Vzorce pro tělesný tuk u dospívajících: Jak přesné jsou v pubertě?

Standardní hranice indexu tělesné hmotnosti (BMI) a antropometrické predikční vzorce pro odhad tělesného tuku představují pro dospívající rozumné screeningové nástroje na úrovni skupin, ale jejich přesnost při individuálním sledování během puberty výrazně kolísá [3, 13, 14]. Rychlé změny ve složení tukuprosté hmoty (FFM) – způsobené proměnlivou mírou hydratace, mineralizací kostry a pohlavně specifickými hormonálními změnami – často zkreslují rovnice založené na kožních řasách i dvoukompartmentové modely tělesného složení [14, 17].

Růst v pubertě a změny ve složení těla

Dospívání s sebou nese zásadní fyziologické a strukturální změny, které komplikují hodnocení tělesného složení [14]. Před nástupem pohlavního dospívání mají děti v tukuprosté hmotě vyšší obsah vody a nižší obsah kostních minerálů než dospělí [14]. S postupující pubertou se hustota i poměrné zastoupení složek tukuprosté hmoty výrazně mění [14].

Nástup puberty je klinicky definován jako dosažení 2. Tannerova stadia, které je u dívek charakterizováno rozvojem prsní tkáně (telarché, stadium B2) a u chlapců objemem varlat 4 ml nebo větším [1]. U dívek adrenarché (zrání nadledvin spojené se vzestupem androgenů DHEA a DHEAS) obvykle předchází gonadarche [9]. Obecná posloupnost dospívání u dívek postupuje od zrychlení růstu přes pubarché, telarché, vrcholovou růstovou rychlost až po menarché [9]. Průměrná doba od telarché (B2) do menarché činí 2,34 roku (se směrodatnou odchylkou 1,03 roku), ačkoli korelace mezi vývojem prsou a načasováním menarché je nízká (r = 0,17) a celkový čas potřebný k dosažení všech milníků puberty se pohybuje od 1,5 do více než 6 let [9]. Demografická data z USA ukazují, že medián věku při nástupu 2. stadia vývoje prsou je 8,8 roku u afroamerických dívek, 9,3 roku u hispánských dívek a 9,7 roku u nehispánských bělošek a asiatek, ve srovnání se souhrnným odhadem 10,4 roku v zemích s nízkými a středními příjmy [9].

Načasování puberty úzce souvisí s energetickými zásobami a hormonální signalizací [1, 8]. Vyšší míra adipozity je spojena s časnějším nástupem puberty prostřednictvím centrálních mechanismů – kdy zvýšený leptin zvyšuje pulzaci gonadoliberinu (GnRH) a sekreci gonadotropinů – i periferních mechanismů, kde inzulinová rezistence a hyperinzulinemie stimulují produkci pohlavních hormonů [8]. Při longitudinálním sledování dívek bylo procento tělesného tuku měřené bioimpedancí šest měsíců před pubertou pod 18 %, během tří měsíců vzrostlo o 2,85 %, takže před dosažením Tannerova stadia B2 překročilo 20 %, a po nástupu puberty zůstalo na hodnotě 22 % nebo vyšší [1]. Vrchol růstové rychlosti během pubertálního růstového spurtu nastává mezi 11. a 12. rokem u dívek (po telarché mezi 8. a 12. rokem) a mezi 13. a 14. rokem u chlapců (po zvětšení varlat na objem ≥4 ml nebo délku ≥2,5 cm mezi 9,5 a 14 lety) [8].

Spolehlivost standardních hranic BMI

Jelikož BMI vychází pouze z celkové tělesné hmotnosti a výšky, nerozlišuje během pubertálního růstového spurtu mezi nárůstem tukové tkáně a přibýváním beztukové hmoty [3, 13]. Nicméně jako screeningový nástroj pro odhalení zvýšeného množství tuku fungují věkově specifické hranice BMI srovnatelně dobře jako modely, které explicitně zohledňují stadium puberty [3].

V průřezové studii na 368 zdravých dětech a dospívajících kavkazského původu (ve věku 8,5–15,5 let) identifikovaly hranice BMI stanovené pouze podle věku vysokou adipozitu měřenou pomocí dvoudirigentní rentgenové absorpciometrie (DXA, definovanou jako ≥25 % tělesného tuku u chlapců a ≥35 % u dívek) s 86% senzitivitou u obou pohlaví a se specificitou 89 % u chlapců a 97 % u dívek [3]. Úprava těchto hranic BMI se zohledněním věku i pubertálního stadia přinesla senzitivitu 90 % u chlapců a 88 % u dívek (při specificitě 92 % u obou), což nebyl statisticky významný posun oproti kritériím založeným pouze na věku [3]. Navíc při hodnocení 6 725 dětí a dospívajících ve věku 5–17 let ze studie Bogalusa Heart Study vykazovalo BMI upravené podle věku a pohlaví mírně silnější asociace s kardiometabolickými rizikovými markery (včetně lipidů, lipoproteinů, inzulinu a krevního tlaku) než procento tělesného tuku odhadnuté standardními rovnicemi z kožních řas [13].

Rovnice z kožních řas v různých stadiích dospívání

Antropometrické rovnice využívají kaliper k měření tloušťky podkožního tuku na specifických anatomických místech a tyto hodnoty převádějí na odhad tělesné hustoty nebo procenta tělesného tuku (%BF) [11, 14, 15]. Nejrozšířenější pediatrické modely, které vyvinuli Slaughter a kolegové (1988), byly vytvořeny na vzorku 242 zdravých jedinců ve věku 8–18 let a validovány proti podvodnímu vážení nebo diluci stabilních izotopů [14, 15]. Tyto rovnice využívají kožní řasy nad tricepsem (TR) a pod lopatkou (SE):

• Dívky (všechny věkové kategorie): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Chlapci (všechny věkové kategorie): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (kde I je korekční konstanta závislá na stadiu dospívání a rase) [11]

Slaughterovy rovnice byly přímo navrženy tak, aby zohledňovaly měnící se hustotu FFM v jednotlivých fázích dospívání (od prepubertální po postpubertální) [14]. V křížové validační studii (Janz et al.) na 122 dětech a dospívajících ve věku 8–17 let, porovnávané s věkově upravenými kritérii tělesné hustoty, vykázaly Slaughterovy rovnice vysokou intrak třídní spolehlivost (ICC = 0,98–0,99) a korelace validity (r = 0,79–0,99), se standardní chybou odhadu (SEE) a celkovou chybou v rozmezí 3,5 % až 4,6 % tělesného tuku [14]. Toto hodnocení však zároveň odhalilo významnou interakci mezi rovnicí pro kožní řasy a úrovní pohlavního dospívání u chlapců, přičemž alternativní rovnice pro dívky založená na řase na tricepsu a lýtku se od referenčního měření signifikantně lišila [14].

Při srovnání se čtyřkompartmentovými modely nebo DXA u širší pediatrické populace vykazují tradiční rovnice z kožních řas zřetelná omezení [10, 11, 13, 15]:

• Zkreslení závislé na míře tuku: V projektu Pediatric Rosetta Body Composition Project (1 169 dětí a dospívajících) Slaughterovy rovnice vysoce korelovaly s procentem tělesného tuku z DXA (r = 0,90), avšak při součtu subscapulární a tricepsové řasy 50 mm nebo více nadhodnocovaly tělesný tuk o 12 procentních bodů u chlapců a o 6 procentních bodů u dívek [13].
• Historické rovnice ze 4 řas: Starší vzorce využívající čtyři kožní řasy (biceps, triceps, subscapulární, suprailiakální; např. Brook 1971 nebo Durnin a Womersley 1974) vykazují vysokou korelaci (r = 0,71 až 0,98) s DXA, ale slabou shodu – s průměrnými rozdíly 2,4 kg u tukové hmoty, -1,9 kg u tukuprosté hmoty a 6,3 % u procenta tělesného tuku [15]. Nově aktualizované pediatrické rovnice testované na 835 zdravých dětech a 254 jedincích s klinickými diagnózami tuto shodu zlepšily na průměrné rozdíly 0,2 kg pro tukovou hmotu, 0,4 kg pro tukuprostou hmotu a 0,0 % pro procento tělesného tuku [15].
• Klinická a populační variabilita: U 59 dospívajících dívek s fenylketonurií (PKU) vykázaly Slaughterovy rovnice nejhorší přesnost ve srovnání se vzduchovou pletysmografií (BOD POD), s průměrným rozdílem -7,7 ± 7,4 %, průměrnou procentuální chybou 19 % a konkordančním korelačním koeficientem (CCC) 0,3 [10]. Naproti tomu Petersonova rovnice nevykázala signifikantní rozdíl oproti BOD POD (P = 0,23, průměrný rozdíl 0,76 ± 4,8 %, CCC = 0,8), zatímco Loftinova rovnice TAAG dosáhla nejnižší průměrné procentuální chyby (2,2 %, CCC = 0,8) [10]. Tradiční vzorce podle Slaughtera a Lohmana fungovaly nepřesně také při testování proti DXA u dětí a dospívajících s HIV [11].

Bioelektrická impedance a vícekompartmentové modely

Bioelektrická impedanční analýza (BIA) představuje další běžnou terénní metodu pro hodnocení tělesného složení v průběhu dospívání [4, 17]. Jednofrekvenční BIA měří rezistenci (R), která odráží distribuci extracelulární a intracelulární vody, a reaktanci (Xc), jež vyjadřuje kapacitanci buněčných membrán [23]. Fázový úhel (PhA) je geometricky odvozen z úhlové transformace poměru reaktance k rezistenci [23]. Svalově lokalizovaná BIA (ML-BIA) hodnotí konkrétní svalové skupiny: pokles lokální rezistence odráží hromadění tekutiny, zatímco snížení reaktance a fázového úhlu ukazuje na narušení integrity membrán [23]. Měření lokálního fázového úhlu na přední straně stehna prokázalo asociace s kvalitou svalů hodnocenou ultrazvukem u mladých mužů a se svalovým výkonem u mladých žen [23].

I přes svou praktickou využitelnost má standardní celotělová BIA u dětských kohort zdokumentovaná diagnostická omezení [4, 17]:

• Systematické podhodnocování: Systematický přehled 28 studií (zahrnující věk 2–17 let) zjistil, že BIA ve srovnání s DXA konzistentně podhodnocuje množství tukové hmoty i procento tělesného tuku u dětí a dospívajících s nadváhou a obezitou [4].
• Konstrukce přístrojů: Vícefrekvenční segmentální analyzátory (například InBody 720) vykazují lepší shodu s DXA díky rozlišení intracelulární a extracelulární vody, zatímco jednofrekvenční modely jsou náchylnější k výkyvům hydratace a akutnímu příjmu potravy [4].
• Předpoklady modelů u sportovců: U dospívajících sportovců (<18 let) vykazují dvoukompartmentové a tříkompartmentové modely sníženou přesnost kvůli předpokladům o hustotě tkání, plicním objemu a stavu hydratace, což činí vhodnějšími čtyřkompartmentové modely [17]. Ačkoli DXA často slouží jako referenční standard pro validaci terénních metod, její rutinní využití pro měsíční sledování naráží na radiační zátěž, vysokou finanční nákladnost a absenci přenosnosti [4, 17]. V důsledku toho vyžadují terénní techniky, jako jsou kožní řasy a BIA, neustálou validaci pro konkrétní populace, aby se minimalizovaly chyby plynoucí z variability měřícího personálu i biologického zrání [17].