Formule za procjenu tjelesne masti kod adolescenata: Koliko su tačne tokom puberteta?

Standardne granične vrijednosti indeksa tjelesne mase (BMI) i antropometrijske formule za predviđanje tjelesne masti pružaju razumne parametre za skrining adolescenata na nivou grupe, ali njihova preciznost za individualno praćenje znatno varira tokom pubertetskog razvoja [3, 13, 14]. Brze promjene u sastavu bezmasne mase (FFM)—uzrokovane promjenama nivoa hidracije, mineralizacije skeleta i hormonskim promjenama specifičnim za spol—često unose pristrasnost u jednačine kožnih nabora i dvokompartmentne modele tjelesnog sastava [14, 17].

Pubertetski rast i promjene u sastavu tijela

Adolescencija uključuje velike fiziološke i strukturne promjene koje otežavaju procjenu sastava tijela [14]. Prije spolnog sazrijevanja, djeca imaju veći sadržaj vode i niži sadržaj minerala u kostima unutar bezmasne mase u poređenju s odraslima [14]. Kako pubertet napreduje, gustoća i proporcije bezmasne mase značajno se mijenjaju [14].

Početak puberteta klinički se definiše kao dostizanje Tannerovog stadija 2, što je kod djevojčica karakterizirano razvojem pupoljaka dojki (telarha, stadij B2) ili volumenom testisa od 4 mL ili većim kod dječaka [1]. Kod djevojčica, adrenarha (sazrijevanje i porast adrenalnih androgena DHEA i DHEAS) obično prethodi gonadarhi [9]. Opći redoslijed sazrijevanja kod djevojčica kreće se od ubrzanja rasta do pubarhe, telarhe, vrhunca brzine rasta i menarhe [9]. Prosječno trajanje od telarhe (B2) do menarhe je 2,34 godine (uz standardnu devijaciju od 1,03 godine), iako je korelacija između razvoja dojki i vremena menarhe niska (r = 0,17), a ukupni vremenski okvir za završetak svih faza puberteta kreće se od 1,5 do preko 6 godina [9]. Demografski podaci iz SAD-a pokazuju da je medijan dobi na početku stadija 2 razvoja dojki 8,8 godina kod Afroamerikanki, 9,3 godine kod Hispanoamerikanki i 9,7 godina kod bjelkinja koje nisu hispanskog porijekla i Azijatkinja, u poređenju sa zbirnom procjenom od 10,4 godine u zemljama s niskim i srednjim dohotkom [9].

Vrijeme puberteta usko je povezano s energetskim zalihama i hormonalnom signalizacijom [1, 8]. Povećana količina masnog tkiva povezana je s ranijim početkom puberteta putem centralnih mehanizama—gdje povišeni leptin povećava pulsatilnost gonadotropin-oslobađajućeg hormona (GnRH) i lučenje gonadotropina—i perifernih mehanizama, gdje inzulinska rezistencija i hiperinzulinemija stimulišu proizvodnju spolnih hormona [8]. U longitudinalnom praćenju djevojčica, procent tjelesne masti izmjeren bioimpedansom iznosio je ispod 18% šest mjeseci prije puberteta, povećao se za 2,85% tokom tri mjeseca dostižući preko 20% prije Tannerovog stadija B2, te je ostao na ili iznad 22% nakon početka puberteta [1]. Vrhunac brzine rasta tokom adolescentnog zamaha rasta javlja se između 11. i 12. godine kod djevojčica (nakon telarhe između 8. i 12. godine) i između 13. i 14. godine kod dječaka (nakon uvećanja testisa na volumen ≥4 mL ili dužinu ≥2,5 cm između 9,5 i 14 godina) [8].

Pouzdanost standardnih graničnih vrijednosti BMI-a

Budući da se BMI oslanja isključivo na ukupnu tjelesnu masu i visinu, on ne razlikuje ekspanziju masnog tkiva od nakupljanja nemasne mase tokom pubertetskih skokova rasta [3, 13]. Međutim, kao alat za skrining povišenog adipoziteta, granične vrijednosti BMI-a zasnovane na dobi pokazuju uporedive rezultate s modelima koji eksplicitno integrišu faze puberteta [3].

U presječnoj studiji na 368 zdravih mladih osoba bijele rase (dobi 8,5–15,5 godina), granične vrijednosti BMI-a izračunate samo na osnovu dobi identifikovale su visok nivo masnog tkiva određen dvoenergetskom apsorpciometrijom X-zraka (DXA) (definisan kao ≥25% tjelesne masti kod dječaka i ≥35% kod djevojčica) s osjetljivošću od 86% kod oba spola, uz specifičnost od 89% kod dječaka i 97% kod djevojčica [3]. Prilagođavanje ovih graničnih vrijednosti BMI-a kako bi uključile i dob i pubertetski stadij rezultiralo je osjetljivošću od 90% kod dječaka i 88% kod djevojčica (uz specifičnost od 92% kod oba spola), što je prilagođavanje koje nije bilo statistički značajno superiornije u odnosu na kriterije zasnovane samo na dobi [3]. Nadalje, u procjeni 6.725 mladih u dobi od 5 do 17 godina iz studije Bogalusa Heart Study, BMI prilagođen dobi i spolu pokazao je nešto jače povezanosti s kardiometaboličkim faktorima rizika (uključujući lipide, lipoproteine, inzulin i krvni pritisak) nego procent tjelesne masti procijenjen standardnim jednačinama kožnih nabora [13].

Jednačine za kožne nabore kroz faze zrelosti

Antropometrijske jednačine koriste kaliper za mjerenje debljine potkožnog masnog tkiva na određenim anatomskim lokacijama, pretvarajući te vrijednosti u procijenjenu gustoću tijela ili procent tjelesne masti (%BF) [11, 14, 15]. Najčešće korišteni pedijatrijski modeli, koje su razvili Slaughter i kolege (1988), kreirani su na uzorku od 242 zdrave mlade osobe u dobi od 8 do 18 godina i evaluirani u odnosu na podvodno vaganje ili metodu razrjeđivanja stabilnih izotopa [14, 15]. Ove jednačine koriste kožne nabore na tricepsu (TR) i subskapularno (SE):

• Djevojčice (svi uzrasti): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Dječaci (svi uzrasti): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (gdje je I konstanta prilagođavanja zasnovana na stadiju zrelosti i rasi) [11]

Slaughterove jednačine su eksplicitno osmišljene da uzmu u obzir promjenjivu gustoću bezmasne mase kroz faze zrelosti (od pretpubertetske do postpubertetske) [14]. U istraživanju unakrsne validacije koje su proveli Janz i saradnici, uključujući 122 mlade osobe u dobi od 8 do 17 godina evaluirane prema kriterijima gustoće tijela prilagođene dobi, Slaughterove jednačine kožnih nabora pokazale su visoke koeficijente intraklasne pouzdanosti (ICC = 0,98–0,99) i korelacije validnosti (r = 0,79–0,99), sa standardnim greškama procjene (SEE) i ukupnim greškama između 3,5% i 4,6% za procent tjelesne masti [14]. Međutim, ova evaluacija je također utvrdila značajnu interakciju između jednačine kožnih nabora i nivoa spolnog sazrijevanja kod dječaka, dok se alternativna jednačina za djevojčice zasnovana na naborima tricepsa i lista značajno razlikovala od referentne mjere [14].

Kada se procjenjuju u odnosu na četverokompartmentne modele ili DXA na široj pedijatrijskoj populaciji, tradicionalne jednačine kožnih nabora pokazuju jasna ograničenja [10, 11, 13, 15]:

• Pristrasnost ovisna o nivou tjelesne masti: U projektu Pediatric Rosetta Body Composition Project (1.169 mladih), Slaughterove jednačine su imale visoku korelaciju s procentom tjelesne masti izmjerenim DXA-om (r = 0,90), ali su precjenjivale tjelesnu mast za 12 procentnih poena kod dječaka i 6 procentnih poena kod djevojčica kada je zbir subskapularnog nabora i nabora tricepsa dostigao ili prešao 50 mm [13].
• Historijske formule sa 4 kožna nabora: Starije jednačine koje se oslanjaju na četiri kožna nabora (biceps, triceps, subskapularni, suprailijakalni; poput Brook 1971 ili Durnin i Womersley 1974) pokazuju visoku korelaciju (r = 0,71 do 0,98) s DXA-om, ali slabo slaganje, dajući prosječne razlike od 2,4 kg za masnu masu, -1,9 kg za bezmasnu masu i 6,3% za procent tjelesne masti [15]. Novije pedijatrijske jednačine evaluirane na 835 zdrave djece i 254 djece s kliničkim stanjima poboljšale su ovo slaganje na prosječne razlike od 0,2 kg za masnu masu, 0,4 kg za bezmasnu masu i 0,0% za procent tjelesne masti [15].
• Klinička i populacijska varijabilnost: Kod 59 adolescentica s fenilketonurijom (PKU), Slaughterove jednačine pokazale su najslabiju preciznost u odnosu na pletizmografiju istiskivanjem zraka (BOD POD), pokazujući prosječnu razliku od -7,7 ± 7,4%, prosječnu procentualnu grešku od 19% i koeficijent konkordancije (CCC) od 0,3 [10]. Nasuprot tome, Petersonova jednačina nije pokazala statistički značajnu razliku u odnosu na BOD POD (P = 0,23, prosječna razlika 0,76 ± 4,8%, CCC = 0,8), dok je Loftinova TAAG jednačina imala najmanju prosječnu procentualnu grešku (2,2%, CCC = 0,8) [10]. Tradicionalne formule Slaughtera i Lohmana također su pokazale loše rezultate kada su testirane u poređenju s DXA-om kod djece i adolescenata s HIV-om [11].

Bioelektrična impedansa i višekompartmentni modeli

Bioelektrična impedansa (BIA) predstavlja još jednu uobičajenu terensku metodu za procjenu sastava tijela tokom adolescencije [4, 17]. Jednofrekventna BIA mjeri otpor (R), koji odražava distribuciju vanćelijske i unutarćelijske vode, i reaktansu (Xc), koja odražava kapacitivnost ćelijske membrane [23]. Fazni ugao (PhA) se izvodi geometrijski iz ugaone transformacije omjera reaktanse i otpora [23]. BIA lokalizirana na mišiće (ML-BIA) procjenjuje specifične mišićne grupe: smanjenje lokalnog otpora ukazuje na nakupljanje tečnosti, dok smanjenje reaktanse i faznog ugla ukazuje na narušen integritet membrane [23]. Mjerenja lokalnog faznog ugla na prednjoj strani natkoljenice pokazala su povezanost s ultrazvučnim kvalitetom mišića kod mladića i mišićnom snagom kod mladih žena [23].

Uprkos praktičnoj upotrebljivosti, standardna BIA cijelog tijela ima dokumentovana dijagnostička ograničenja u pedijatrijskim kohortama [4, 17]:

• Sistematsko potcjenjivanje: Sistematski pregled 28 studija (koje su obuhvatile uzraste od 2 do 17 godina) utvrdio je da BIA dosljedno potcjenjuje masnu masu i procent tjelesne masti u pedijatrijskoj populaciji s prekomjernom težinom i gojaznošću u poređenju s DXA-om [4].
• Arhitektura uređaja: Višefrekventni segmentni analizatori (poput InBody 720) pokazuju superiorno slaganje s DXA-om zahvaljujući razlikovanju unutarćelijskih i vanćelijskih rezervoara vode, dok su jednofrekventni modeli podložniji fluktuacijama hidracije i akutnom unosu hrane [4].
• Pretpostavke modela kod sportista: Kod adolescentnih sportista (<18 godina), dvokompartmentni i trokompartmentni modeli pokazuju smanjenu tačnost zbog pretpostavki o gustoći tkiva, volumenu pluća i statusu hidracije, zbog čega se preferiraju četverokompartmentni modeli [17]. Iako DXA često služi kao referentni standard za validaciju terenskih alata, njena rutinska primjena za mjesečna praćenja ograničena je izloženošću zračenju, visokim troškovima i nedostatkom prenosivosti u poređenju s terenskim metodama [4, 17]. Shodno tome, terenske tehnike poput kožnih nabora i BIA zahtijevaju stalnu validaciju specifičnu za populaciju kako bi se ublažile greške koje proizlaze iz varijabilnosti mjeritelja i biološkog sazrijevanja [17].