Miten jalkojen ja vartalon mittasuhteet muuttuvat nuoruusiässä

Ihmiskehon mittasuhteet muuttuvat vauvaiästä murrosiän läpi epälineaarisesti sen sijaan, että ne kasvaisivat tasasuhtaisesti. Varhaisnuoruudessa (Tannerin asteet 2–3) alaraajojen pitkät luut kokevat varhaisen kasvupyrähdyksen, mikä laskee istumapituussuhdetta alimmilleen ja saa aikaan tilapäisen suhteellisen pitkäjalkaisuuden [1, 8, 18]. Myöhäisnuoruudessa (Tannerin asteet 4–5) nuoruusiän pituuskasvupyrähdys päättyy vartalon ja selkärangan pituuskasvun kiihtymiseen, mikä nostaa istumapituussuhdetta, kunnes luuston kypsyys saavutetaan ja aikuisen antropometriset mittasuhteet vakiintuvat [1, 14, 18].

Tarkka ajoitus ja lopullinen vakiintumispiste kuitenkin vaihtelevat merkittävästi yksilöllisen puberteetin tempon, biologisen sukupuolen, geneettisen taustan ja varhaislapsuuden tekijöiden mukaan [1, 3, 6, 18].

Eriytyvä kasvugradientti

Kehon segmentit kehittyvät erillisten biologisten kasvugradienttien mukaisesti. Pään alapuolinen ihmisen kasvu noudattaa kefalokaudaalista (päästä häntään) ja distaalis-proksimaalista (ääriosista keskivartaloon) järjestystä [8, 10, 18]. Syntymästä aikuisuuteen kehonosat kasvavat eri suhteissa: pään mitat kaksinkertaistuvat, vartalon pituus kolminkertaistuu, käsivarsien pituus nelinkertaistuu ja jalkojen pituus viisinkertaistuu [8]. Raajojen kehityksessä ääriosat noudattavat ulkoa sisäänpäin etenevää järjestystä, jossa kädet ja jalkaterät kiihtyvät ensin, sen jälkeen sääret ja kyynärvarret ja lopuksi lantio, rintakehä ja hartiat [8].

Näiden muutosten mittaamiseksi tutkijat arvioivat antropometrisiä indeksejä [10, 20]:

• Subiskiaalinen jalan pituus (SLL): Seisomapituus miinus istumapituus ($H-SH$), jota käytetään, koska lonkkaniveltä ei voida luotettavasti tunnustella suoraan [10, 14].
• Istumapituussuhde (SHR) tai Cormic-indeksi (CI): Pään ja vartalon osuus kokonaispituudesta prosentteina, laskettuna kaavalla $(\text{Istumapituus}/\text{Seisomapituus})\times 100$ [10, 18, 20].
• Suhteellinen subiskiaalinen jalan pituus (RSLL): $[(H-SH)/H]\times 100$, jossa matalammat istumapituussuhteet vastaavat suoraan suhteellisesti pidempiä jalkoja [10].

Syntymähetkellä istumapituus muodostaa noin 65 % kehon kokonaispituudesta [14]. Subiskiaalinen raajan pituus on syntymässä keskimäärin 18 cm, kun taas istumapituus on keskimäärin 34 cm [14]. Koska jalat kasvavat lapsuuden aikana nopeammin kuin muut pään alapuoliset segmentit, istumapituussuhde laskee asteittain ja saavuttaa noin 52 % tason noin 12 vuoden iässä [10, 14].

Murrosiän muutokset jalan ja vartalon mittasuhteissa

Murrosiän alku sijoittuu noin 75 cm:n istumapituuteen tytöillä ja 78 cm:n istumapituuteen pojilla, ja sille on ominaista yli 6 cm:n vuosittainen pituuskasvunopeus [14]. Murrosiän aikana kehon mittasuhteet käyvät läpi kaksivaiheisen käänteen [1, 18]:

1. Varhainen murrosikä (Tannerin asteet 2–3): Alaraajat saavuttavat kasvuhuippunsa (huippukasvunopeuden) ennen vartaloa [8]. Tämä luo ohimenevän suhteellisen jalanpituuden huippujakson ja painaa Cormic-indeksin alimmilleen [1, 8, 18]. Varhaisnuorten ryhmissä (11–13-vuotiaat) pojilla näkyy tämä jalkojen vetämä Cormic-indeksin lasku, kun alaraajojen kasvu kiihtyy 12 ikävuoden jälkeen [18].
2. Myöhäinen murrosikä (Tannerin asteet 4–5): Pituuskasvun huippunopeus (PHV) saavutetaan tytöillä 11,3–12,2 vuoden ja pojilla 13,3–14,4 vuoden iässä, jolloin yksilöt ovat saavuttaneet noin 92 % aikuispituudestaan [8]. PHV:n jälkeen alaraajojen pitkien luiden kasvu hidastuu ja päättyy ennen vartaloa, kun taas selkärangan kasvu kiihtyy [1, 8, 14, 18]. Tämä selkärangan kasvupyrähdys nostaa istumapituussuhdetta takaisin ylöspäin, kunnes pituuskasvu lakkaa [1, 18].

Kasvun päättyessä lopullinen subiskiaalinen jalan pituus on naisilla keskimäärin 74,5 cm ja miehillä 81 cm, mikä tarkoittaa syntymästä lähtien 56,5 cm:n ja 63 cm:n kokonaiskasvua [14]. Lopullinen istumapituus vakiintuu noin 88 cm:iin naisilla (165 cm:n aikuispituudella) ja 92 cm:iin miehillä (175 cm:n aikuispituudella) [14].

Sukupuolierot ja kypsymisen tempo

Biologinen sukupuoli ja yksilöllinen kypsymistahti tuovat merkittäviä eroja luuston vakiintumisen ajoitukseen. Tytöt kypsyvät biologisesti noin 2 vuotta poikia aiemmin [6, 8]. Koska seisomapituus saavuttaa 86 % aikuispituudesta murrosiän alussa (~11 vuoden iässä tytöillä ja ~13 vuoden iässä pojilla), poikien 2 vuotta pidempi pyrähdystä edeltävä kasvukausi (~5 cm vuodessa eli ~10 cm) yhdessä PHV:n aikana saavutetun noin 2 cm suuremman kasvuhuippunopeuden kanssa selittää miesten keskimäärin noin 13 cm suuremman aikuispituuden [8, 14]. Tämä pidennetty pyrähdystä edeltävä ajanjakso mahdollistaa myös luuston suuremman rakenteellisen vahvuuden [6].

Kypsymisen tempo muuttaa suoraan myös kehonosien lopullisia mittasuhteita [3, 4]. Aiempi murrosiän ajoitus (varhaisempi PHV) johtaa merkittävästi lyhyempään aikuispituuteen, mikä johtuu yksinomaan lyhyemmäksi jäävästä jalkojen pituudesta, kun taas aikuisen istumapituuteen se ei vaikuta [3]. Vastaavasti lapsuuden kehonkoostumus vaikuttaa vartalon mittasuhteisiin: kohonnut painoindeksi (BMI) 2–8 vuoden iässä on positiivisesti yhteydessä suurempaan aikuisen istumapituuteen vaikuttamatta kuitenkaan aikuisen kokonaispituuteen tai reisi- ja sääriluun pituuteen [3].

Väestöerot ja genetiikka

Aikuispituuden määräytyminen siirtyy sikiöaikaisista ympäristötekijöistä arviolta 80 % geneettiseen ja 20 % ympäristötekijöiden jakaumaan optimaalisissa olosuhteissa [6]. Tietyt geenialueet (kuten HOXd-geeniryhmä ja SHOX) osallistuvat raajojen säätelyyn, vaikka ympäristötekijöillä on myös merkittävä rooli tavanomaisissa populaatioissa [10].

Aikuisten Cormic-indeksin perustaso vaihtelee merkittävästi eri väestöryhmissä [1, 18]:

• Australian alkuperäisväestöt: ~48 % (suhteellisesti pisimmät jalat) [18].
• Afrikkalaiset väestöt / ei-latinalaisamerikkalaiset mustat: ~51 % (merkittävästi matalammat istumapituussuhteet kaikissa murrosiän vaiheissa) [1, 18].
• Eurooppalaiset ja Välimeren alueen väestöt: ~52 % [1, 18].
• Aasialaiset väestöt: 53–54 % (suhteellisesti lyhyemmät jalat) [18].

Koska antropometriset suhteet vaihtelevat kronologisen iän, kypsymistempon ja murrosiän vaiheiden mukaan, luuston kehityksen arviointi edellyttää huomioimista kypsyysasteen perusteella pelkän kronologisen iän sijaan [20].