Формули за телесни мазнини при подрастващи: Колко са точни през пубертета?

Стандартните прагове за индекс на телесна маса (ИТМ) и антропометричните формули за прогнозиране на телесните мазнини предоставят разумни показатели за групов скрининг при подрастващи, но тяхната прецизност при индивидуално проследяване варира значително по време на пубертетното развитие [3, 13, 14]. Бързите промени в състава на безмастната телесна маса (FFM) — обусловени от променящите се нива на хидратация, скелетната минерализация и специфичните за пола хормонални промени — често изкривяват резултатите от уравненията за кожни гънки и двукомпонентните модели за телесен състав [14, 17].

Пубертетен растеж и промени в състава на тялото

Юношеството е свързано с големи физиологични и структурни изменения, които затрудняват оценката на телесния състав [14]. Преди половото съзряване децата имат по-високо водно съдържание и по-ниско минерално съдържание на костите в своята безмастна маса в сравнение с възрастните [14]. С напредването на пубертета плътността и пропорциите на безмастната маса се променят драстично [14].

Началото на пубертета се дефинира клинично като достигане на стадий 2 по Танер, характеризиращ се с напъпване на гърдите (телархе, стадий B2) при момичетата или обем на тестисите от 4 mL или повече при момчетата [1]. При момичетата адренархе (зрелостното нарастване на надбъбречните андрогени DHEA и DHEAS) обикновено предшества гонадархе [9]. Общата последователност на съзряване при момичетата протича от ускоряване на растежа към пубархе, телархе, пикова скорост на растеж и менархе [9]. Средната продължителност от телархе (B2) до менархе е 2,34 години (със стандартно отклонение от 1,03 години), въпреки че корелацията между развитието на гърдите и момента на менархе е ниска (r = 0,17), а цялостният времеви интервал за завършване на всички пубертетни етапи варира от 1,5 до над 6 години [9]. Демографски данни от САЩ показват, че медианната възраст при достигане на стадий 2 на развитие на гърдите е 8,8 години при афроамериканците, 9,3 години при латиноамериканците и 9,7 години при белите и азиатците от нелатиноамерикански произход, в сравнение с обобщена оценка от 10,4 години в страните с ниски и средни доходи [9].

Моментът на настъпване на пубертета е тясно свързан с енергийните запаси и хормоналната сигнализация [1, 8]. Повишената телесна мазнина е свързана с по-ранно начало на пубертета чрез централни механизми — при които повишеният лептин увеличава пулсатилното освобождаване на гонадотропин-рилизинг хормон (GnRH) и секрецията на гонадотропин — и периферни механизми, при които инсулиновата резистентност и хиперинсулинемията стимулират производството на полови хормони [8]. При лонгитудинално проследяване на момичета процентът на телесните мазнини, измерен чрез биоимпеданс, е под 18% шест месеца преди пубертета, нараства с 2,85% за три месеца, за да надхвърли 20% преди стадий B2 по Танер, и остава на ниво от или над 22% след настъпването му [1]. Пиковата скорост на растеж по време на пубертетния скок се наблюдава между 11 и 12-годишна възраст при момичетата (след телархе между 8 и 12 години) и между 13 и 14-годишна възраст при момчетата (след уголемяване на тестисите до обем ≥4 mL или дължина ≥2,5 cm между 9,5 и 14 години) [8].

Надеждност на стандартните прагове за ИТМ

Тъй като ИТМ се базира единствено на общата телесна маса и ръста, той не прави разлика между нарастването на мастната тъкан и натрупването на чиста мускулна маса по време на пубертетните фази на растеж [3, 13]. Въпреки това, като инструмент за скрининг на повишено омазняване, праговете за ИТМ според възрастта се представят съпоставимо с моделите, които изрично включват пубертетния стадий [3].

В крос-секционно проучване сред 368 здрави младежи от бялата раса (на възраст 8,5–15,5 години), праговете за ИТМ, изчислени единствено според възрастта, идентифицират високи нива на мазнини чрез двойноенергийна рентгенова абсорбциометрия (DXA) (дефинирани като ≥25% телесни мазнини при момчетата и ≥35% при момичетата) с 86% чувствителност и при двата пола, успоредно с 89% специфичност при момчетата и 97% при момичетата [3]. Коригирането на тези прагове за ИТМ, така че да включват както възрастта, така и пубертетния стадий, осигурява 90% чувствителност при момчетата и 88% при момичетата (с 92% специфичност и при двата пола) — корекция, която не се оказва значително по-добра от критериите, базирани само на възрастта [3]. Освен това, при оценка на 6725 младежи на възраст 5–17 години от проучването Bogalusa Heart Study, коригираният според възрастта и пола ИТМ показва малко по-силни корелации с маркерите за кардиометаболитен риск (включително липиди, липопротеини, инсулин и кръвно налягане) в сравнение с процента телесни мазнини, оценен чрез стандартни уравнения за кожни гънки [13].

Уравнения за кожни гънки през различните етапи на зрялост

Антропометричните уравнения използват калипери за измерване на дебелината на подкожната мастна тъкан на определени анатомични места, преобразувайки тези стойности в приблизителна телесна плътност или процент телесни мазнини (%BF) [11, 14, 15]. Най-широко използваните педиатрични модели, разработени от Slaughter и колеги (1988 г.), са изградени на базата на извадка от 242 здрави младежи на възраст 8–18 години, оценени спрямо подводно претегляне или разреждане на стабилни изотопи [14, 15]. Тези уравнения използват кожните гънки на трицепса (TR) и под лопатката (SE):

• Момичета (всички възрасти): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Момчета (всички възрасти): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (където I е корекция на константата, базирана на етапа на зрялост и расата) [11]

Уравненията на Slaughter са специално разработени, за да отчитат променящата се плътност на FFM през различните етапи на зрялост (от предпубертетна до следпубертетна възраст) [14]. В изследване за кръстосана валидация от Janz et al., включващо 122 младежи на възраст 8–17 години, оценени спрямо коригирани според възрастта критерии за телесна плътност, уравненията за кожни гънки на Slaughter демонстрират високи коефициенти на вътрекласова надеждност (ICC = 0,98–0,99) и корелации за валидност (r = 0,79–0,99), със стандартни грешки на оценката (SEE) и общи грешки между 3,5% и 4,6% за процента телесни мазнини [14]. Въпреки това, тази оценка установява и значимо взаимодействие между уравнението за кожни гънки и нивото на полово съзряване при момчетата, а алтернативното уравнение за момичета (трицепс плюс подбедрица) се различава значително от референтната мярка [14].

При оценка спрямо четирикомпонентни модели или DXA сред по-широки педиатрични популации, традиционните уравнения за кожни гънки показват изразени ограничения [10, 11, 13, 15]:

• Отклонение в зависимост от нивото на мазнини: В проекта Pediatric Rosetta Body Composition Project (1169 младежи), уравненията на Slaughter показват висока корелация с процента телесни мазнини от DXA (r = 0,90), но надценяват телесните мазнини с 12 процентни пункта при момчетата и с 6 процентни пункта при момичетата, когато сборът от кожните гънки на трицепса и под лопатката достигне или надвиши 50 mm [13].
• Исторически формули с 4 кожни гънки: По-старите уравнения, разчитащи на четири кожни гънки (бицепс, трицепс, под лопатката, над хълбочната кост; като тези на Brook от 1971 г. или Durnin и Womersley от 1974 г.), показват висока корелация (r = 0,71 до 0,98) с DXA, но слабо съответствие, давайки средни разлики от 2,4 kg за мастната маса, -1,9 kg за безмастната маса и 6,3% за процента телесни мазнини [15]. Новоактуализираните педиатрични уравнения, оценени сред 835 здрави деца и 254 младежи с клинични състояния, подобряват това съответствие до средни разлики от 0,2 kg за мастната маса, 0,4 kg за безмастната маса и 0,0% за процента телесни мазнини [15].
• Клинична и популационна вариабилност: При 59 девойки с фенилкетонурия (PKU), уравненията на Slaughter показват най-слаба точност в сравнение с плетизмографията чрез изместване на въздух (BOD POD), демонстрирайки средна разлика от -7,7 ± 7,4%, средна процентна грешка от 19% и коефициент на конкорданс (CCC) от 0,3 [10]. За разлика от тях, уравнението на Peterson не показва значима разлика спрямо BOD POD (P = 0,23, средна разлика 0,76 ± 4,8%, CCC = 0,8), докато уравнението TAAG на Loftin има най-ниската средна процентна грешка (2,2%, CCC = 0,8) [10]. Традиционните формули на Slaughter и Lohman също показват незадоволителни резултати при тестване спрямо DXA при деца и юноши с ХИВ [11].

Биоелектричен импеданс и многокомпонентни модели

Биоелектричният импеданс анализ (BIA) представлява друг често срещан полеви метод за оценка на телесния състав по време на юношеството [4, 17]. Моночестотният BIA измерва съпротивлението (R), което отразява разпределението на извънклетъчната и вътреклетъчната вода, и реактанса (Xc), който отразява капацитета на клетъчната мембрана [23]. Фазовият ъгъл (PhA) се извежда геометрично чрез ъглово преобразуване на съотношението между реактанса и съпротивлението [23]. Мускулно локализираният BIA (ML-BIA) оценява специфични мускулни групи: намаляването на локализираното съпротивление отразява натрупването на течности, докато спадът в реактанса и фазовия ъгъл показва нарушена цялост на мембраната [23]. Локализираните измервания на фазовия ъгъл в областта на предната част на бедрото показват връзка с мускулното качество, измерено чрез ултразвук при млади мъже, и с мускулната сила при млади жени [23].

Въпреки практическото си приложение, стандартният BIA за цялото тяло има документирани диагностични ограничения сред педиатричните групи [4, 17]:

• Систематично подценяване: Систематичен обзор на 28 проучвания (обхващащи възрасти от 2 до 17 години) установява, че BIA последователно подценява мастната маса и процента телесни мазнини при педиатрични популации с наднормено тегло и затлъстяване в сравнение с DXA [4].
• Архитектура на апаратурата: Многочестотните сегментни анализатори (като InBody 720) показват по-добро съответствие с DXA чрез разграничаване на вътреклетъчните и извънклетъчните водни обеми, докато моночестотните модели са по-уязвими към флуктуации в хидратацията и скорошен прием на храна [4].
• Допускания на моделите при спортисти: При подрастващи спортисти (<18 години) двукомпонентните и трикомпонентните модели показват намалена точност поради допускания относно плътността на тъканите, белодробния обем и състоянието на хидратация, което прави четирикомпонентните модели за предпочитане [17]. Въпреки че DXA често служи като референтен златен стандарт за валидиране на полеви инструменти, рутинното му приложение за ежемесечно проследяване е ограничено от радиационното облъчване, високите разходи и липсата на мобилност в сравнение с полевите методи [4, 17]. Следователно полевите техники като измерването на кожни гънки и BIA изискват постоянна валидация за конкретните популации, за да се намалят грешките, произтичащи от различията между измерващите специалисти и биологичното съзряване [17].