (r=‐.138, 

p=.036), and with n‐3:n‐6 (r=‐.184, p=.005). F3‐IsoPs was negatively 

correlated with AA: EPA (r=‐.329, p<.001) and the ratio F2‐IsoPs:F3‐IsoPs was 

positively correlated with AA:EPA (r=.357, p<.001); however, F2‐IsoPs was 

not associated with AA:EPA. Further correlational analysis performed with 

individuals fatty acids revealed that F3‐IsoPs was correlated positively with 

Page 123: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

103 

C20:5n‐3 (r=.355, p<.001), C22:6n‐3 (r=.218, p=.003); and negatively to 

C20:0 (r=‐.232, p=.002); and C20:2n‐6 (r=‐.246, p=.001). F2‐IsoPs were 

positively correlated to C16:0 (r=.132, p=.046) and C16:1 (r=.150, p=.023) 

whereas F2‐IsoPs: F3‐IsoPs correlated positively with C16:1 (r=.148, p=.016), 

trans C16:1 (r=.197, p=.008), C18:0 (r=.212, p=.004), C20:0 (r=.229, p=.002), 

C20:2n‐6 (r=.198, p=.007) and correlated negatively with C20:5n‐3 (r=‐.365, 

p<.001). 

 

5.4.4 Comparison between n‐3 tertiles 

Participants were subgrouped into tertiles according to the relative total n‐3 

PUFAs concentrations of the entire group: <4.36%; ≥4.36% and ≤6.90%; and 

≥6.90% (Table 3) as the indicator of traditional food intake. For the 

remainder of the analysis the congener no.153 was used as a proxy measure 

for PCBs exposure, as it is a major component of environmental PCBs  

(Twaroski TP et al. 2001) and among our study population it was the highest 

in concentration (along with Aroclor); and found equally in all subjects tested 

positive. In addition, PCB 153 is a higher chlorinated biphenyl that induces 

cytochrome P450 and resists metabolism (Denomme et al. 1983). 

Contaminant levels in terms of Hg and the Hg:Se ratio were significantly 

higher  in the third and second tertiles in comparison to the first tertile 

whereas levels of PCB no. 153 was significantly (p<.001) higher in the third 

tertile in comparison of the two lower tertiles that were not different 

between each other. Even though Se level increased with increasing n‐3 

tertiles, the Hg:Se ratio also increased. F3‐IsoPs concentrations increased 

with increasing tertiles whereas F2‐IsoPs: F3‐IsoPs was lowest at the highest 

n‐3 tertile. In addition, monounsaturated fatty acids (MUFA), saturated fatty 

acid (SFA) and trans fatty acids (TFA) were all lowest levels at the two higher 

n‐3 tertiles. 

 

 

 

Page 124: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

104 

5.4.5 Comparison between age categories 

Student t‐test assessing the difference between the two age categories (< 40 

and ≥ 40 yrs) shows that the older Inuit had lower levels of F2‐IsoPs and 

lower F2‐IsoPs: F3‐IsoPs, and higher Hg, PCBs and a deregulated 

cardiometabolic profile evident by higher systolic blood pressure (SBP), 

fasting glucose (FG), T‐cholesterol, and LDL‐C (Table 4). In addition, older 

Inuit have higher F3‐IsoPs and n‐3 PUFAs and total PUFA intake. The younger 

Inuit show higher F2‐IsoPs concentrations and significantly higher AA:EPA 

and lower n‐3:n‐6. 

 

5.4.6 Final predictors of F3‐IsoPs 

Multivariate analyses presented in Table 9 shows that the variance of F3‐

IsoPs concentrations was significantly predicted by Hg (β=.193, p=.004), 

smoking (β= ‐.146, p=.026), and n‐3 (β=.019, p=.048), C20:5n‐3 (β=.067, 

p=.005), n‐6:n‐3 (β=‐.10, p=.039) and AA:EPA (β=‐.009, p=.035). F2:F3‐IsoPs 

final predictors were Hg, (β= ‐.812, p=.015), Se (β= ‐1.95, p=.015), AA:EPA 

(β= .056, p=.006), C20:5n‐3 (β=‐.365, p=.002) and smoking (β=.745, p=.025). 

When replaced toenail Se with blood Se in the multivariate model, the EPA or 

n‐3 PUFAs relationship to F3‐IsoPs did not persist; however, blood Hg 

(β=1.034, p<.001) and Se (β=‐.857, p<.001), PCB (no.153) (β=‐.147, p=.028) 

and waist  (β=.004, p=.029) became major correlates of F3‐IsoPs 

concentrations (R2= .666). 

 

5.5 Discussion 

This study is the first to report the presence of F3‐IsoPs in human plasma. 

The F3‐IsoPs species are a novel class of F2‐isoP‐like compounds formed from 

free radical‐induced peroxidation of EPA, the most abundant n‐3 PUFAs 

present in fish oils and the fatty tissues of marine mammals. F3‐IsoPs have 

previously only been observed in human urine or in the plasma of animals 

supplemented with high levels of fish oils (Song, Paschos et al. 2009). Recent 

human trials failed to observe F3‐IsoPs in plasma after supplementation with 

Page 125: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

105 

n‐3 PUFAs (Mas, Woodman et al. 2010), which could be related to very low 

baseline levels of EPA in animals and human tissues that may result in 

plasma F3‐IsoPs concentrations to be below the limit of detection (30 pg/g of 

tissue). The detection of F3‐IsoPs in the plasma of Inuit could be related to 

their relatively high intakes of n‐3 PUFAs as compared with other 

populations due to high consumption of marine mammals and fish (Muckle, 

Ayotte et al. 2001). In that respect, the maximum daily intake of EPA and 

DHA estimated from 24 h dietary recalls in Inuit populations has been 

reported to be as high as 34.8 g and food frequency questionnaires have 

shown mean annual daily intakes of EPA+DHA of 2.11 g (Dewailly, Blanchet 

et al. 2001). In the present study, the Inuit population had much higher 

erythrocyte n‐3 PUFAs concentrations (Table 1) than previously reported in 

whites (Leeson et al. 2002); however, this was at a lower range compared to 

Inuit from Nunavik {(mean ± SE: 6.05 ± .22, .18‐22.15) vs. (9.71± .23, 2.41‐

29.51) (Dewailly, Blanchet et al. 2001). Plasma F3‐IsoPs were detected in 

80% of our population sample, and were directly related to erythrocyte EPA 

concentrations, which accounted for 28% of total n‐3 (wt%).  Thus, the high 

cellular content of substrate likely allowed plasma F3‐IsoPs to be detectable.  

 

Because n‐3 PUFAs are highly unsaturated, there has been concern that their 

consumption at high levels might increase oxidative stress (McGrath, 

Brennan et al. 1996). There are indications, however, that increased 

formation of F3‐IsoPs from dietary n‐3 PUFAs may channel free radical‐

mediated oxidation away from n‐6 PUFA thereby interfering with the 

formation of the highly inflammatory F2‐IsoPs peroxidation product (Gao, Yin 

et al. 2006; Gao, Wang et al. 2007; Wada, DeLong et al. 2007).  

 

In support of this concept, Inuit with highest tertile of erythrocyte 

concentration of n‐3 PUFAs had the lowest plasma content of F2‐IsoPs:F3‐

IsoPs (Table 3).  Indeed, we have previously reported that plasma F2‐IsoPs 

concentrations in our Inuit population to be within normal ranges despite 

Page 126: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

106 

their relatively high intake of n‐3 PUFAs (Alkazemi, Egeland et al. 2012). 

Likewise, an assessment of urinary F2‐IsoPs demonstrated that consumption 

of either EPA or DHA by subjects with hypertension and type 2 diabetes 

reduced in vivo oxidant stress (Mori, Woodman et al. 2003; Barden, Mas et al. 

2011). In a double blind, randomized, placebo‐controlled study, 59 patients 

with type 2 diabetes were randomized to consume 4 g/day EPA, DHA, or 

olive oil for 6 weeks (Mori, Woodman et al. 2003). Excretion of F2‐IsoPs was 

reduced significantly by both EPA (19%) and DHA (20%) compared to olive 

oil, with no change in inflammatory markers (Mori, Woodman et al. 2003). 

Similarly, plasma F2‐IsoPs were reduced by 19% and 24% by EPA, and by 

23% and 14% by DHA in treated hypertensive, type 2 diabetic patients and 

hyperlipidemic men, respectively (Mas, Woodman et al. 2010). Despite the 

reduction in plasma and urinary F2‐IsoPs, however, plasma F3‐IsoPs were not 

detected in each of these studies, although Mas and colleagues employed GC‐

MS methodology similar to ours (Mas, Woodman et al. 2010). In addition, the 

observed decreases in F2‐IsoPs in the above studies were unrelated to 

changes in tissue content of EPA, DHA, AA, total n‐3 or n‐6 PUFAs (Mori, 

Woodman et al. 2003; Mas, Woodman et al. 2010; Barden, Mas et al. 2011). It 

has been suggested that the latter observations are due to changes in F2‐

IsoPs concentrations reflecting true reduction of oxidative stress rather than 

resulting from supply or a substrate (Mas, Woodman et al. 2010). In 

accordance with the above mentioned work, we also found that plasma F2‐

IsoPs were not related to erythrocyte fatty acid concentrations of any of the 

measured fatty acids including EPA, DHA, AA, total n‐3s or n‐6 PUFAs, and 

that F2‐IsoPs concentrations did not differ between the erythrocyte n‐3 

tertiles. Our data indicated, however, that F2‐IsoPs concentrations inversely 

correlated with n‐3 PUFAs and the n‐3: n‐6 ratio (p<.05) although this 

relationship did not persist after partial correction for age, sex and WC. 

Several animal studies have shown that supplementation of fish oil intake is 

associated with increased tissue F3‐IsoPs concentrations and suppression of 

the pro‐inflammatory F2‐IsoPs. Yin et al. (Yin, Liu et al. 2009) reported that 

Page 127: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

107 

fish oil intake suppressed F2‐IsoPs and increased F3‐IsoPs in lung tissue in a 

dose‐related manner in a murine model of ovalbumin‐induced lung 

inflammation. An increase in F3‐IsoPs and a decrease in F2‐IsoPs were 

demonstrated both in vitro and in vivo from heart tissues of mice fed EPA 

and administered CCI4 (Gao, Yin et al. 2006). 

 

In concordance to previously reported observations in northern native 

populations (Bjerregaard, Jorgensen et al. 2004; Kuhnlein, Receveur et al. 

2004; Nobmann, Ponce et al. 2005; Zhou, Kubow et al. 2011), our data also 

demonstrate that older Inuit had higher erythrocyte concentrations of n‐3 

PUFAs than younger Inuit, reflecting their higher intakes of traditional foods. 

Decreased intake of traditional foods among younger Inuit has been noted, 

especially consumption of marine mammals, due to greater availability of 

market foods in the communities (Blanchet, Dewailly et al. 2000). Despite 

older Inuit having a less favorable cardiometabolic profile (i.e., higher T‐

cholesterol, LDL‐C, FG, BF, and SBP), they appear to be protected against 

whole body oxidative stress as shown by lower F2‐IsoPs. Likewise, regardless 

of their higher blood concentrations of PCBs and Hg, older Inuit showed no 

enhanced whole body oxidative stress, this could be partly related to their 

higher Se status as shown via whole blood Se. In that regard, we have 

reported protective effects in the same cohort from their high Se intake 

against Hg‐mediated oxidative stress measured via plasma isofurans 

(Alkazemi, Egeland et al. 2012). Previous studies have reported increased 

oxidative stress in animals exposed to PCBs (Glauert, Tharappel et al. 2008). 

PCB–induced lipid peroxidation has been associated with decreased hepatic 

Se liver content and diminished SeGPx antioxidant activity (Twaroski, 

O'Brien et al. 2001; Tawroski et al. 2001). Since blood Se was positively and 

significantly associated with all PCBs (p<.001; data not shown), it is 

conceivable that the Inuit are protected from PCB‐induced lipid peroxidation 

by their high Se status. The higher F3‐IsoPs concentrations in older Inuit 

could also provide metabolic protection as several in vivo and in vitro studies 

Page 128: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

108 

have demonstrated that F3‐IsoPs exert anti‐inflammatory activities as 

opposed to the potent pro‐inflammatory effects of F2‐IsoPs (Davis, Gao et al. 

2006; Gao, Yin et al. 2006; Yin, Gao et al. 2007). Also, unlike F2‐IsoPs, F3‐IsoPs 

do not affect adversely platelet shape or aggregation (Pratico, Murphy et al. 

1997).  

 

A study limitation is that it appears that plasma F3‐IsoPs are highly 

modulated at the same level by the simultaneous presence of n‐3 PUFAs, Se, 

PCBs, and Hg in the food matrix.  Thus, these results should be interpreted 

with caution, as all the above variables were highly correlated to each other 

and at same level to F3‐IsoPs. The positive association of EPA to F3‐IsoPs is 

consistent with this substrate‐product relationship; however, the positive 

associations between F3‐IsoPs and PCBs, Hg or Se in the multivariate model 

may reflect associations of F3‐IsoPs to the common food source of EPA in the 

form of marine mammals (Butler Walker, Houseman et al. 2006). 

Alternatively, the consistent positive relationship of F3‐IsoPs to PCBs, Hg and 

WC might indicate that these pro‐inflammatory factors are promoting F3‐

IsoPs formation. Song et al. (2009) noted augmented excretion of F2‐IsoPs 

and F3‐IsoPs in human urine following an acute inflammatory stimulus 

induced by lipopolysaccharide treatment, indicating increased formation of 

both isoprostane isoforms in response to a pro‐inflammatory response. Thus, 

it is possible that F3‐IsoPs are indicative of chronic or acute exposure to 

inflammation and oxidative stress. More studies needed to determine the 

causal mechanisms for these observations. 

 

In summary, detection of F3‐IsoPs in human plasma was demonstrated for 

the first time, which can be related to the high erythrocyte EPA 

concentrations in Inuit who are regular consumers of n‐3 PUFAs‐rich 

seafood. Individuals with highest plasma concentrations of F3‐IsoPs also 

showed the lowest erythrocyte percent content of n‐6: n‐3, AA:EPA, 

saturated and trans fatty acids indicating higher consumption of traditional 

Page 129: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

109 

foods  and less market food intake. No difference in whole body oxidative 

stress was noted among the n‐3 tertiles, despite a notable and significant 

increase in plasma Hg and PCB concentrations in the highest tertile, which 

indicates protection against contaminant‐induced oxidative stress. Also, the 

elevated concentrations of F3‐IsoPs demonstrated in Inuit plasma could be a 

significant novel factor to be considered in future evaluations of the health 

benefits implicated with the traditional Inuit high n‐3 PUFAs diet. 

 

Page 130: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

110 

Table 5.1  Plasma concentrations of isoprostanes1 and relative concentrations of fatty acids2 of study population    N  Mean  95%CI 

F2‐IsoPs  230  27.31  25.73‐28.64 

F3‐IsoPs  184  3.71  3.23‐4.23 F2‐IsoPs: F3‐IsoPs  183  2.74  2.50‐2.97 Total n‐33  233  6.05  5.61‐6.48 EPA  233  1.51  1.36‐1.66 DHA  233  2.57  2.38‐2.76 EPA + DHA  233  4.07  3.77‐4.38 Total n‐64  233  24.95  24.12‐25.77 AA  233  7.88  7.47‐ 8.28 n‐3: n‐6  233  .25  .23‐.27 n‐6: n‐3  233  6.27  5.42‐7.11 AA: EPA  233  8.65  7.62‐9.68 Total PUFA (n‐3+ n‐6 series)  233  30.99  29.97‐32.01 SFA5  233  43.04  42.36‐43.72 MUFA6  233  24.60  24.20‐25.00 TFA7  233  1.37  1.28‐1.46 1. F2‐IsoPs, F2‐ isoprostanes; F3‐IsoPs, F3‐Isoprostanes 2. n‐3, omega‐3; n‐6, omega‐6; AA, arachidonic acid (20:4n‐6); EPA, eicosapentaenoic acid (20:5n‐3); MUFA, monounsaturated fatty acids; PUFA, polyunsaturated Fatty acids; SFA, Saturated fatty acids; TFA, trans fatty acids. 3. C18:3 + 18:4 + 20:3 + 20:4 + 20:5 + 22:5 + 22:6 4. C18:2 + 18:3+ 20:2 +20:3 + 20:4 + 22:2 +22:4 +22:5 5. C14:0 +16:0 + 17:0 +18:0 + 20:0 +22:0 + 24:0 6. C14:1 +16:1 +18:1 + 20:1 + 22:1 + 24:1 7. C16:1t + 18:1t + 18:2t        

    

Page 131: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

111 

Table 5.2 Plasma organochlorine concentrations (ug/L) and adjusted1 for total plasma lipids (ug/g lipids) of the study population    n  % Detected  Geometric 

Mean  (ug/L) 

95% CI  Geometric Mean (ug/g lipids) 

95% CI 

Aroclor  115  51.57  9.02  7.12‐11.36  1.66  1.30‐2.11 no.101  32  14.35  .076  .061‐.092  .012  .009‐.015 no.105*  87  39.01  .069  .052‐.092  .008  .006‐.009 no.118*  114  51.12  .249  .191‐.310  .028  .023‐.035 no.128  49  21.97  .022  .017‐.027  .003  .009‐.004 no.138  115  51.57  .659  .523‐.808  .087  .069‐.109 no.153  115  52.57  1.599  1.26‐1.99  .229  .178‐.293 no.156*  105  47.09  .138  .106‐.170  .015  .012‐.019 no.163  115  51.57  .344  .264‐.428  .037  .029‐.048 no.170  112  50.22  .379  .292‐.473  .041  .032‐.053 no.180  115  51.56  .956  .749‐1.19  .118  .091‐.153 no.183  101  45.29  .105  .078‐.132  .012  .010‐.015 no.187  115  51.57  .316  .251‐.385  .038  .030‐.048 no.99  107  47.98  .299  .235‐.368  .039  .031‐.047 1. Adjusted for total serum lipids which were calculated by the following formula:  Total lipids = 0.9+1.3*(cholesterol +triglycerides) [Rylander, 2006]. *. Dioxin‐like PCBs

Page 132: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

112 

 

Table 5.3 Unadjusted plasma isoprostanes1, blood contaminants, Se and relative fatty2 acid concentrations according to tertiles of n‐3 PUFAs level    T1 (<4.36)  T2 (>=4.36 &<6.90)  T3 (>=6.90)     77 

Mean (95%CI) 76 Mean (95%CI) 

77 Mean (95%CI) 

 

F2‐IsoPs  27.35 [24.96‐29.96] 

28.85 [26.31‐31.64] 

25.37 [23.05‐27.94] 

NS 

F3‐IsoPs  3.69a [2.70‐4.54] 

4.93 ab [4.07‐5.97] 

5.56b** [4.77‐6.49] 

.005 

F2‐IsoPs:F3‐IsoPs  3.39a [2.92‐3.86] 

2.60b* [2.26‐2.94] 

2.30b** [1.94‐2.65] 

<.001 

Hg  10.40a [7.71‐14.02] 

17.56b** [14.00‐21.78] 

28.44b** [23.74‐34.06] 

<.001 

Se  241.71a [222.95‐262.12] 

270.46a [244.51‐299.16] 

421.02b** [367.62‐482.06] 

<.001 

Hg:Se  .42a [.37‐.48] 

.51b* [.47‐.55] 

.56b** [.53‐.59] 

<.001 

Adjusted No.153  109.60a [72.58‐165.50] 

153.36a [111.48‐211.01] 

646.99b** [463.77‐905.61] 

<.001 

n‐3  2.58a [2.29‐2.87] 

5.78b** [5.62‐5.95] 

9.69c** [9.14‐10.25] 

<.001 

n‐6  21.74a [19.95‐23.53] 

27.37b** 26.23‐28.50] 

25.72b** [24.71‐26.73] 

<.001 

n‐6:n‐3  11.25a [9.10‐13.40] 

4.81b** [4.57‐5.05] 

2.84b** [2.63‐3.04] 

<.001 

AA:EPA  12.95a [10.52‐15.39] 

8.71b** [7.48‐9.94] 

4.40c** [3.61‐5.19] 

<.001 

SFA  47.19a [45.77‐48.61] 

41.75b** [40.98‐42.52] 

40.24b** [39.66‐40.82] 

<.001 

MUFA  26.91a [26.21‐27.62] 

23.91b** [23.34‐24.47] 

23.03b** [22.53‐23.53] 

<.001 

PUFA  24.31a [22.31‐26.31] 

33.14b** [31.98‐34.30] 

35.41b** [34.51‐36.32] 

<.001 

TFA  1.58a [1.40‐1.76] 

1.20b** [1.09‐1.32] 

1.31b** [1.15‐1.48] 

<.001 

1.F2‐IsoPs, F2‐ isoprostanes; F3‐IsoPs, F3‐Isoprostanes 2.n‐3, omega‐3; n‐6, omega‐6; AA, arachidonic acid (20:4n‐6); EPA, eicosapentaenoic acid (20:5n‐3); MUFA, monounsaturated fatty acids; PUFA, polyunsaturated Fatty acids; SFA, Saturated fatty acids; TFA, trans fatty acids. 3. Adjusted for total serum lipids which were calculated by the following formula:  Total lipids = 0.9+1.3*(cholesterol +triglycerides) [Rylander, 2006]. 

*. Correlation is significant at the 0.05 level (2‐tailed).  **. Correlation is significant at the 0.01 level (2‐tailed).      

Page 133: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

113 

Table 5.4  Bivariate correlation between plasma isoprostanes1, contaminants, Se, and relative fatty2 acid concentrations    F2‐IsoPs  F3‐IsoPs  F2‐IsoPs: 

F3‐IsoPs ToenailSe  Se  Hg  Hg:Se  No.1533 

Toenail Se  ‐.146*  ‐.215**             Se  ‐.186**  .276**  ‐.362**           Hg    .358**  ‐.315**  ‐.160*  .323**       Hg:Se    .305**  ‐.238**  ‐.171*         n‐3  ‐.138*  .269**  ‐.320**  ‐.142*  .452**  .307**  .203**  .446** n‐6            ‐.233**  ‐.223**  ‐.397* n‐3:n‐6  ‐.184**  .262**  ‐.277**    .451**  .332**  .231**  .479** AA:EPA    ‐.329**  .357**    ‐.353**  ‐.378**  ‐.310**  ‐.347** Saturated              .135*   MUFA        .170*  ‐.135*       PUFA                 Trans              .152*   No.1533    .303**  ‐.355**    .537**  .542**  .482**   1.F2‐IsoPs, F2‐ isoprostanes; F3‐IsoPs, F3‐Isoprostanes 2.n‐3, omega‐3; n‐6, omega‐6; AA, arachidonic acid (20:4n‐6); EPA, eicosapentaenoic acid (20:5n‐3); MUFA, monounsaturated fatty acids; PUFA, polyunsaturated Fatty acids; SFA, Saturated fatty acids; TFA, trans fatty acids. 3.Adjusted for total serum lipids which were calculated by the following formula:  Total lipids = 0.9+1.3*(cholesterol +triglycerides) [Rylander, 2006]. *.Correlation is significant at the 0.05 level (2‐tailed).  

**.Correlation is significant at the 0.01 level (2‐tailed).     

Page 134: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

114 

Table 5.5 Partial correlation between plasma isoprostanesa, contaminants, Se, and relative fattyb acid concentrations adjusted for age, gender and waist circumference (WC)    F2‐IsoPs  F3‐IsoPs  F2‐IsoPs: 

F3‐IsoPs Toenail Se  Se  Hg  Hg:Se  No.153 c 

Toenail Se  ‐.202 .078  ‐.255*             Se    .286**  ‐.242*           Hg    .606**  ‐.555**           Hg:Se    .635**  ‐602**  ‐.206 .07         n‐3    .234*  ‐.289  ‐.602**  .464**  .486**  .440**  .278* n‐6                 n‐3:n‐6      ‐.200 .07    .385**  .367**  .320**  .250* AA:EPA    ‐.280*  .270*    ‐.311**  ‐.434**  ‐.445**  ‐.215 .05 SFA                 MUFA    ‐.279*  .257*  .312**  ‐.353**  ‐.453**  ‐.449**  ‐.219* Total PUFA      ‐.302    .221*  .283*  .279*   TFA                 No.153c          .402**  .396**  .358**   a . F2‐IsoPs, F2‐ isoprostanes; F3‐IsoPs, F3‐Isoprostanes. b . n‐3, omega‐3; n‐6, omega‐6; AA, arachidonic acid (20:4n‐6); EPA, eicosapentaenoic acid (20:5n‐3); MUFA, monounsaturated fatty acids; PUFA, polyunsaturated Fatty acids; SFA, Saturated fatty acids; TFA, trans fatty acids. c . Adjusted for total serum lipids which were calculated by the following formula:  Total lipids = 0.9+1.3*(cholesterol +triglycerides) [Rylander, 2006]. 

*. Correlation is significant at the 0.05 level (2‐tailed).  **. Correlation is significant at the 0.01 level (2‐tailed).     

Page 135: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

115 

Table 5.6‐a  Comparison of study characteristics1 according to age categories  (<40 and ≥ 40 yrs)    N1/N2  Age < 40 years 

Mean ± SEM Age ≥ 40 yrs Mean ± SEM 

Significance (p<0.05) 

Age  107/126  29.17 ± .55  53.94 ± 1.01  <.001 F2‐IsoPs  106/124  28.89 

(26.67‐31.12) 25.77 (23.79‐31.21) 

.038* 

F3‐IsoPs  84/100  3.13 (2.49‐3.90) 

4.25 (3.59‐34.99) 

.027* 

F2‐IsoPs:F3‐IsoPs  84/99  3.15 ± .19  2.39 ± 1.35  .001** Hg  104/123  11.39 

(9.18‐14.14) 24.68 (20.68‐29.47) 

<.001** 

Se  104/123  250.49 (232.22‐270.15) 

355.14 (320.25‐393.92) 

<.001** 

Toenail Se  92/103  .98 ± .036   .99 ± .027  NS Hg:Se  104/123  .44 ± .020  .55 ± .015  <.001** CRP  107/126  1.44  

(1.13‐1.72) 1.85 (1.57‐2.16) 

.042* 

SBP  103/110  112.44 ± 1.38  122.00 ± 1.67  <.001** DBP  103/110  75.43 ± .98  77.41 ± 1.07  NS FG  107/125  4.71 ± .050  5.18 ± .06  <.001** T‐Chol  107/125  4.60 ± .088  5.40 ± .11  <.001** LDL‐C  106/122  2.58 ± .075  3.22 ± .10  <.001** HDL‐C  107/125  1.42 ± .045  1.51 ± .04  NS TG  107/123  1.32 ± .080  1.53 ± 1.30  NS WC  104/118  91.13± 1.46  93.61 ± 1.28   NS BMI  105/120  27.13 ± .54  28.34 ± .52  NS BF%  105/120  28.13 ± 1.03  30.92 ± 96  .049* 1 BF%, body fat percent; BMI, body mass index; CRP, C‐reactive protein; F2‐IsoPs, F2‐ isoprostanes; F3‐IsoPs, F3‐Isoprostanes; FG, fasting glucose; HDL‐C, high density lipoproteins cholesterol; Hg, mercury; HTN, hypertension; LDL‐C, low density lipoprotein cholesterol; SDP, diastolic blood pressure; Se, selenium; SBP, systolic blood pressure; T‐Chol, total cholesterol; TG, triglycerides; WC, waist circumference. *. Correlation is significant at the 0.05 level (2‐tailed).  **. Correlation is significant at the 0.01 level (2‐tailed). NS‐ not significant     

Page 136: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

116 

Table 5.6‐b  Comparison of relative fatty acid1 concentrations according to age categories  (<40 and ≥ 40 yrs)    N1/N2  Age < 40 years 

Mean ± SEM Age ≥ 40 yrs Mean ± SEM 

Significance (p<0.05) 

n‐3  107/126  4.49 ± .22  7.37 ± .32  <.001** 

n‐6  107/126  25.38 ± .69  24.58 ± .51  NS n‐3:n‐6  107/126  .179 ± .01  .308 ± .015  <.001** AA:EPA  107/126  11.24 ± .91  6.45 ± .52  <.001** SFA  107/126  43.75 ± .56  42.43 ± 4.75  .06 MUFA  107/126  24.99 ± .32  24.28 ± .25  .08 Total PUFA  107/126  29.88 ± .84  31.94 ± .63  .047* TFA  107/126  1.38 ± .07  1.35 ± .06  NS 

*. Correlation is significant at the 0.05 level (2‐tailed).  **. Correlation is significant at the 0.01 level (2‐tailed). 1. n‐3, omega‐3; n‐6, omega‐6; AA, arachidonic acid (20:4n‐6); EPA, eicosapentaenoic acid (20:5n‐3); MUFA, monounsaturated fatty acids; PUFA, polyunsaturated Fatty acids; SFA, Saturated fatty acids; TFA, trans fatty acids. 

Page 137: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

117 

Table 5.6‐c  Comparison of study characteristics according to age categories  (<40 and ≥ 40 yrs)  Lipids1 Ng/g Lipids 

N1/N2  Age < 40 years Mean (95%CI) 

Age ≥ 40 yrs Mean (95%CI) 

T‐test (p<0.05) 

Aroclor  53/62  795.06 (615.60‐1026.60) 

3100.99 (2255.28‐4562.85) 

<.001 

no.101  3/28  8.12 (3.15‐20.91) 

12.57 (10.13‐15.60) 

‐ 

no.105  31/56  3.81 (3.12‐4.66) 

11.98 (9.16‐15.68) 

<.001 

no.118  52/62  14.15 (11.77‐16.99) 

51.10 (38.1‐68.71) 

<.001 

no.128  9/40  2.57 (1.74‐3.78) 

3.75 (3.09‐4.54) 

‐ 

no.138  53/62  44.48 (84.29‐65.38) 

155.81 (115.58‐210.09) 

<.001 

no.153  53/62  107.75 (82.49‐140.73) 

435.01 (313.33‐603.95) 

<.001 

no.156  45/60  7.37 (5.75‐3.45) 

26.93 (20.23‐35.83) 

<.001 

no.163  53/62  17.13 (13.16‐22.305) 

73.01 (53.13‐100.35) 

<.001 

no.170  51/62  18.88 (14.13‐25.22) 

78.20 (56.36‐108.49) 

<.001 

no.180  53/62  52.09 (38.82‐69.89) 

237.57 (10.29‐331.40) 

<.001 

no.183  43/58  6.12 (4.96‐7.53) 

20.98 (16.14‐27.31) 

<.001 

no.187  53/62  18.66 (14.46‐24.08) 

69.57 (52.16‐92.41) 

<.001 

no.99  47/60  20.63 (16.99‐25.04) 

63.17 (47.99‐83.12) 

<.001 

1. Adjusted for total serum lipids which were calculated by the following formula:  Total lipids = 0.9+1.3 * (cholesterol +triglycerides) [Rylander, 2006].   

Page 138: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

118 

Table 5.7 a Stepwise regression 

     

Dependent variable: F3‐Isoprostanes       

  β (SE)  β (SE)  β (SE)  β (SE)  R2  F‐Value P‐Value 

a  Constant.  Hg           

  .382 (.086)**  .235 (.065)**      .128  13.11  <.001 

b  Constant  Hg  Smoking         

  .540 (.116)**  .249 (.064)**  ‐.135(.068)*    .166  8.78  <.001 

c  Constant   Hg  Smoking  n‐3       

  .494 (.116)**  .210 (.066)**  ‐.151 (.067)*  .019 (.01)*  .203  7.39  <.001 

d  Constant  Hg  Smoking  n‐6:n‐3       

  .639 (.123)**  .232 (.064)**  ‐.148 (.067)**  ‐.010 (.005)*  .206  7.54  <.001 

e  Constant  Hg  Smoking  AA:EPA       

  .701 (.133)**  .191 (.068)**  ‐.141 (.066)*  ‐.009 (.004)*  .214  7.87  <.001 

f  Constant  Hg  Smoking  C20:5 n‐3       

  .516 (.112)**  .193 (.065)**  ‐.146 (.065)**  .067 (.023)*  .238  9.057  <.001 

All models included the following independent variables: Hg, Se, No.153, WC, age, sex, FG, T‐Chol, SBP or CRP, Smoking (1=yes, 2=no); and alcohol intake (1=yes, 2=no)   Table 5.7b Stepwise regression Dependent variable: F2:F3 

  β (SE)  β (SE)  β (SE)  β (SE)  β (SE)  R2  F‐Value  P‐Value a  Constant  Hg  Se  Smoking           7.60 

(1.69)** ‐.812 (.33)* 

‐1.95 (.69)** 

.745 (.33)* 

  .221  8.30  <.001 

b  Constant   Hg    Smoking  C20:5n‐3         3.23  

(.56)* ‐.804 (.32)* 

  .840 (.32)* 

‐.365 (.12)** 

.236  9.06  <.001 

c  Constant    Se  Smoking  AA:EPA         5.80  

(1.85)**   ‐1.83 

(.69)* .729 (.32)* 

.056 (.02)** 

.235  9.02  <.001 

All models included the following independent variables: Hg, Se, No.153, WC, age, sex, FG, T‐Chol, SBP or CRP, Smoking (1=yes, 2=no); and alcohol intake (1=yes, 2=no)     

Page 139: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

119 

Table 5.7c Stepwise regression Dependent variable: F3‐IsoPs 

  β (SE)  β (SE)  β (SE)  β (SE)  β (SE)  R2  F‐Value  P‐Value a  Constant  Hg               .235 

(.066)** .487 (.063)** 

        .485  59.25  <.001 

b  Constant   Hg  Se             1.78 

(.40)** .826 (.10)** 

‐.723 (.19)** 

     

.587  44.01  <.001 

c  Constant  Hg  Se  no.153  WC         1.89 

(.38)** 1.034 (.11)** 

‐.857 (.18)**  

‐.147 (.065)*  

.004 (.002)*  

.666  29.97  <.001 

All models included the following independent variables: Hg, Se, toenail Se, no.153, WC, age, sex, FG, T‐Chol, SBP or CRP, Smoking (1=yes, 2=no); and alcohol intake (1=yes, 2=no)    Table 5.7d Stepwise regression Dependent variable: F2:F3 

  β (SE)  β (SE)        R2  F‐Value  P‐Value a  Constant  Hg                4.74 

(.334)** ‐2.31 (.319)* 

       .455  52.54  <.001 

All models included the following independent variables: Hg, Se, toenail Se, No.153, WC, age, sex, FG, T‐Chol, SBP or CRP, Smoking (1=yes, 2=no); and alcohol intake (1=yes, 2=no)  

 

 

 

Page 140: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

120 

CHAPTER 6: OVERALL SUMMARY AND CONCLUSIONS 

6.1 Oxidative stress status and CVD risk 

The relationship between oxidative stress biomarkers and cardiometabolic 

risk factors has been sparsely addressed in the Inuit, which is an important to 

study with respect to the protection against metabolic deteriorations 

associated with CVD that is indicated in the Inuit population (Bjerregaard, 

Young et al. 2003; Kuhnlein, Receveur et al. 2004; Young 2007). Also, recent 

evidence suggests that there is a current trend in Inuit populations of an 

increased prevalence of all cardiometabolic risk factors including obesity, 

hypertension, hypertriglyceridemia, and smoking (Chateau‐Degat, Dewailly 

et al. 2011; Alkazemi, Egeland et al. 2012). Such recent trends emphasize the 

need to assess in the Inuit measures of oxidative stress, which is a potentially 

important risk factor for CVD.  This thesis research established that the Inuit 

generally are protected from oxidative stress, however, not those with 

evident clustering of metabolic risk factors associated with MetS. Inuit 

categorized with hypertriglyceridemic waist, or those who met either NCEP 

ATP or IDF definition for the MetS were shown to have higher plasma levels 

of both F2‐IsoPs and IsoFs (Table 3.3).  Nevertheless, the range of the 

measured isoprostanes was well within normal ranges reported in healthy 

Caucasians (Milne, Yin et al. 2007). This latter observation supports the 

notion that the impact of obesity and associated metabolic parameters 

common among obese Caucasians are less disrupted among the Inuit (Young, 

Bjerregaard et al. 2007). Dysregulation in blood pressure and increase in 

hypertension prevalence in the Inuit are emerging health concern (Valera, 

Dewailly et al. 2009), and we showed that both isomers of isoprostanes, F2‐

IsoPs and IsoFs, were related to hypertension even after adjustments for WC, 

sex, and age (Table 3.2). F2‐IsoPs remained significantly associated with 

hypertension and CRP after multivariate adjustment. These findings 

collectively indicate inflammation as a common theme as an underlying 

pathogenesis of hypertension in this population (Ghanem and Movahed 

2007). The above observations also supports the concept that oxidative 

Page 141: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

121 

stress is an early event in the pathogenesis to cardiovascular disease as it 

was highly correlated with abdominal obesity and as its generation seems to 

precede other risk factors. Our data also indicated that early metabolic 

dysregulation is independent of changes in blood lipids, as isoprostanes were 

not related to individual lipid components (Table 5). We also observed that 

Inuit with evident (diagnosed) dyslipidemia have significantly higher IsoFs 

compared to counterparts (data not shown), suggesting that the Inuit lipid 

profile is not completely protected against oxidative stress as previously 

speculated and so perhaps there is a threshold whereby the protection 

becomes limited. In addition, subjects with diagnosed abnormalities are 

likely faced with multiple comorbidities and so it is likely the latter result can 

be attributable to many residual confounding factors that were beyond the 

scope of this thesis to further assess.  

 

 6.2 Sex difference associated with oxidative stress 

We found no sex difference in obesity levels measured by BMI, and only a 

clear distinction appeared between sexes when abdominal obesity was 

considered, which was greater in women. Our data suggest that Inuit women 

are at greater risk of oxidative stress due to their higher abdominal obesity, 

and this warrant attention especially with increased rate of obesity in the 

region (Egeland, Cao et al. 2011). In addition, Inuit women appeared to be 

more susceptible to accumulate most cardiometabolic risk factors such as 

higher triglycerides, CRP and SBP (of the 56% of subjects identified with 

MetS according to NCEP definition, 69% were women). In that regard, it is 

interesting to note that IsoP levels are generally similar or slightly higher in 

healthy women compared to men (Keaney Jr, Larson et al. 2003; Katsuki, 

Sumida et al. 2004). On the other hand, some authors have suggested that 

women may generally be more protected than men against the adverse 

health risks associated with oxidative stress or lipid abnormalities (Mosca, 

Appel et al. 2004; Davies and Roberts II 2010), and that this protection may 

be mediated via endogenous estradiols (Yagi 1997). Conversely, new 

Page 142: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

122 

evidence showed oxidative stress measured via F2‐IsoPs increased with 

increasing estrogen levels in premenopausal women (Sowers, McConnell et 

al. 2008), and that F2‐IsoPs had an independent positive association with 

estradiol after adjustment for age, race, age at menarche, γ‐tocopherol, ß‐

carotene, total cholesterol, and homocysteine (Schisterman, Gaskins et al. 

2010). The results of these latter studies appear to question the commonly 

held belief that women are protected from oxidative stress by endogenous 

estradiol.  This is a worrisome finding in light of reports of poor health status 

among Inuit women (Ebbesson, Tejero et al. 2007), especially with the 

increasing consumption of market foods and food insecurity issues faced by 

women (Sharma, Gittelsohn et al. 2010). With the cumulative burden of 

environmental factors such as exposure to heavy metals (Flora, Mittal et al. 

2008), and poor nutrition (Schwedhelm, Maas et al. 2003), Inuit women may 

be at an increased risk of oxidative stress, a key risk factor in chronic 

diseases that affect women including CVD, cervical and breast cancer 

(Goncalves, Erthal et al. 2005; Rossner, Gammon et al. 2006; Castelao and 

Gago‐Dominguez 2008; Gago‐Dominguez and Castelao 2008). 

 

6.3 Oxidative stress in smokers 

We found that increased oxidative stress was not associated with smoking 

status in the Inuit as observed by other investigators (Dietrich, Block et al. 

2002; Ward, Hodgson et al. 2004), which could be likely due to smoking 

status assessment method used in this study. Distinguishing smokers from 

nonsmokers through questionnaires has discretional limitations in this 

population given that the majority of our population was smokers (95%), 

who reported smoking >10 cigarettes/day with the exposure to second hand 

smoking is very likely. Previous studies of smoking and oxidative stress in 

humans have been conflicting and difficult to interpret. Heterogeneity in 

susceptibility to oxidative effects of smoking was purposed early to explain 

the inconsistencies (Morrow, Frei et al. 1995).  It has been demonstrated that 

this susceptibility is modulated via polymorphisms of antioxidant genes 

Page 143: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

123 

glutathione S‐transferase M1 (GSTM1), GSTT1, GSTP1, which was found 

associated with susceptibility to accelerated decline of lung function in 

smokers (He, Ruan et al. 2002; Muscat, Kleinman et al. 2004). Interestingly, 

we found diminishing levels of plasma IsoFs with increasing levels of 

smoking reflective of its decreased generation as it favors higher oxygen 

tension compared to F2‐IsoPs. Indeed, smokers have been found to have a 

significant degree of tissue hypoxia linked with physiological changes 

associated with smoking such as vasoconstriction, arterial baroreflex 

alterations, and endothelial dysfunction (Jensen, Goodson et al. 1991; 

Sørensen, Jõrgensen et al. 2009). Thus, we speculate that IsoFs are present at 

decreased levels in smokers due to above‐mentioned physiological changes 

and decrease in lung capacity. The novelty of this finding, and the cross 

sectional nature of this investigation precludes us from drawing definitive 

conclusions. Further studies are needed to confirm this observation. 

 

6.4 Oxidative stress and alcohol intake 

We did not find association between oxidative stress and alcohol intake as 

assessed in all exploratory analyses. Sixty‐five percent of the population sub‐

sample self‐reported alcohols use in the past year (vs. no use in the past 

year), and heavy consumers were further identified by a positive response to 

ever drinking alcohol to the point of losing consciousness in the past year. 

There was likely non‐response bias in the self‐reporting of alcohol use as 

there were missing values for this question on the health questionnaire that 

might have affected the data interpretation. The role of cytochrome P450 

enzymes in the metabolism of alcohol is well established. Isoenzymes 

including CYP2E1, 1A2, and 3A4 are known to contribute to ethanol 

metabolism (Ward, Puddey et al. 2005). Oxidative stress as measured by both 

plasma and urinary F2‐IsoPs, was associated with alcohol intake as assessed 

by biomarkers of alcohol intake such as γ‐glutamyl transpeptidase (Barden, 

Zilkens et al. 2007), and with the pathogenesis of alcohol‐related 

hypertension and endothelial dysfunction (Di Gennaro, Biggi et al. 2007). 

Page 144: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

124 

Biomarkers for alcohol use would likely be more useful in investigating the 

relationship between oxidative stress and alcohol in population surveys 

because of reporting bias. Identification of alcoholism and the severity of 

alcoholism would be helpful in considering the effects on oxidative stress as 

an important factor in the haemodynamic, vascular and metabolic 

abnormalities that indicate an unfavorable cardiovascular and metabolic risk 

profile. 

 

6.5 Selenium protection against mercury‐induced oxidative stress 

Se as assessed via whole blood (reflective of short term intake) or toenail Se 

(long‐term status), was associated with whole body oxidative stress evident 

by inverse relationship to F2‐IsoPs concentrations. The inverse relationship 

between Se status and F2‐IsoPs remained significant even after multivariate 

adjustments. We found that plasma isofurans were more sensitive to 

environmental burden than F2‐IsoPs, as their concentrations were 

significantly associated to both blood Hg and Se (Table 6.5a and b). We 

speculate this latter result is due to the proposed function of IsoFs as a 

biomarker for conditions associated with mitochondrial dysfunction such as 

MeHg exposure favoring its formation as mitochondrial damage can lead to 

increased tissue O2 concentrations that promotes IsoF generation (Fessel and 

Jackson Roberts 2005). Further studies are needed to verify the relationship 

between Hg exposure and plasma IsoFs. Nevertheless, we demonstrated that 

the presence of Hg in the traditional diet might not pose an immediate 

concern with regards to oxidative stress. It should be noted, however, that we 

showed that the Inuit protection from Hg‐induced oxidative stress varies 

according to Se and Hg level of exposure. Not only higher antioxidant status 

(Se) modulates oxidative stress, but also Hg‐Se interaction can influence 

levels of both F2‐IsoPs and IsoFs (Table 6‐5d).  This is an especially important 

finding as both Hg and Se coexist in the same food matrix in the traditional 

foods such as fish and sea mammals.  Our above finding is also in support of 

the observation that Se and Hg act antagonistically in experimental animals 

Page 145: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

125 

(Khan and Wang 2009). Our results thus increase the potential validity of 

assessing tissue Hg:Se ratios in relation to oxidative stress in toxicological 

studies evaluating the nutritional risk versus benefit of traditional foods. This 

thesis work also suggests that Hg may contribute to the development of 

cardiovascular disease by increasing oxidative stress, and more importantly, 

this relationship is modulated by not only Se alone, but the ratio of Hg:Se. 

 

6.6 N‐3 PUFAs and Isoprostanes 

We have quantified plasma levels of F3‐IsoPs for the first time in humans, and 

they were present in 80% of all subjects tested. It is likely that the high 

cellular concentration of the EPA substrate in the Inuit allowed F3‐IsoPs 

detection as a clear gradient was demonstrated among tertiles of relative 

concentration of n‐3 PUFAs. In addition, our work showed that F3‐IsoPs and 

not F2‐IsoPs were directly modulated by tissue content of n‐3‐PUFAs.  

According to our expectations and previous in vivo observations using 

animal models, the thesis study showed that F3‐IsoPs and F2‐IsoPs have an 

inverse relationship to each other and to Se status. This latter finding is 

suggestive that the interaction of F3‐IsoPs and F2‐IsoPs can be a probable 

mechanism for the reduced oxidative stress observed among our Inuit study 

population despite the presence of factors that induce oxidative stress such 

as increased age, cumulative cardiometabolic disturbances, environmental 

pollutants (including both Hg and PCBs) and a high rate of smoking.  Plasma 

IsoFs however, were not associated with PCBs or n‐3 PUFAs and so were not 

described in the third study (data not shown). 

 

6.7 Strength and limitations 

We used a biomarkers approach to assess dietary factors and to understand 

health effects of constituents in traditional foods including n‐3 PUFAs, Hg, 

and Se on oxidative stress in an insightful and careful approach. However, 

here are several limitations to this work. First, because of the cross‐sectional 

design and the highly inter‐correlated nature of the variables tested, results 

Page 146: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

126 

should be interpreted with caution and this work does not allow for 

conclusions for causality.  We cannot rule out residual confounding from 

variables not included in this thesis work. The lack of assessment of dietary 

antioxidants, biomarkers for alcohol intake and smoking, specific markers for 

tissue fat distribution or functional measures for atherosclerosis or 

inflammation prevented us from further quantifying adverse risks associated 

with oxidative stress. Inflammation status was defined by hs‐CRP alone and 

therefore may have underestimated the prevalence of chronic inflammation 

in the population. Additional cytokines of interest that were not measured 

include IL‐6 and TNF‐α, which could have indicated propensity to increased 

inflammation and associated with inflammatory‐mediated endothelial 

dysfunction and other mechanistic links to the atherosclerotic process.  

 

The lack of data on insulin limited further exploration of insulin sensitivity in 

relation to oxidative stress and increased abdominal obesity.  All 

isoprostanes related to WC, which could be related to diminished glucose 

sensitivity with greater visceral adiposity (D’Archivio, Annuzzi et al. 2012).  

The greater sensitivity of plasma IsoFs to WC could be an indicator of an 

ongoing mitochondrial impairment, which has been associated with diabetes 

(Duarte, Moreira et al. 2012). Thus, IsoFs would be increased accordingly due 

to an increase in ambient tissue oxygen concentrations. Whether IsoFs are a 

mere biomarker or a mediator of adverse effects needs further exploration in 

mechanistic studies. 

   

This thesis provides good evidence in support of Hg‐induced oxidative stress 

and highlights key factors that modulate oxidative stress in the Inuit. Overall, 

the finding that many risk factors for CVD are associated with increased IsoP 

levels supports the notion that lipid peroxidation is an important contributor 

to the process of atherogenesis. The additive effect of various risk factors for 

CVD can also be explained by this mechanism, because of their additive effect 

on the extent of lipid peroxidation.  F2‐IsoPs have emerged as one of the 

Page 147: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

127 

most sensitive and reliable biomarkers of lipid peroxidation in vivo and 

simultaneous measurements of the various IsoPs provided an advantage that 

complemented the study of oxidative stress in the Inuit in relation to the 

traditional diet in a comprehensive manner. The most reliable method for 

measurement of IsoPs is stable isotope dilution mass spectrometry was 

employed in this study (Milne, Yin et al. 2008).  

 

6.8 Future directions 

The body composition of the Inuit should be addressed in relation to 

oxidative stress to further elucidate our observed sex differences in F2‐IsoPs 

levels and to address the question whether women are more predisposed to 

oxidative stress or are more protected. The emergence of the various IsoPs 

isomers in relation to n‐3 PUFAs certainly is an exciting area of research that 

could further increase understanding of essential fatty acid metabolism in 

relation to CVD risk as well as to chronic diseases associated with oxidative 

stress. In addition, it would be an exciting to evaluate the various 

components of the traditional foods and establish a hierarchy or an index for 

toxicological evaluation. This later approach could use probabilistic approach 

similar to that proposed by Sioen et al. (2008) in order to be appropriate for 

health campaigns or regional dietary recommendations in assessment of 

risks and benefits of country foods. Such methodology could serve to provide 

more appropriate evidence‐based recommendations.  

 

6.9 Public Health Implications  

Traditional foods appear to pose relatively little risk for oxidative stress for 

the majority of the population. Young Inuit should be encouraged to include 

various sources of traditional foods to maintain their advantageous 

protection from CVD.  Combined intake of n‐3 PUFA with Se via traditional 

foods for the Inuit remains an important protective intervention against their 

increasing risk of CVD.   

 

Page 148: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

128 

6.10 Conclusions 

Oxidative stress is an exciting area for research in nutritional and 

toxicological studies with a growing understanding of its importance in 

relation to the biological mechanisms involved in the pathogenesis of chronic 

diseases including inflammatory asthma, chronic obstructive pulmonary 

disease, cyctic fibrosis, cancer, CVD, diabetes, chronic fatigue syndrome and 

neurological diseases. Isoprostanes can be quantified using GC‐MS 

methodologies in biological fluids and the measurement of the novel 

molecules F3‐IsoPs and IsoFs has great potential in studies involving 

populations with high baseline intake of n‐3 PUFAs and organochlorine 

contaminants.

Page 149: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

129  

7.00 References   

Adler A.I., E.J. Boyko et al. (1994).”Lower prevalence of impaired glucose tolerance 

and diabetes associated with daily seal oil or salmon consumption among 

Alaska Natives.” Diabetes Care 17(12):1498‐501.  

Albert, C. M., C. H. Hennekens, et al. (1998). "Fish consumption and risk of sudden 

cardiac death." JAMA 279(1): 23‐8. 

Alberti, K. G. M. M., R. H. Eckel, et al. (2009). "Harmonizing the metabolic 

syndrome." Circulation 120(16): 1640‐1645. 

Alberti, K. G. M. M., P. Zimmet, et al. (2005). "The metabolic syndrome ‐ a new 

worldwide definition." Lancet 366(9491): 1059‐1062. 

Alissa, E. M., S. M. Bahijri, et al. (2003). "The controversy surrounding selenium and 

cardiovascular disease: a review of the evidence." Med Sci Monit 9(1): RA9‐

18. 

Alkazemi, D., G. M. Egeland, et al. (2012). "Isoprostanes and isofurans as non‐

traditional risk factors for cardiovascular disease among Canadian Inuit." 

Free Radic Res. (in preparation) 

Arsenault, B. J., I. Lemieux, et al. (2010). "The hypertriglyceridemic‐waist 

phenotype and the risk of coronary artery disease: results from the EPIC‐

Norfolk Prospective Population Study." CMAJ 182(13): 1427‐1432. 

Arterburn, L. M., E. B. Hall, et al. (2006). "Distribution, interconversion, and dose 

response of n‐3 fatty acids in humans." Am J Clin Nutr 83(6 Suppl): 1467S‐

1476S. 

Ashfaq, S., J. L. Abramson, et al. (2006). "The relationship between plasma levels of 

oxidized and reduced thiols and early atherosclerosis in healthy adults." J Am 

Coll Cardiol 47(5): 1005‐11. 

Bao, D. Q., T. A. Mori, et al. (1998). "Effects of dietary fish and weight reduction on 

ambulatory blood pressure in overweight hypertensives." Hypertension 

32(4): 710‐7. 

Page 150: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

130  

 

Barden, A., E. Mas, et al. (2011). "The effects of oxidation products of arachidonic 

acid and n3 fatty acids on vascular and platelet function." Free Radic Res 

45(4): 469‐76. 

Barden, A., R. R. Zilkens, et al. (2007). "A reduction in alcohol consumption is 

associated with reduced plasma F2‐isoprostanes and urinary 20‐HETE 

excretion in men." Free Radic Biol Med 42(11): 1730‐5. 

Barden, A. E., T. A. Mori, et al. (2004). "Fish oil supplementation in pregnancy 

lowers F2‐isoprostanes in neonates at high risk of atopy." Free Radic Res 

38(3): 233‐9. 

Barnes, P. J. and M. Karin (1997). "Nuclear factor‐kappaB: a pivotal transcription 

factor in chronic inflammatory diseases." N Engl J Med 336(15): 1066‐71. 

Basarici, I., R. E. Altekin, et al. (2007). "Associations of isoprostanes‐related 

oxidative stress with surrogate subclinical indices and angiographic 

measures of atherosclerosis." Coron Artery Dis 18(8): 615‐20. 

Basu, S. (2006). "F2‐isoprostane induced prostaglandin formation in the rabbit." 

Free Radic Res 40(3): 273‐277. 

Basu, S. (2008). "F2‐isoprostanes in human health and diseases: from molecular 

mechanisms to clinical implications." Antioxid Redox Signal 10(8): 1405‐34. 

Basu, S. and J. Helmersson (2005). "Factors regulating isoprostane formation in 

vivo." Antioxid Redox Signal 7(1‐2): 221‐35. 

Battin, E. E. and J. L. Brumaghim (2009). "Antioxidant activity of sulfur and 

selenium: a review of reactive oxygen species scavenging, glutathione 

peroxidase, and metal‐binding antioxidant mechanisms." Cell Biochem 

Biophys 55(1): 1‐23. 

Baumann, H. and J. Gauldie (1994). "The acute phase response." Immunol Today 

15(2): 74‐80. 

Belanger, M. C., E. Dewailly, et al. (2006). "Dietary contaminants and oxidative 

stress in Inuit of Nunavik." Metabolism 55(8): 989‐95. 

Page 151: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

131  

Belanger, M. C., M. E. Mirault, et al. (2008). "Environmental contaminants and 

redox status of coenzyme Q10 and vitamin E in Inuit from Nunavik." 

Metabolism 57(7): 927‐33. 

Bermudez, E. A. and P. M. Ridker (2002). "C‐reactive protein, statins, and the 

primary prevention of atherosclerotic cardiovascular disease." Prev Cardiol 

5(1): 42‐6. 

Bersamin, A., B. R. Luick, et al. (2008). "Westernizing diets influence fat intake, red 

blood cell fatty acid composition, and health in remote Alaskan Native 

communities in the center for Alaska Native health study." J Am Diet Assoc 

108(2): 266‐73. 

Bjerregaard, P., E. Dewailly, et al. (2003). "Blood pressure among the Inuit 

(Eskimo) populations in the Arctic." Scand J Public Health 31(2): 92‐9. 

Bjerregaard, P., M. E. Jorgensen, et al. (2002). "Decreasing overweight and central 

fat patterning with Westernization among the Inuit in Greenland and Inuit 

migrants." Int J Obes Relat Metab Disord 26(11): 1503‐10. 

Bjerregaard, P., M. E. Jorgensen, et al. (2007). "Cardiovascular risk amongst 

migrant and non‐migrant Greenland Inuit in a gender perspective." Scand J 

Public Health 35(4): 380‐6. 

Bjerregaard, P., M. E. Jorgensen, et al. (2004). "Serum lipids of Greenland Inuit in 

relation to Inuit genetic heritage, westernisation and migration." 

Atherosclerosis 174(2): 391‐8. 

Bjerregaard, P., T. K. Young, et al. (2004). "Indigenous health in the Arctic: an 

overview of the circumpolar Inuit population." Scand J Public Health 32(5): 

390‐5. 

Bjerregaard, P., T. K. Young, et al. (2003). "Low incidence of cardiovascular disease 

among the Inuit‐‐what is the evidence?" Atherosclerosis 166(2): 351‐7. 

Blake, G. J. and P. M. Ridker (2002). "Inflammatory bio‐markers and cardiovascular 

risk prediction." J Intern Med 252(4): 283‐94. 

Page 152: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

132  

 

Blanchet, C., E. Dewailly, et al. (2000). "Contribution of Selected Traditional and 

Market Foods to the Diet of Nunavik Inuit Women." Can J Diet Pract Res 

61(2): 50‐59. 

Block, G., M. Dietrich, et al. (2006). "Intraindividual variability of plasma 

antioxidants, markers of oxidative stress, C‐reactive protein, cotinine, and 

other biomarkers." Epidemiology 17(4): 404‐12. 

Block, G., M. Dietrich, et al. (2002). "Factors associated with oxidative stress in 

human populations." Am J Epidemiol 156(3): 274‐85. 

Boosalis, M. G. (2008). "The role of selenium in chronic disease." Nutr Clin Pract 

23(2): 152‐60. 

Brasier, A. R., A. Recinos, 3rd, et al. (2002). "Vascular inflammation and the renin‐

angiotensin system." Arterioscler Thromb Vasc Biol 22(8): 1257‐66. 

Brault, S., A. K. Martinez‐Bermudez, et al. (2003). "Selective neuromicrovascular 

endothelial cell death by 8‐Iso‐prostaglandin F2alpha: possible role in 

ischemic brain injury." Stroke 34(3): 776‐82. 

Brooks, G. C., M. J. Blaha, et al. (2010). "Relation of C‐reactive protein to abdominal 

adiposity." Am J Cardiol 106(1): 56‐61. 

Burke, G. L., G. W. Evans, et al. (1995). "Arterial wall thickness is associated with 

prevalent cardiovascular disease in middle‐aged adults. The Atherosclerosis 

Risk in Communities (ARIC) Study." Stroke 26(3): 386‐91. 

Butler Walker, J., J. Houseman, et al. (2006). "Maternal and umbilical cord blood 

levels of mercury, lead, cadmium, and essential trace elements in Arctic 

Canada." Environ Res 100(3): 295‐318. 

Calabro, P., J. T. Willerson, et al. (2003). "Inflammatory cytokines stimulated C‐

reactive protein production by human coronary artery smooth muscle cells." 

Circulation 108(16): 1930‐2. 

Calder, P. C., N. Ahluwalia, et al. (2011). "Dietary factors and low‐grade 

inflammation in relation to overweight and obesity." Br J Nutr 106 Suppl 3: 

S5‐78. 

Page 153: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

133  

Calviello, G., P. Palozza, et al. (1999). "Eicosapentaenoic acid inhibits the growth of 

liver preneoplastic lesions and alters membrane phospholipid composition 

and peroxisomal beta‐oxidation." Nutr Cancer 34(2): 206‐12. 

Canuel, R., S. B. de Grosbois, et al. (2006). "New evidence on variations of human 

body burden of methylmercury from fish consumption." Environ Health 

Perspect 114(2): 302‐6. 

Cao, Y. Z., Z. S. Cohen, et al. (2001). "Selenium modulates 1‐O‐alkyl‐2‐acetyl‐sn‐

glycero‐3‐phosphocholine (PAF) biosynthesis in bovine aortic endothelial 

cells." Antioxid Redox Signal 3(6): 1147‐52. 

Cao, Y. Z., C. C. Reddy, et al. (2000). "Altered eicosanoid biosynthesis in selenium‐

deficient endothelial cells." Free Radic Biol Med 28(3): 381‐9. 

Castelao, J. E. and M. Gago‐Dominguez (2008). "Risk factors for cardiovascular 

disease in women: relationship to lipid peroxidation and oxidative stress." 

Med Hypotheses 71(1): 39‐44. 

Cernichiari, E., R. Brewer, et al. (1995). "Monitoring methylmercury during 

pregnancy: maternal hair predicts fetal brain exposure." NeuroToxicology 

16(4): 705‐10. 

Chateau‐Degat, M.L., E. Dewailly, et al. (2011). "Cardiovascular burden and related 

risk factors among Nunavik (Quebec) Inuit: Insights from baseline findings in 

the circumpolar Inuit Health in Transition cohort study." Can J Cardiol 26(6): 

e190‐e196. 

Chateau‐Degat, M.L., E. Dewailly, et al. (2011). "Obesity risks: towards an emerging 

Inuit pattern." Int J Circumpolar Health 70(2): 166‐77. 

Chen, C., L. Qu, et al. (2005). "Increased oxidative DNA damage, as assessed by 

urinary 8‐hydroxy‐2'‐deoxyguanosine concentrations, and serum redox 

status in persons exposed to mercury." Clin Chem 51(4): 759‐67. 

Cheng, J. W. and F. Santoni (2008). "Omega‐3 fatty acid: a role in the management 

of cardiac arrhythmias?" J Altern Complement Med 14(8): 965‐74. 

Page 154: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

134  

 

Cheung, B. M. Y., K. L. Ong, et al. (2011). "C‐reactive protein as a predictor of 

hypertension in the Hong Kong Cardiovascular Risk Factor Prevalence Study 

(CRISPS) cohort." J Hum Hypertens 26(2): 108‐16. 

Choi, A. L., P. Weihe, et al. (2009). "Methylmercury exposure and adverse 

cardiovascular effects in Faroese whaling men." Environ Health Perspect 

117(3): 367‐72. 

Comstock, G. W., A. J. Alberg, et al. (2008). "The risk of developing lung cancer 

associated with antioxidants in the blood: ascorbic acids, carotenoids, alpha‐

tocopherol, selenium, and total peroxyl radical absorbing capacity." Am J 

Epidemiol 168(7): 831‐40. 

Counil, E., E. Dewailly, et al. (2008). "Trans‐polar‐fat: all Inuit are not equal." Br J 

Nutr: 4(1):1‐4. 

Curran, J. E., J. B. Jowett, et al. (2005). "Genetic variation in selenoprotein S 

influences inflammatory response." Nat Genet 37(11): 1234‐41. 

Dallaire, F., E. Dewailly, et al. (2003). "Time trends of persistent organic pollutants 

and heavy metals in umbilical cord blood of Inuit infants born in Nunavik 

(Quebec, Canada) between 1994 and 2001." Environ Health Perspect 

111(13): 1660‐4. 

D’Archivio, M., G. Annuzzi, et al. (2012) “Predominant role of obesity/insulin 

resistance in oxidative stress development.” Eur J Clin Invest  42 (1): 70–78 

Davies, S. S. and L. J. Roberts Ii (2010). "F2‐isoprostanes as an indicator and risk 

factor for coronary heart disease." Free Radic Biol Med 50(5): 559‐566. 

Daviglus, M. L., J. Stamler, et al. (1997). "Fish consumption and risk of coronary 

heart disease. What does the evidence show?" Eur Heart J 18(12): 1841‐2. 

Davis, T. A., L. Gao, et al. (2006). "In vivo and in vitro lipid peroxidation of 

arachidonate esters: the effect of fish oil omega‐3 lipids on product 

distribution." J Am Chem Soc 128(46): 14897‐904. 

Page 155: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

135  

de Lorgeril, M., P. Salen, et al. (2001). "Dietary and blood antioxidants in patients 

with chronic heart failure. Insights into the potential importance of selenium 

in heart failure." Eur J Heart Fail 3(6): 661‐9. 

DeFilippis, A. P. and L. S. Sperling (2006). "Understanding omega‐3's." Am Heart J 

151(3): 564‐70. 

DeGraba, T. J. (1997). "Expression of inflammatory mediators and adhesion 

molecules in human atherosclerotic plaque." Neurology 49(5 Suppl 4): S15‐9. 

Dewailly, E., P. Ayotte, et al. (2001). "Exposure of the Inuit population of Nunavik 

(Arctic Quebec) to lead and mercury." Arch Environ Health 56(4): 350‐7. 

Dewailly, E., C. Blanchet, et al. (2003). "Fish consumption and blood lipids in three 

ethnic groups of Quebec (Canada)." Lipids 38(4): 359‐65. 

Dewailly, E., Ayotte, P., Pereg D, et al. (2007). “Exposure to environmental 

contaminants in Nunavik: Metals.” Nunavik Inuit health survey 2004, 

Qanuippitaa? How are we? Quebec: Institut national de santé publique de 

Quebec (INSQ) & Nunavik regional board of health and social services 

(NRBHSS). http://www.inspq.qc.ca 

Dewailly, E., C. Blanchet, et al. (2001). "n‐3 Fatty acids and cardiovascular disease 

risk factors among the Inuit of Nunavik." Am J Clin Nutr 74(4): 464‐73. 

Dewailly, E., Dellaire R, Pereg D, et al. (2007). “Exposure to environmental 

contaminants in Nunavik: Persistent organic pollutants and new 

contaminants of concern.” Nunavik Inuit health Survey 2004, Qanuippitaa? 

How are we? Quebec: Institut national de santé publique de Quebec (INSQ) & 

Nunavik regional board of health and social services (NRBHSS). 

http://www.inspq.qc.ca 

Di Gennaro, C., A. Biggi, et al. (2007). "Endothelial dysfunction and cardiovascular 

risk profile in long‐term withdrawing alcoholics." J Hypertens 25(2): 367‐73. 

Dietrich, M., G. Block, et al. (2002). "Antioxidant supplementation decreases lipid 

peroxidation biomarker F2‐isoprostanes in plasma of smokers." Cancer 

Epidemiol Biomarkers Prev 11(1): 7‐13. 

Page 156: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

136  

 

Duntas, L. H. (2009). "Selenium and inflammation: underlying anti‐inflammatory 

mechanisms." Horm Metab Res 41(6): 443‐7. 

Duarte, A.I., P.I. Moreira, et al. (2012) “Insulin in central nervous system: more 

than just a peripheral hormone.” J Aging Res  (in preparation) 

Dyerberg, J. (1989). "Coronary heart disease in Greenland Inuit: a paradox. 

Implications for western diet patterns." Arctic Med Res 48(2): 47‐54. 

Ebbesson, S. O., A. I. Adler, et al. (2005). "Cardiovascular disease and risk factors in 

three Alaskan Eskimo populations: the Alaska‐Siberia project." Int J 

Circumpolar Health 64(4): 365‐86. 

Ebbesson, S. O., L. O. Ebbesson, et al. (2005). "A successful diabetes prevention 

study in Eskimos: the Alaska Siberia project." Int J Circumpolar Health 64(4): 

409‐24. 

Ebbesson, S. O., P. M. Risica, et al. (2005). "Eskimos have CHD despite high 

consumption of omega‐3 fatty acids: the Alaska Siberia project." Int J 

Circumpolar Health 64(4): 387‐95. 

Ebbesson, S. O., P. M. Risica, et al. (2005). "Omega‐3 fatty acids improve glucose 

tolerance and components of the metabolic syndrome in Alaskan Eskimos: 

the Alaska Siberia project." Int J Circumpolar Health 64(4): 396‐408. 

Ebbesson, S. O., M. J. Roman, et al. (2008). "Consumption of omega‐3 fatty acids is 

not associated with a reduction in carotid atherosclerosis: the Genetics of 

Coronary Artery Disease in Alaska Natives study." Atherosclerosis 199(2): 

346‐53. 

Ebbesson, S. O., M. E. Tejero, et al. (2007). "Fatty acid consumption and metabolic 

syndrome components: the GOCADAN study." J Cardiometab Syndr 2(4): 

244‐9. 

Egeland, G. M., Z. Cao, et al. (2011). "Hypertriglyceridemic‐waist phenotype and 

glucose intolerance among Canadian Inuit: the International Polar Year Inuit 

Health Survey for Adults 2007‐2008." CMAJ 183(9): E553‐8. 

Page 157: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

137  

Egeland, G. M., Z. Cao, et al. (2011). "Hypertriglyceridemic‐waist phenotype and 

glucose intolerance among Canadian Inuit: the International Polar Year Inuit 

Health Survey for Adults 2007‚Äì2008." CMAJ 183(9): E553‐E558. 

Eilat‐Adar, S., M. Mete, et al. (2009). "Dietary patterns are linked to cardiovascular 

risk factors but not to inflammatory markers in Alaska Eskimos." J Nutr 

139(12): 2322‐8. 

Elenkov, I. J., D. G. Iezzoni, et al. (2005). "Cytokine dysregulation, inflammation and 

well‐being." Neuroimmunomodulation 12(5): 255‐69. 

Fam, S. S. and J. D. Morrow (2003). "The isoprostanes: unique products of 

arachidonic acid oxidation‐a review." Curr Med Chem 10(17): 1723‐40. 

Fessel, J. P., C. Hulette, et al. (2003). "Isofurans, but not F2‐isoprostanes, are 

increased in the substantia nigra of patients with Parkinson's disease and 

with dementia with Lewy body disease." J Neurochem 85(3): 645‐50. 

Fessel, J. P. and L. Jackson Roberts (2005). "Isofurans: novel products of lipid 

peroxidation that define the occurrence of oxidant injury in settings of 

elevated oxygen tension." Antioxid Redox Signal 7(1‐2): 202‐9. 

Fessel, J. P., N. A. Porter, et al. (2002). "Discovery of lipid peroxidation products 

formed in vivo with a substituted tetrahydrofuran ring (isofurans) that are 

favored by increased oxygen tension." Proc Natl Acad Sci U S A 99(26): 

16713‐8. 

Fiskum, G., A. Starkov, et al. (2003). "Mitochondrial mechanisms of neural cell 

death and neuroprotective interventions in Parkinson's disease." Ann N Y 

Acad Sci 991: 111‐9. 

Flora, S. J., M. Mittal, et al. (2008). "Heavy metal induced oxidative stress & its 

possible reversal by chelation therapy." Indian J Med Res 128(4): 501‐23. 

Flores‐Mateo, G., A. Navas‐Acien, et al. (2006). "Selenium and coronary heart 

disease: a meta‐analysis." Am J Clin Nutr 84(4): 762‐73. 

Fontaine, J., E. Dewailly, et al. (2008). "Re‐evaluation of blood mercury, lead and 

cadmium concentrations in the Inuit population of Nunavik (Quebec): a 

cross‐sectional study." Environ Health 7: 25. 

Page 158: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

138  

 

Ford, E. S., W. H. Giles, et al. (2002). "Prevalence of the metabolic syndrome among 

US adults: findings from the third National Health and Nutrition Examination 

Survey." JAMA 287(3): 356‐9. 

Ford, E. S., A. H. Mokdad, et al. (2003). "Trends in waist circumference among U.S. 

adults." Obes Res 11(10): 1223‐31. 

Forouhi, N. G., N. Sattar, et al. (2001). "Relation of C‐reactive protein to body fat 

distribution and features of the metabolic syndrome in Europeans and South 

Asians." Int J Obes Relat Metab Disord 25(9): 1327‐31. 

Gago‐Dominguez, M. and J. E. Castelao (2008). "Role of lipid peroxidation and 

oxidative stress in the association between thyroid diseases and breast 

cancer." Crit Rev Oncol Hematol 68(2): 107‐14. 

Gailer, J., G. N. George, et al. (2000). "Structural basis of the antagonism between 

inorganic mercury and selenium in mammals." Chem Res Toxicol 13(11): 

1135‐42. 

Ganter, U., R. Arcone, et al. (1989). "Dual control of C‐reactive protein gene 

expression by interleukin‐1 and interleukin‐6." EMBO J 8(12): 3773‐9. 

Gao, L., J. Wang, et al. (2007). "Novel n‐3 fatty acid oxidation products activate Nrf2 

by destabilizing the association between Keap1 and Cullin3." J Biol Chem 

282(4): 2529‐37. 

Gao, L., H. Yin, et al. (2006). "Formation of F‐ring isoprostane‐like compounds (F3‐

isoprostanes) in vivo from eicosapentaenoic acid." J Biol Chem 281(20): 

14092‐9. 

Ghanem, F. A. and A. Movahed (2007) "Inflammation in high blood pressure: a 

clinician perspective." J Am Soc Hypertens 1(2): 113‐119. 

Ghanim, H., R. Garg, et al. (2001). "Suppression of nuclear factor‐kappaB and 

stimulation of inhibitor kappaB by troglitazone: evidence for an anti‐

inflammatory effect and a potential antiatherosclerotic effect in the obese." J 

Clin Endocrinol Metab 86(3): 1306‐12. 

Page 159: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

139  

Giles, W. H., J. B. Croft, et al. (2000). "Association between total homocyst(e)ine and 

the likelihood for a history of acute myocardial infarction by race and 

ethnicity: Results from the Third National Health and Nutrition Examination 

Survey." Am Heart J 139(3): 446‐53. 

Gillum, R. F., M. Mussolino, et al. (2000). "The relation between fish consumption, 

death from all causes, and incidence of coronary heart disease. the NHANES I 

Epidemiologic Follow‐up Study." J Clin Epidemiol 53(3): 237‐44. 

Glauert, H. P., J. C. Tharappel, et al. (2008). "Role of oxidative stress in the 

promoting activities of PCBs." Environ Toxicol Pharmacol 25(2): 247‐50. 

Goncalves, T. L., F. Erthal, et al. (2005). "Involvement of oxidative stress in the pre‐

malignant and malignant states of cervical cancer in women." Clin Biochem 

38(12): 1071‐5. 

Grandjean, P., K. Murata, et al. (2004). "Cardiac autonomic activity in 

methylmercury neurotoxicity: 14‐year follow‐up of a Faroese birth cohort." J 

Pediatr 144(2): 169‐76. 

Grimsgaard, S., K. H. Bonaa, et al. (1998). "Effects of highly purified 

eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid on hemodynamics in 

humans." Am J Clin Nutr 68(1): 52‐9. 

Grimsgaard, S., K. H. Bonaa, et al. (1997). "Highly purified eicosapentaenoic acid 

and docosahexaenoic acid in humans have similar triacylglycerol‐lowering 

effects but divergent effects on serum fatty acids." Am J Clin Nutr 66(3): 649‐

59. 

Gross, M., M. Steffes, et al. (2005). "Plasma F2‐isoprostanes and coronary artery 

calcification: the CARDIA Study." Clin Chem 51(1): 125‐31. 

Grotto, D., J. Valentini, et al. "Evaluation of toxic effects of a diet containing fish 

contaminated with methylmercury in rats mimicking the exposure in the 

Amazon riverside population." Environ Res 111(8): 1074‐82. 

Grundy, S. M., J. I. Cleeman, et al. (2004). "Implications of recent clinical trials for 

the National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III 

Guidelines." J Am Coll Cardiol 44(3): 720‐32. 

Page 160: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

140  

 

Grundy, S. M., B. Hansen, et al. (2004). "Clinical Management of Metabolic 

Syndrome." Circulation 109(4): 551‐556. 

Guallar, E., M. I. Sanz‐Gallardo, et al. (2002). "Mercury, fish oils, and the risk of 

myocardial infarction." N Engl J Med 347(22): 1747‐54. 

Handelman, G. J., M. F. Walter, et al. (2001). "Elevated plasma F2‐isoprostanes in 

patients on long‐term hemodialysis." Kidney Int 59(5): 1960‐1966. 

Hansel, B., P. Giral, et al. (2004). "Metabolic syndrome is associated with elevated 

oxidative stress and dysfunctional dense high‐density lipoprotein particles 

displaying impaired antioxidative activity." J Clin Endocrinol Metab 89(10): 

4963‐71. 

Harris, W. S., G. Lu, et al. (1997). "Influence of n‐3 fatty acid supplementation on 

the endogenous activities of plasma lipases." Am J Clin Nutr 66(2): 254‐60. 

He, J.‐Q., J. Ruan, et al. (2002). "Antioxidant Gene Polymorphisms and Susceptibility 

to a Rapid Decline in Lung Function in Smokers." Am J Respir Crit Care Med 

166(3): 323‐328. 

He, K., Y. Song, et al. (2004). "Accumulated evidence on fish consumption and 

coronary heart disease mortality: a meta‐analysis of cohort studies." 

Circulation 109(22): 2705‐11. 

Hegele, R. A. (1999). "Lessons from genetic studies in native Canadian 

populations." Nutr Rev 57(5 Pt 2): S43‐9; discussion S49‐50. 

Hegele, R. A., C. Tully, et al. (1997). "V677 mutation of methylenetetrahydrofolate 

reductases and cardiovascular disease in Canadian Inuit." Lancet 349(9060): 

1221‐2. 

Hegele, R. A., T. K. Young, et al. (1997). "Are Canadian Inuit at increased genetic 

risk for coronary heart disease?" J Mol Med (Berl) 75(5): 364‐70. 

Helmersson, J., J. Arnlov, et al. (2005). "Serum selenium predicts levels of F2‐

isoprostanes and prostaglandin F2alpha in a 27 year follow‐up study of 

Swedish men." Free Radic Res 39(7): 763‐70. 

Page 161: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

141  

Helmersson, J., A. Larsson, et al. (2005). "Active smoking and a history of smoking 

are associated with enhanced prostaglandin F(2alpha), interleukin‐6 and F2‐

isoprostane formation in elderly men." Atherosclerosis 181(1): 201‐207. 

Higdon, J. V., J. Liu, et al. (2000). "Supplementation of postmenopausal women with 

fish oil rich in eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid is not 

associated with greater in vivo lipid peroxidation compared with oils rich in 

oleate and linoleate as assessed by plasma malondialdehyde and F(2)‐

isoprostanes." Am J Clin Nutr 72(3): 714‐22. 

Hino, A., H. Adachi, et al. (2004). "Very long chain N‐3 fatty acids intake and carotid 

atherosclerosis: an epidemiological study evaluated by ultrasonography." 

Atherosclerosis 176(1): 145‐9. 

Hong, S., K. Gronert, et al. (2003). "Novel docosatrienes and 17S‐resolvins 

generated from docosahexaenoic acid in murine brain, human blood, and 

glial cells. Autacoids in anti‐inflammation." J Biol Chem 278(17): 14677‐87. 

Hong, Y., C. H. Li, et al. (1989). "The role of selenium‐dependent and selenium‐

independent glutathione peroxidases in the formation of prostaglandin F2 

alpha." J Biol Chem 264(23): 13793‐800. 

Hooper, L., R. L. Thompson, et al. (2006). "Risks and benefits of omega 3 fats for 

mortality, cardiovascular disease, and cancer: systematic review." BMJ 

332(7544): 752‐760. 

Hou, X., L. J. Roberts, 2nd, et al. (2004). "Isomer‐specific contractile effects of a 

series of synthetic f2‐isoprostanes on retinal and cerebral microvasculature." 

Free Radic Biol Med 36(2): 163‐72. 

Houston, M. C. (2011). "Role of mercury toxicity in hypertension, cardiovascular 

disease, and stroke." J Clin Hypertens (Greenwich) 13(8): 621‐7. 

Huang, Y. L., S. L. Cheng, et al. (1996). "Lipid peroxidation in rats administrated 

with mercuric chloride." Biol Trace Elem Res 52(2): 193‐206. 

Hunter, D. J., J. S. Morris, et al. (1990). "Predictors of selenium concentration in 

human toenails." Am J Epidemiol 132(1): 114‐22. 

Page 162: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

142  

 

Il'yasova, D., J. D. Morrow, et al. (2004). "Epidemiological marker for oxidant 

status: comparison of the ELISA and the gas chromatography/mass 

spectrometry assay for urine 2,3‐dinor‐5,6‐dihydro‐15‐F2t‐isoprostane." Ann 

Epidemiol 14(10): 793‐7. 

Il'yasova, D., J. D. Morrow, et al. (2005). "Urinary F2‐isoprostanes are not 

associated with increased risk of type 2 diabetes." Obes Res 13(9): 1638‐44. 

Iraz, M., H. Erdogan, et al. (2005). "Brief communication: omega‐3 essential fatty 

acid supplementation and erythrocyte oxidant/antioxidant status in rats." 

Ann Clin Lab Sci 35(2): 169‐73. 

Jensen, J. A., W. H. Goodson, et al. (1991). "Cigarette Smoking Decreases Tissue 

Oxygen." Arch Surg 126(9): 1131‐1134. 

Jin, M. M., C. Y. Pan, et al. (2008). "[Association between metabolic syndrome and 

the 10 years mortality of cerebro‐cardiovascular diseases in the senile 

population]." Zhonghua Xin Xue Guan Bing Za Zhi 36(2): 118‐22. 

Jin, X., N. Hidiroglou, et al. (2012). "Dietary selenium (Se) and vitamin E (VE) 

supplementation modulated methylmercury‐mediated changes in markers of 

cardiovascular diseases in rats." Cardiovasc Toxicol 12(1): 10‐24. 

Johansen, P., T. Pars, et al. (2000). "Lead, cadmium, mercury and selenium intake 

by Greenlanders from local marine food." Sci Total Environ 245(1‐3): 187‐94. 

Jorgensen, M. E., P. Bjerregaard, et al. (2004). "Prevalence of the metabolic 

syndrome among the Inuit in Greenland. A comparison between two 

proposed definitions." Diabet Med 21(11): 1237‐42. 

Jorgensen, M. E., K. Borch‐Johnsen, et al. (2006). "Lifestyle modifies obesity‐

associated risk of cardiovascular disease in a genetically homogeneous 

population." Am J Clin Nutr 84(1): 29‐36. 

Jorgensen, M. E., C. Glumer, et al. (2003). "Obesity and central fat pattern among 

Greenland Inuit and a general population of Denmark (Inter99): Relationship 

to metabolic risk factors." Int J Obes Relat Metab Disord 27(12): 1507‐1515. 

Page 163: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

143  

Kadiiska, M. B., B. C. Gladen, et al. (2005). "Biomarkers of oxidative stress study II: 

are oxidation products of lipids, proteins, and DNA markers of CCl4 

poisoning?" Free Radic Biol Med 38(6): 698‐710. 

Katsuki, A., Y. Sumida, et al. (2004). "Increased oxidative stress is associated with 

serum levels of triglyceride, insulin resistance, and hyperinsulinemia in 

Japanese metabolically obese, normal‐weight men." Diabetes Care 27(2): 

631‐2. 

Kaufman, D. J., M. J. Roman, et al. (2008). "Prevalence of smoking and its 

relationship with carotid atherosclerosis in Alaskan Eskimos of the Norton 

Sound region: the GOCADAN study." Nicotine Tob Res 10(3): 483‐91. 

Keaney, J. F., Jr., M. G. Larson, et al. (2003). "Obesity and systemic oxidative stress: 

clinical correlates of oxidative stress in the Framingham Study." Arterioscler 

Thromb Vasc Biol 23(3): 434‐9. 

Keaney, J. F., Jr., M. G. Larson, et al. (2003). "Obesity and systemic oxidative stress: 

clinical correlates of oxidative stress in the Framingham Study." Arterioscler 

Thromb Vasc Biol 23(3): 434‐9. 

Keaney Jr, J. F., M. G. Larson, et al. (2003). "Obesity and systemic oxidative stress: 

Clinical correlates of oxidative stress in the Framingham study." Arterioscler 

Thromb Vasc Biol 23(3): 434‐439. 

Khan, M. A. and F. Wang (2009). "Reversible dissolution of glutathione‐mediated 

HgSe(x)S(1‐x) nanoparticles and possible significance in Hg‐Se antagonism." 

Chem Res Toxicol 22(11): 1827‐32. 

Kingman, A., T. Albertini, et al. (1998). "Mercury concentrations in urine and whole 

blood associated with amalgam exposure in a US military population." J Dent 

Res 77(3): 461‐71. 

Kitagawa, K., H. Hougaku, et al. (2007). "Carotid intima‐media thickness and risk of 

cardiovascular events in high‐risk patients. Results of the Osaka Follow‐Up 

Study for Carotid Atherosclerosis 2 (OSACA2 Study)." Cerebrovasc Dis 24(1): 

35‐42. 

Page 164: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

144  

 

Kok, F. J., A. M. De Bruijn, et al. (1987). "Selenium status and chronic disease 

mortality: Dutch epidemiological findings." Int J Epidemiol 16(2): 329‐32. 

Konig, A., C. Bouzan, et al. (2005). "A quantitative analysis of fish consumption and 

coronary heart disease mortality." Am J Prev Med 29(4): 335‐46. 

Kretz‐Remy, C. and A. P. Arrigo (2001). "Selenium: a key element that controls NF‐

kappa B activation and I kappa B alpha half life." Biofactors 14(1‐4): 117‐25. 

Kris‐Etherton, P. M., W. S. Harris, et al. (2002). "Fish consumption, fish oil, omega‐3 

fatty acids, and cardiovascular disease." Circulation 106(21): 2747‐57. 

Kuhnlein, H., O. Receveur, et al. (2001). "Energy, fat and calcium in bannock 

consumed by Canadian Inuit." J Am Diet Assoc 101(5): 580‐1. 

Kuhnlein, H. V. and O. Receveur (1996). "Dietary change and traditional food 

systems of indigenous peoples." Annu Rev Nutr 16: 417‐42. 

Kuhnlein, H. V., O. Receveur, et al. (1995). "Arctic indigenous women consume 

greater than acceptable levels of organochlorines." J Nutr 125(10): 2501‐10. 

Kuhnlein, H. V., O. Receveur, et al. (2008). "Unique patterns of dietary adequacy in 

three cultures of Canadian Arctic indigenous peoples." Public Health Nutr 

11(4): 349‐60. 

Kuhnlein, H. V., O. Receveur, et al. (2004). "Arctic indigenous peoples experience 

the nutrition transition with changing dietary patterns and obesity." J Nutr 

134(6): 1447‐53. 

Kwak, M. K., T. W. Kensler, et al. (2003). "Induction of phase 2 enzymes by serum 

oxidized polyamines through activation of Nrf2: effect of the polyamine 

metabolite acrolein." Biochem Biophys Res Commun 305(3): 662‐70. 

Kwak, M. K., N. Wakabayashi, et al. (2003). "Antioxidants enhance mammalian 

proteasome expression through the Keap1‐Nrf2 signaling pathway." Mol Cell 

Biol 23(23): 8786‐94. 

Laden, F., L. M. Neas, et al. (1999). "Predictors of plasma concentrations of DDE and 

PCBs in a group of U.S. women." Environ Health Perspect 107(1): 75‐81. 

Page 165: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

145  

Lalouel, J. M., A. Rohrwasser, et al. (2001). "Angiotensinogen in essential 

hypertension: from genetics to nephrology." J Am Soc Nephrol 12(3): 606‐15. 

Lee, C. Y., S. H. Huang, et al. (2008). "Measurement of F2‐isoprostanes, 

hydroxyeicosatetraenoic products, and oxysterols from a single plasma 

sample." Free Radic Biol Med 44(7): 1314‐22. 

Liu, W., J. D. Morrow, et al. (2009). "Quantification of F2‐isoprostanes as a reliable 

index of oxidative stress in vivo using gas chromatography‐mass 

spectrometry (GC‐MS) method." Free Radic Biol Med 47(8): 1101‐7. 

Lavi, S., E. H. Yang, et al. (2008). "The interaction between coronary endothelial 

dysfunction, local oxidative stress, and endogenous nitric oxide in humans." 

Hypertension 51(1): 127‐133. 

Lemieux, I., P. Poirier, et al. (2007). "Hypertriglyceridemic waist: A useful 

screening phenotype in preventive cardiology?" Can J  Cardiol 23(Suppl. B): 

23B‐31B. 

Lemire, M., M. Fillion, et al. (2010). "Selenium and mercury in the Brazilian 

Amazon: opposing influences on age‐related cataracts." Environ Health 

Perspect 118(11): 1584‐9. 

Lemire, M., M. Fillion, et al. (2011). "Selenium from dietary sources and motor 

functions in the Brazilian Amazon." NeuroToxicology 32(6): 944‐953. 

Li, P., X. Feng, et al. (2008). "Mercury exposures and symptoms in smelting 

workers of artisanal mercury mines in Wuchuan, Guizhou, China." Environ 

Res 107(1): 108‐14. 

Libermann, T. A. and D. Baltimore (1990). "Activation of interleukin‐6 gene 

expression through the NF‐kappa B transcription factor." Mol Cell Biol 10(5): 

2327‐34. 

Liese, A. D., E. J. Mayer‐Davis, et al. (1998). "Development of the multiple metabolic 

syndrome: an epidemiologic perspective." Epidemiol Rev 20(2): 157‐72. 

Lindh, U., A. Danersund, et al. (1996). "Selenium protection against toxicity from 

cadmium and mercury studied at the cellular level." Cell Mol Biol (Noisy‐le‐

grand) 42(1): 39‐48. 

Page 166: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

146  

 

Liu, J., A. J. Hanley, et al. (2006). "Characteristics and prevalence of the metabolic 

syndrome among three ethnic groups in Canada." Int J Obes (Lond) 30(4): 

669‐76. 

Longnecker, M. P., M. J. Stampfer, et al. (1993). "A 1‐y trial of the effect of high‐

selenium bread on selenium concentrations in blood and toenails." Am J Clin 

Nutr 57(3): 408‐13. 

Lopez‐Garcia, E., M. B. Schulze, et al. (2004). "Consumption of (n‐3) fatty acids is 

related to plasma biomarkers of inflammation and endothelial activation in 

women." J Nutr 134(7): 1806‐11. 

Lorenz, M. W., S. von Kegler, et al. (2006). "Carotid intima‐media thickening 

indicates a higher vascular risk across a wide age range: prospective data 

from the Carotid Atherosclerosis Progression Study (CAPS)." Stroke 37(1): 

87‐92. 

Lorenzo, C., M. Okoloise, et al. (2003). "The metabolic syndrome as predictor of 

type 2 diabetes: the San Antonio heart study." Diabetes Care 26(11): 3153‐9. 

Lund, B. O., D. M. Miller, et al. (1991). "Mercury‐induced H2O2 production and lipid 

peroxidation in vitro in rat kidney mitochondria." Biochem Pharmacol 42 

Suppl: S181‐7. 

Lund, B. O., D. M. Miller, et al. (1993). "Studies on Hg(II)‐induced H2O2 formation 

and oxidative stress in vivo and in vitro in rat kidney mitochondria." Biochem 

Pharmacol 45(10): 2017‐24. 

Lymbury, R. S., M. J. Marino, et al. (2009) "Effect of dietary selenium on the 

progression of heart failure in the ageing spontaneously hypertensive rat." 

Mol Nutr Food Res 54(10): 1436‐44. 

Maehira, F., G. A. Luyo, et al. (2002). "Alterations of serum selenium concentrations 

in the acute phase of pathological conditions." Clin Chim Acta 316(1‐2): 137‐

46. 

Page 167: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

147  

Maehira, F., I. Miyagi, et al. (2003). "Selenium regulates transcription factor NF‐

kappaB activation during the acute phase reaction." Clin Chim Acta 334(1‐2): 

163‐71. 

Mahaffey, K. R. and D. Mergler (1998). "Blood levels of total and organic mercury in 

residents of the upper St. Lawrence River basin, Quebec: association with 

age, gender, and fish consumption." Environ Res 77(2): 104‐14. 

Marchioli, R., C. Schweiger, et al. (2001). "Efficacy of n‐3 polyunsaturated fatty 

acids after myocardial infarction: results of GISSI‐Prevenzione trial. Gruppo 

Italiano per lo Studio della Sopravvivenza nell'Infarto Miocardico." Lipids 36 

Suppl: S119‐26. 

Martinez, A., J. L. Santiago, et al. (2008). "Polymorphisms in the selenoprotein S 

gene: lack of association with autoimmune inflammatory diseases." BMC 

Genomics 9: 329. 

Mas, E., R. J. Woodman, et al. (2010). "The omega‐3 fatty acids EPA and DHA 

decrease plasma F(2)‐isoprostanes: Results from two placebo‐controlled 

interventions." Free Radic Res 44(9): 983‐90. 

Masukawa, T., H. Kito, et al. (1982). "Formation and possible role of 

bis(methylmercuric) selenide in rats treated with methylmercury and 

selenite." Biochem Pharmacol 31(1): 75‐8. 

McClung, J. P., C. A. Roneker, et al. (2004). "Development of insulin resistance and 

obesity in mice overexpressing cellular glutathione peroxidase." Proc Natl 

Acad Sci U S A 101(24): 8852‐7. 

McGrath, L. T., G. M. Brennan, et al. (1996). "Effect of dietary fish oil 

supplementation on peroxidation of serum lipids in patients with non‐insulin 

dependent diabetes mellitus." Atherosclerosis 121(2): 275‐83. 

Milne, G. L. and J. D. Morrow (2006). "Isoprostanes and related compounds: update 

2006." Antioxid Redox Signal 8(7‐8): 1379‐84. 

Milne, G. L., S. C. Sanchez, et al. (2007). "Quantification of F2‐isoprostanes as a 

biomarker of oxidative stress." Nat Protoc 2(1): 221‐6. 

Page 168: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

148  

 

Milne, G. L., H. Yin, et al. (2007). "Quantification of F2‐isoprostanes in biological 

fluids and tissues as a measure of oxidant stress." Methods Enzymol 433: 

113‐26. 

Milne, G. L., H. Yin, et al. (2008). "Human biochemistry of the isoprostane 

pathway." J Biol Chem 283(23): 15533‐7. 

Milne, G. L., B. Gao, et al. (2012). "Measurement of F(2‐) isoprostanes and isofurans 

using gas chromatography‐mass spectrometry." Free Radic Biol Med.  

Available online 5 October 2012, 

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0891584912011641 

Minuz, P., P. Patrignani, et al. (2002). "Increased oxidative stress and platelet 

activation in patients with hypertension and renovascular disease." 

Circulation 106(22): 2800‐5. 

Montuschi, P., P. J. Barnes, et al. (2004). "Isoprostanes: markers and mediators of 

oxidative stress." FASEB J 18(15): 1791‐800. 

Mori, T. A., L. J. Beilin, et al. (1997). "Interactions between dietary fat, fish, and fish 

oils and their effects on platelet function in men at risk of cardiovascular 

disease." Arterioscler Thromb Vasc Biol 17(2): 279‐86. 

Mori, T. A., G. F. Watts, et al. (2000). "Differential effects of eicosapentaenoic acid 

and docosahexaenoic acid on vascular reactivity of the forearm 

microcirculation in hyperlipidemic, overweight men." Circulation 102(11): 

1264‐9. 

Mori, T. A. and R. J. Woodman (2006). "The independent effects of 

eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid on cardiovascular risk 

factors in humans." Curr Opin Clin Nutr Metab Care 9(2): 95‐104. 

Mori, T. A., R. J. Woodman, et al. (2003). "Effect of eicosapentaenoic acid and 

docosahexaenoic acid on oxidative stress and inflammatory markers in 

treated‐hypertensive type 2 diabetic subjects." Free Radic Biol Med 35(7): 

772‐81. 

Page 169: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

149  

Mori, T. A., K. D. Croft, et al. (1999). "An improved method for the measurement of 

urinary and plasma F2‐isoprostanes using gas chromatography‐mass 

spectrometry." Anal Biochem 268(1): 117‐25. 

Morrow, J. D. (2003). "Is oxidant stress a connection between obesity and 

atherosclerosis?" Arterioscler Thromb Vasc Biol 23(3): 368‐370. 

Morrow, J. D. (2005). "Quantification of isoprostanes as indices of oxidant stress 

and the risk of atherosclerosis in humans." Arterioscler Thromb Vasc Biol 

25(2): 279‐286. 

Morrow, J. D., J. A. Awad, et al. (1992). "Non‐cyclooxygenase‐derived prostanoids 

(F2‐isoprostanes) are formed in situ on phospholipids." Proc Natl Acad Sci U 

S A 89(22): 10721‐5. 

Morrow, J. D., B. Frei, et al. (1995). "Increase in circulating products of lipid 

peroxidation (F2‐isoprostanes) in smokers. Smoking as a cause of oxidative 

damage." N Engl J Med 332(18): 1198‐203. 

Morrow, J. D. and L. J. Roberts, 2nd (1999). "Mass spectrometric quantification of 

F2‐isoprostanes in biological fluids and tissues as measure of oxidant stress." 

Methods Enzymol 300: 3‐12. 

Mosca, L., L. J. Appel, et al. (2004). "Evidence‐based guidelines for cardiovascular 

disease prevention in women." J Am Coll Cardiol 43(5): 900‐921. 

Mozaffarian, D. (2008). "Fish and n‐3 fatty acids for the prevention of fatal 

coronary heart disease and sudden cardiac death." Am J Clin Nutr 87(6): 

1991S‐6S. 

Mozaffarian, D., A. Ascherio, et al. (2005). "Interplay between different 

polyunsaturated fatty acids and risk of coronary heart disease in men." 

Circulation 111(2): 157‐64. 

Muckle, G., P. Ayotte, et al. (2001). "Determinants of polychlorinated biphenyls and 

methylmercury exposure in inuit women of childbearing age." Environ 

Health Perspect 109(9): 957‐63. 

Muscat, J. E., W. Kleinman, et al. (2004). "Enhanced protein glutathiolation and 

oxidative stress in cigarette smokers." Free Radic Biol Med 36(4): 464‐70. 

Page 170: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

150  

 

Nalsen, C., B. Vessby, et al. (2006). "Dietary (n‐3) fatty acids reduce plasma F2‐

isoprostanes but not prostaglandin F2alpha in healthy humans." J Nutr 

136(5): 1222‐8. 

National Cholesterol Education Program Expert Panel on Detection, E. and A. 

Treatment of High Blood Cholesterol in (2002). "Third Report of the National 

Cholesterol Education Program (NCEP) Expert Panel on Detection, 

Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult 

Treatment Panel III) final report." Circulation 106(25): 3143‐421. 

Nawrot, T. S., J. A. Staessen, et al. (2007). "Blood pressure and blood selenium: a 

cross‐sectional and longitudinal population study." Eur Heart J 28(5): 628‐

33. 

Nestel, P., H. Shige, et al. (2002). "The n‐3 fatty acids eicosapentaenoic acid and 

docosahexaenoic acid increase systemic arterial compliance in humans." Am J 

Clin Nutr 76(2): 326‐30. 

Nobmann, E. D., S. O. Ebbesson, et al. (1999). "Associations between dietary factors 

and plasma lipids related to cardiovascular disease among Siberian Yupiks of 

Alaska." Int J Circumpolar Health 58(4): 254‐71. 

Nobmann, E. D., R. Ponce, et al. (2005). "Dietary intakes vary with age among 

Eskimo adults of Northwest Alaska in the GOCADAN study, 2000‐2003." J 

Nutr 135(4): 856‐62. 

Noel, M., E. Dewailly, et al. "Cardiovascular risk factors and subclinical 

atherosclerosis among Nunavik Inuit." Atherosclerosis 221(2): 558‐64. 

Nourooz‐Zadeh, J. (2008). "Key issues in F2‐isoprostane analysis." Biochem Soc 

Trans 36(Pt 5): 1060‐5. 

O'Keefe, J. H., Jr. and W. S. Harris (2000). "From Inuit to implementation: omega‐3 

fatty acids come of age." Mayo Clin Proc 75(6): 607‐14. 

O'Leary, D. H. and J. F. Polak (2002). "Intima‐media thickness: a tool for 

atherosclerosis imaging and event prediction." Am J Cardiol 90(10C): 18L‐

21L. 

Page 171: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

151  

Oka, T., M. Matsukura, et al. (2002). "Autonomic nervous functions in fetal type 

Minamata disease patients: assessment of heart rate variability." Tohoku J 

Exp Med 198(4): 215‐21. 

Ordovas, J. M. (2007). "Gender, a significant factor in the cross talk between genes, 

environment, and health." Gend Med 4 Suppl B: S111‐22. 

Park, K. and D. Mozaffarian (2010). "Omega‐3 fatty acids, mercury, and selenium in 

fish and the risk of cardiovascular diseases." Curr Atheroscler Rep 12(6): 

414‐22. 

Pedersen, E. B., M. E. Jorgensen, et al. (2005). "Relationship between mercury in 

blood and 24‐h ambulatory blood pressure in Greenlanders and Danes." Am J 

Hypertens 18(5 Pt 1): 612‐8. 

Pilz, H., A. Oguogho, et al. (2000). "Quitting cigarette smoking results in a fast 

improvement of in vivo oxidation injury (determined via plasma, serum and 

urinary isoprostane)." Thromb Res 99(3): 209‐21. 

Pollack, A. Z., E. F. Schisterman, et al. (2012). "Relation of Blood Cadmium, Lead, 

and Mercury Levels to Biomarkers of Lipid Peroxidation in Premenopausal 

Women." Am J Epidemiol 175(7): 645‐52 

Pollex, R. L., H. M. Khan, et al. (2004). "The metabolic syndrome in Inuit." Diabetes 

Care 27(6): 1517‐8. 

Pou, K. M., J. M. Massaro, et al. (2007). "Visceral and subcutaneous adipose tissue 

volumes are cross‐sectionally related to markers of inflammation and 

oxidative stress: The Framingham Heart Study." Circulation 116(11): 1234‐

41. 

Plaziac, C. (2007), “Tobacco Use.” Nunavik Inuit health Survey 2004, Qanuippitaa? 

How are we? Quebec: Institut national de santé publique de Quebec (INSQ) & 

Nunavik regional board of health and social services (NRBHSS). 

http://www.inspq.qc.ca 

Pratico, D., N. P. Murphy, et al. (1997). "Interaction of a thrombin inhibitor and a 

platelet GP IIb/IIIa antagonist in vivo: evidence that thrombin mediates 

Page 172: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

152  

 

platelet aggregation and subsequent thromboxane A2 formation during 

coronary thrombolysis." J Pharmacol Exp Ther 281(3): 1178‐85. 

Pratico, D., O. P. Barry, et al. (1998). "IPF2alpha‐I: an index of lipid peroxidation in 

humans." Proc Natl Acad Sci U S A 95(7): 3449‐54. 

Ralston, N. V., J. L. Blackwell, 3rd, et al. (2007). "Importance of molar ratios in 

selenium‐dependent protection against methylmercury toxicity." Biol Trace 

Elem Res 119(3): 255‐68. 

Ralston, N. V. and L. J. Raymond (2010). "Dietary selenium's protective effects 

against methylmercury toxicity." Toxicology 278(1): 112‐23. 

Rayman, M. P. (2009). "Selenoproteins and human health: insights from 

epidemiological data." Biochim Biophys Acta 1790(11): 1533‐40. 

Rayman, M. P. (2012). "Selenium and human health." The Lancet 379(9822): 1256‐

1268. 

Ridker, P. M., M. J. Stampfer, et al. (2001). "Novel risk factors for systemic 

atherosclerosis: a comparison of C‐reactive protein, fibrinogen, 

homocysteine, lipoprotein(a), and standard cholesterol screening as 

predictors of peripheral arterial disease." JAMA 285(19): 2481‐5. 

Rifai, N. and P. M. Ridker (2001). "High‐sensitivity C‐reactive protein: a novel and 

promising marker of coronary heart disease." Clin Chem 47(3): 403‐11. 

Rissanen, T., S. Voutilainen, et al. (2000). "Fish oil‐derived fatty acids, 

docosahexaenoic acid and docosapentaenoic acid, and the risk of acute 

coronary events: the Kuopio ischaemic heart disease risk factor study." 

Circulation 102(22): 2677‐9. 

Roberts, L. J., 2nd and J. P. Fessel (2004). "The biochemistry of the isoprostane, 

neuroprostane, and isofuran pathways of lipid peroxidation." Chem Phys 

Lipids 128(1‐2): 173‐86. 

Roberts, L. J., 2nd, K. P. Moore, et al. (1996). "Identification of the major urinary 

metabolite of the F2‐isoprostane 8‐iso‐prostaglandin F2alpha in humans." J 

Biol Chem 271(34): 20617‐20. 

Page 173: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

153  

Rossner, P., Jr., M. D. Gammon, et al. (2006). "Relationship between urinary 15‐F2t‐

isoprostane and 8‐oxodeoxyguanosine levels and breast cancer risk." Cancer 

Epidemiol Biomarkers Prev 15(4): 639‐44. 

Rupp, H., D. Wagner, et al. (2004). "Risk stratification by the "EPA+DHA level" and 

the "EPA/AA ratio" focus on anti‐inflammatory and antiarrhythmogenic 

effects of long‐chain omega‐3 fatty acids." Herz 29(7): 673‐85. 

Rylander, L., P. Nilsson‐Ehle, et al. (2006). "A simplified precise method for 

adjusting serum levels of persistent organohalogen pollutants to total serum 

lipids." Chemosphere 62(3): 333‐6. 

Salonen, J., G. Alfthan, et al. (1982). " Salonen, J., G. Alfthan, et al. (1982). 

"Association between cardiovascular death and myocardial infarction and 

serum selenium in a matched‐pair longitudinal study." The Lancet 

320(8291): 175‐179. 

Salonen, J. T., K. Seppanen, et al. (2000). "Mercury accumulation and accelerated 

progression of carotid atherosclerosis: a population‐based prospective 4‐

year follow‐up study in men in eastern Finland." Atherosclerosis 148(2): 

265‐73. 

Salonen, J. T., S. Yla‐Herttuala, et al. (1992). "Autoantibody against oxidised LDL 

and progression of carotid atherosclerosis." Lancet 339(8798): 883‐7. 

Sarsilmaz, M., A. Songur, et al. (2003). "Potential role of dietary omega‐3 essential 

fatty acids on some oxidant/antioxidant parameters in rats' corpus striatum." 

Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids 69(4): 253‐9. 

Schisterman, E. F., A. J. Gaskins, et al. (2010) "Influence of endogenous 

reproductive hormones on F2‐isoprostane levels in premenopausal women: 

the BioCycle Study." Am J Epidemiol 172(4): 430‐9. 

Schoenmakers, E., M. Agostini, et al. (2011). "Mutations in the selenocysteine 

insertion sequence‐binding protein 2 gene lead to a multisystem 

selenoprotein deficiency disorder in humans." J Clin Invest 120(12): 4220‐35. 

Page 174: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

154  

 

Schwedhelm, E., R. Maas, et al. (2003). "Clinical pharmacokinetics of antioxidants 

and their impact on systemic oxidative stress." Clin Pharmacokinet 42(5): 

437‐59. 

Seppanen, K., P. Soininen, et al. (2004). "Does mercury promote lipid peroxidation? 

An in vitro study concerning mercury, copper, and iron in peroxidation of 

low‐density lipoprotein." Biol Trace Elem Res 101(2): 117‐32. 

Serhan, C. N., A. Jain, et al. (2003). "Reduced inflammation and tissue damage in 

transgenic rabbits overexpressing 15‐lipoxygenase and endogenous anti‐

inflammatory lipid mediators." J Immunol 171(12): 6856‐65. 

Serhan, C. N. and B. Levy (2003). "Novel pathways and endogenous mediators in 

anti‐inflammation and resolution." Chem Immunol Allergy 83: 115‐45. 

Sethi, S. (2002). "Inhibition of leukocyte‐endothelial interactions by oxidized 

omega‐3 fatty acids: a novel mechanism for the anti‐inflammatory effects of 

omega‐3 fatty acids in fish oil." Redox Rep 7(6): 369‐78. 

Sethi, S., A. Y. Eastman, et al. (1996). "Inhibition of phagocyte‐endothelium 

interactions by oxidized fatty acids: a natural anti‐inflammatory 

mechanism?" J Lab Clin Med 128(1): 27‐38. 

Sharma, S., J. Gittelsohn, et al. "Addressing the public health burden caused by the 

nutrition transition through the Healthy Foods North nutrition and lifestyle 

intervention programme." J Hum Nutr Diet 23 Suppl 1: 120‐7. 

Sinaiko, A. R., J. Steinberger, et al. (2005). "Relation of body mass index and insulin 

resistance to cardiovascular risk factors, inflammatory factors, and oxidative 

stress during adolescence." Circulation 111(15): 1985‐91. 

Singh, U. and I. Jialal (2006). "Oxidative stress and atherosclerosis." 

Pathophysiology 13(3): 129‐142. 

Sioen, I., J. Van Camp et al. 2008 “Probabilistic intake assessment of multiple 

compounds as a tool to quantify the nutritional‐toxicological conflict related 

to seafood consumption.” Chemosphere 71(6): 1056–66 

Page 175: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

155  

Siscovick, D. S., T. E. Raghunathan, et al. (1995). "Dietary intake and cell membrane 

levels of long‐chain n‐3 polyunsaturated fatty acids and the risk of primary 

cardiac arrest." JAMA 274(17): 1363‐7. 

Sjogren, P., S. Basu, et al. (2005). "Measures of oxidized low‐density lipoprotein 

and oxidative stress are not related and not elevated in otherwise healthy 

men with the metabolic syndrome." Arterioscler Thromb Vasc Biol 25(12): 

2580‐6. 

Slotnick, M. J. and J. O. Nriagu (2006). "Validity of human nails as a biomarker of 

arsenic and selenium exposure: A review." Environ Res 102(1): 125‐39. 

Song, W. L., G. Paschos, et al. (2009). "Novel eicosapentaenoic acid‐derived F3‐

isoprostanes as biomarkers of lipid peroxidation." J Biol Chem 284(35): 

23636‐43. 

Sørensen, L. T., S. Jõrgensen, et al. (2009). "Acute Effects of Nicotine and Smoking 

on Blood Flow, Tissue Oxygen, and Aerobe Metabolism of the Skin and 

Subcutis." J Surg Res 152(2): 224‐230. 

Sowers, M., D. McConnell, et al. (2008). "Oestrogen metabolites in relation to 

isoprostanes as a measure of oxidative stress." Clin Endocrinol (Oxf) 68(5): 

806‐13. 

Stafforini, D. M., J. R. Sheller, et al. (2006). "Release of free F2‐isoprostanes from 

esterified phospholipids is catalyzed by intracellular and plasma platelet‐

activating factor acetylhydrolases." J Biol Chem 281(8): 4616‐23. 

Stapleton, S. R. (2000). "Selenium: an insulin‐mimetic." Cell Mol Life Sci 57(13‐14): 

1874‐9. 

Steel, D. M. and A. S. Whitehead (1994). "The major acute phase reactants: C‐

reactive protein, serum amyloid P component and serum amyloid A protein." 

Immunol Today 15(2): 81‐8. 

Stephens, J. W., M. P. Khanolkar, et al. (2009). "The biological relevance and 

measurement of plasma markers of oxidative stress in diabetes and 

cardiovascular disease." Atherosclerosis 202(2): 321‐329. 

Page 176: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

156  

 

Stocker, R. and J. F. Keaney, Jr. (2004). "Role of oxidative modifications in 

atherosclerosis." Physiol Rev 84(4): 1381‐478. 

Stranges, S., J. R. Marshall, et al. (2007). "Effects of long‐term selenium 

supplementation on the incidence of type 2 diabetes: a randomized trial." 

Ann Intern Med 147(4): 217‐23. 

Stringer, M. D., P. G. Gorog, et al. (1989). "Lipid peroxides and atherosclerosis." BMJ 

298(6669): 281‐4. 

Suadicani, P., H. O. Hein, et al. (1992). "Serum selenium concentration and risk of 

ischaemic heart disease in a prospective cohort study of 3000 males." 

Atherosclerosis 96(1): 33‐42. 

Szmitko, P. E., C.‐H. Wang, et al. (2003). "New Markers of Inflammation and 

Endothelial Cell Activation." Circulation 108(16): 1917‐1923. 

Tapiero, H., D. M. Townsend, et al. (2003). "The antioxidant role of selenium and 

seleno‐compounds." Biomed Pharmacother 57(3‐4): 134‐44. 

Thies, F., E. A. Miles, et al. (2001). "Influence of dietary supplementation with long‐

chain n‐3 or n‐6 polyunsaturated fatty acids on blood inflammatory cell 

populations and functions and on plasma soluble adhesion molecules in 

healthy adults." Lipids 36(11): 1183‐93. 

Traulsen, H., H. Steinbrenner, et al. (2004). "Selenoprotein P protects low‐density 

lipoprotein against oxidation." Free Radic Res 38(2): 123‐8. 

Twaroski, T. P., M. L. O'Brien, et al. (2001). "Effects of selected polychlorinated 

biphenyl (PCB) congeners on hepatic glutathione, glutathione‐related 

enzymes, and selenium status: implications for oxidative stress." Biochem 

Pharmacol 62(3): 273‐81. 

Uno, K. and S. J. Nicholls (2010). "Biomarkers of inflammation and oxidative stress 

in atherosclerosis." Biomarkers in Medicine 4(3): 361‐373. 

Uthus, E. O., K. Yokoi, et al. (2002). "Selenium deficiency in Fisher‐344 rats 

decreases plasma and tissue homocysteine concentrations and alters plasma 

homocysteine and cysteine redox status." J Nutr 132(6): 1122‐8. 

Page 177: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

157  

Vaclavik, E., A. Tjonneland, et al. (2006). "Organochlorines in Danish women: 

predictors of adipose tissue concentrations." Environ Res 100(3): 362‐70. 

Valera, B., E. Dewailly, et al. (2008). "Cardiac autonomic activity and blood 

pressure among Nunavik Inuit adults exposed to environmental mercury: a 

cross‐sectional study." Environ Health 7: 29. 

Valera, B., E. Dewailly, et al. (2009). "Environmental mercury exposure and blood 

pressure among Nunavik Inuit adults." Hypertension 54(5): 981‐6. 

Vallve, J. C., K. Uliaque, et al. (2002). "Unsaturated fatty acids and their oxidation 

products stimulate CD36 gene expression in human macrophages." 

Atherosclerosis 164(1): 45‐56. 

Van Oostdam, J., S. G. Donaldson, et al. (2005). "Human health implications of 

environmental contaminants in Arctic Canada: A review." Sci Total Environ 

351‐352: 165‐246. 

Venugopal, S. K., S. Devaraj, et al. (2002). "Demonstration that C‐reactive protein 

decreases eNOS expression and bioactivity in human aortic endothelial cells." 

Circulation 106(12): 1439‐41. 

Verma, S., C. H. Wang, et al. (2003). "Hyperglycemia potentiates the proatherogenic 

effects of C‐reactive protein: reversal with rosiglitazone." J Mol Cell Cardiol 

35(4): 417‐9. 

Virtamo, J., E. Valkeila, et al. (1985). "Serum selenium and the risk of coronary 

heart disease and stroke." Am J Epidemiol 122(2): 276‐82. 

Virtanen, J. K., T. H. Rissanen, et al. (2007). "Mercury as a risk factor for 

cardiovascular diseases." J Nutr Biochem 18(2): 75‐85. 

Visioli, F., P. Rise, et al. (2003). "Dietary intake of fish vs. formulations leads to 

higher plasma concentrations of n‐3 fatty acids." Lipids 38(4): 415‐8. 

Vunta, H., B. J. Belda, et al. (2008). "Selenium attenuates pro‐inflammatory gene 

expression in macrophages." Mol Nutr Food Res 52(11): 1316‐23. 

Wada, M., C. J. DeLong, et al. (2007). "Enzymes and receptors of prostaglandin 

pathways with arachidonic acid‐derived versus eicosapentaenoic acid‐

derived substrates and products." J Biol Chem 282(31): 22254‐66. 

Page 178: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

158  

 

Wang, C. H., S. H. Li, et al. (2003). "C‐reactive protein upregulates angiotensin type 

1 receptors in vascular smooth muscle." Circulation 107(13): 1783‐90. 

Wang, L., M. Fuster, et al. (2005). "Endothelial heparan sulfate deficiency impairs 

L‐selectin‐ and chemokine‐mediated neutrophil trafficking during 

inflammatory responses." Nat Immunol 6(9): 902‐10. 

Wang, Y. Z., X. A. Jia, et al. (1993). "Effects of selenium deficiency on Ca transport 

function of sarcoplasmic reticulum and lipid peroxidation in rat 

myocardium." Biol Trace Elem Res 36(2): 159‐66. 

Ward, N. C., J. M. Hodgson, et al. (2004). "Oxidative stress in human hypertension: 

association with antihypertensive treatment, gender, nutrition, and lifestyle." 

Free Radic Biol Med 36(2): 226‐232. 

Ward, N. C., I. B. Puddey, et al. (2005). "Urinary 20‐hydroxyeicosatetraenoic acid 

excretion is associated with oxidative stress in hypertensive subjects." Free 

Radic Biol Med 38(8): 1032‐6. 

Whincup, P. H., J. A. Gilg, et al. (2004). "Passive smoking and risk of coronary heart 

disease and stroke: prospective study with cotinine measurement." BMJ 

329(7459): 200‐5. 

Witte, K. K., A. L. Clark, et al. (2001). "Chronic heart failure and micronutrients." J 

Am Coll Cardiol 37(7): 1765‐74. 

Wohlin, M., J. Helmersson, et al. (2007). "Both cyclooxygenase‐ and cytokine‐

mediated inflammation are associated with carotid intima‐media thickness." 

Cytokine 38(3): 130‐6. 

Wongcharoen, W. and N. Chattipakorn (2005). "Antiarrhythmic effects of n‐3 

polyunsaturated fatty acids." Asia Pac J Clin Nutr 14(4): 307‐12. 

Woodman, R. J., T. A. Mori, et al. (2003). "Effects of purified eicosapentaenoic acid 

and docosahexaenoic acid on platelet, fibrinolytic and vascular function in 

hypertensive type 2 diabetic patients." Atherosclerosis 166(1): 85‐93. 

Woodman, R. J., T. A. Mori, et al. (2002). "Effects of purified eicosapentaenoic and 

docosahexaenoic acids on glycemic control, blood pressure, and serum lipids 

Page 179: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

159  

in type 2 diabetic patients with treated hypertension." Am J Clin Nutr 76(5): 

1007‐15. 

Woodman, R. J., T. A. Mori, et al. (2003). "Docosahexaenoic acid but not 

eicosapentaenoic acid increases LDL particle size in treated hypertensive 

type 2 diabetic patients." Diabetes Care 26(1): 253. 

Woodward, M., A. Rumley, et al. (2003). "C‐reactive protein: associations with 

haematological variables, cardiovascular risk factors and prevalent 

cardiovascular disease." Br J Haematol 122(1): 135‐41. 

Yagi, K. (1997). "Female hormones act as natural antioxidants‐‐a survey of our 

research." Acta Biochim Pol 44(4): 701‐9. 

Yamamoto, H., T. Endo, et al. (1995). "Activation of phospholipase D by 

prostaglandin F2 alpha in rat luteal cells and effects of inhibitors of 

arachidonic acid metabolism." Prostaglandins 50(4): 201‐11. 

Yan, W., G. D. Byrd, et al. (2007). "Quantitation of isoprostane isomers in human 

urine from smokers and nonsmokers by LC‐MS/MS." J Lipid Res 48(7): 1607‐

17. 

Yang, P., D. Chan, et al. (2004). "Formation and antiproliferative effect of 

prostaglandin E(3) from eicosapentaenoic acid in human lung cancer cells." J 

Lipid Res 45(6): 1030‐9. 

Yin, H., L. Gao, et al. (2007). "Urinary prostaglandin F2PG α is generated from the 

isoprostane pathway and not the cyclooxygenase in humans." J Biol Chem 

282(1): 329‐336. 

Yin, H., W. Liu, et al. (2009). "Dietary supplementation of omega‐3 fatty acid‐

containing fish oil suppresses F2‐isoprostanes but enhances inflammatory 

cytokine response in a mouse model of ovalbumin‐induced allergic lung 

inflammation." Free Radic Biol Med 47(5): 622‐8. 

Yoneda, S. and K. T. Suzuki (1997). "Equimolar Hg‐Se complex binds to 

selenoprotein P." Biochem Biophys Res Commun 231(1): 7‐11. 

Page 180: Oxidative Stress as a Cardiovascular Risk Factor in ...collectionscanada.gc.ca/obj/thesescanada/vol2/QMM/TC-QMM-1141… · 1. Original contribution to knowledge This doctoral dissertation

 

 

160  

 

Yoshida, Y., M. Hayakawa, et al. (2007). "Evaluation of lipophilic antioxidant 

efficacy in vivo by the biomarkers hydroxyoctadecadienoic acid and 

isoprostane." Lipids 42(5): 463‐72. 

Yoshizawa, K., E. B. Rimm, et al. (2002). "Mercury and the risk of coronary heart 

disease in men." N Engl J Med 347(22): 1755‐60. 

Young, T. K. (2007). "Are the circumpolar Inuit becoming obese?" Am J Hum Biol 

19(2): 181‐9. 

Young, T. K., P. Bjerregaard, et al. (2007). "Prevalence of obesity and its metabolic 

correlates among the circumpolar inuit in 3 countries." Am J Public Health 

97(4): 691‐5. 

Young, T. K., J. M. Gerrard, et al. (1999). "Plasma phospholipid fatty acids in the 

central Canadian arctic: biocultural explanations for ethnic differences." Am J 

Phys Anthropol 109(1): 9‐18. 

Yudkin, J. S., C. D. Stehouwer, et al. (1999). "C‐reactive protein in healthy subjects: 

associations with obesity, insulin resistance, and endothelial dysfunction: a 

potential role for cytokines originating from adipose tissue?" Arterioscler 

Thromb Vasc Biol 19(4): 972‐8. 

Zamamiri‐Davis, F., Y. Lu, et al. (2002). "Nuclear factor‐kappaB mediates over‐

expression of cyclooxygenase‐2 during activation of RAW 264.7 macrophages 

in selenium deficiency." Free Radic Biol Med 32(9): 890‐7. 

Zhou, Y. E., S. Kubow, et al. (2011). "Highly unsaturated n‐3 fatty acids status of 

Canadian Inuit: International Polar Year Inuit Health Survey, 2007‐2008." Int 

J Circumpolar Health 70(5): 498‐510.