Testzsírszámítás serdülőknél: mennyire pontos a pubertás során?

A standard testtömegindex- (BMI) határértékek és az antropometriai testzsírbecslő képletek csoportszinten elfogadható szűrési mutatókat adnak serdülőknél, ám az egyéni nyomon követés pontossága jelentősen ingadozik a pubertáskori fejlődés során [3, 13, 14]. A zsírmentes testtömeg (FFM) összetételének gyors átalakulása – amelyet a változó hidratáltsági szint, a csontozat mineralizációja és a nemi hormonok eltolódásai hajtanak – gyakran torzítja a bőrredőképletek és a kétkomponenses testösszetétel-modellek eredményeit [14, 17].

Pubertáskori növekedés és összetételbeli változások

A serdülőkor jelentős élettani és szerkezeti változásokkal jár, amelyek megnehezítik a testösszetétel felmérését [14]. A nemi érés előtt a gyermekek zsírmentes testtömege a felnőttekéhez képest magasabb víztartalommal és alacsonyabb csontásványianyag-tartalommal rendelkezik [14]. A pubertás előrehaladtával a zsírmentes testtömeg sűrűsége és arányai számottevően átalakulnak [14].

A pubertás kezdetét klinikailag a 2-es Tanner-stádium eléréseként határozzák meg, amelyet lányoknál a mellbimbóudvar kiemelkedése és a mirigyállomány növekedése (thelarche, B2 stádium), fiúknál pedig a legalább 4 ml-es heretérfogat jellemez [1]. Lányoknál az adrenarche (a mellékvese-androgének, a DHEA és DHEAS érési emelkedése) jellemzően megelőzi a gonadarche-t [9]. A női érés általános folyamata a növekedés gyorsulásától a pubarche-n, thelarche-n és a csúcsnövekedési sebességen át a menarche-ig tart [9]. A thelarche-tól (B2) a menarche-ig eltelt átlagos időtartam 2,34 év (1,03 éves szórással), jóllehet a mellfejlődés és a menarche időzítése közötti korreláció alacsony (r = 0,17), és az összes pubertáskori mérföldkő lezajlásának teljes időtartama 1,5 évtől több mint 6 évig terjed [9]. Az egyesült államokbeli demográfiai adatok szerint a 2-es mellstádium megjelenésének medián életkora afroamerikaiaknál 8,8 év, hispánoknál 9,3 év, nem hispán fehéreknél és ázsiaiaknál pedig 9,7 év, szemben az alacsony és közepes jövedelmű országok 10,4 éves összesített becslésével [9].

A serdülés időzítése szorosan összefügg az energiaraktárakkal és a hormonális jelátvitellel [1, 8]. A magasabb zsírtömeg korábbi pubertáskezdethez kapcsolódik mind központi mechanizmusokon keresztül – ahol az emelkedett leptinszint növeli a gonadotropin-felszabadító hormon (GnRH) pulzativitását és a gonadotropinszekréciót –, mind perifériás mechanizmusokon keresztül, ahol az inzulinrezisztencia és a hiperinzulinémia serkenti a nemi hormonok termelődését [8]. Lányok longitudinális vizsgálatában a bioimpedanciával mért testzsírszázalék hat hónappal a pubertás előtt 18% alatt maradt, három hónap alatt 2,85%-kal nőve meghaladta a 20%-ot a B2 Tanner-stádium előtt, és a kezdet után 22%-on vagy a felett stabilizálódott [1]. A serdülőkori növekedési lökés során a csúcsnövekedési sebesség lányoknál 11–12 éves kor között jelentkezik (a 8–12 éves kor közötti thelarche-t követően), fiúknál pedig 13–14 éves kor között (a herék ≥4 ml térfogatúra vagy ≥2,5 cm hosszúságúra történő megnagyobbodását követően, 9,5–14 éves korban) [8].

A standard BMI-határértékek megbízhatósága

Mivel a BMI kizárólag a teljes testtömegen és a testmagasságon alapul, nem tesz különbséget a zsírszövet gyarapodása és a sovány izomtömeg növekedése között a serdülőkori növekedési ugrások során [3, 13]. Ugyanakkor az emelkedett zsírszint szűrőeszközeként az életkoron alapuló BMI-határértékek a pubertás stádiumát kifejezetten figyelembe vevő modellekhez hasonlóan teljesítenek [3].

Egy 368 egészséges kaukázusi fiatal (8,5–15,5 éves) bevonásával végzett keresztmetszeti vizsgálatban a pusztán életkor alapján számított BMI-határértékek mindkét nemnél 86%-os szenzitivitással, valamint fiúknál 89%-os, lányoknál 97%-os specificitással azonosították a kettős energiájú röntgen-abszorpciometriával (DXA) mért magas testzsírt (amelyet fiúknál ≥25%, lányoknál ≥35% testzsírként határoztak meg) [3]. Ezen BMI-határértékek módosítása az életkor és a pubertási stádium együttes figyelembevételével fiúknál 90%-os, lányoknál 88%-os szenzitivitást eredményezett (mindkét nemnél 92%-os specificitás mellett), ami nem bizonyult szignifikánsan jobbnak a pusztán életkoron alapuló kritériumoknál [3]. Továbbá a Bogalusa Heart Study 6725, 5–17 éves fiataljának értékelésekor az életkorra és nemre korrigált BMI némileg erősebb összefüggést mutatott a kardiometabolikus kockázati markerekkel (beleértve a lipideket, lipoproteineket, inzulint és vérnyomást), mint a standard bőrredőképletekkel becsült testzsírszázalék [13].

Bőrredőképletek a különböző érettségi stádiumokban

Az antropometriai képletek kaliperrel mérik a bőr alatti zsírszövet vastagságát meghatározott anatómiai pontokon, majd ezeket az értékeket becsült testsűrűséggé vagy testzsírszázalékká (%BF) alakítják [11, 14, 15]. A legszélesebb körben használt gyermekgyógyászati modelleket Slaughter és munkatársai (1988) dolgozták ki egy 242 fős, 8–18 éves egészséges fiatalból álló minta alapján, víz alatti méréssel vagy stabilizotópos hígítással hitelesítve [14, 15]. Ezek a képletek a tricepsz (TR) és a lapocka alatti (subscapularis, SE) bőrredőket használják:

• Lányok (minden életkor): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Fiúk (minden életkor): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (ahol az I egy érettségi stádiumon és származáson alapuló tengelymetszet-korrekció) [11]

A Slaughter-képleteket kifejezetten úgy alakították ki, hogy figyelembe vegyék a zsírmentes testtömeg (FFM) változó sűrűségét az érési stádiumok során (a prepubertástól a posztpubertásig) [14]. Janz és munkatársai keresztvalidációs kutatásában, amelyben 122, 8–17 éves fiatalt vizsgáltak életkorra korrigált testsűrűség-kritériumokhoz viszonyítva, a Slaughter-féle bőrredőképletek magas osztályon belüli megbízhatósági korrelációt (ICC = 0,98–0,99) és érvényességi korrelációt (r = 0,79–0,99) mutattak, a testzsírszázalékra vonatkozó 3,5% és 4,6% közötti standard becslési hibával (SEE) és teljes hibával [14]. Ugyanakkor ez az értékelés szignifikáns interakciót tárt fel a bőrredőképlet és a nemi érés szintje között fiúknál, a lányoknál alkalmazott alternatív, tricepsz és vádli bőrredőt használó egyenlet pedig szignifikánsan eltért a referenciaszinttől [14].

Szélesebb gyermekpopulációkban négykomponenses modellekkel vagy DXA-val összevetve a hagyományos bőrredőképletek egyértelmű korlátokat mutatnak [10, 11, 13, 15]:

• Zsírtömegfüggő torzítás: A Pediatric Rosetta Body Composition Projectben (1169 fiatal) a Slaughter-képletek szorosan korreláltak a DXA testzsírszázalékkal (r = 0,90), de fiúknál 12 százalékponttal, lányoknál pedig 6 százalékponttal becsülték túl a testzsírt, amikor a subscapularis és a tricepsz bőrredők összege elérte vagy meghaladta az 50 mm-t [13].
• Korábbi 4 bőrredős képletek: A négy bőrredőre (bicepsz, tricepsz, lapocka alatti, csípőtaréj feletti; mint például a Brook 1971 vagy Durnin és Womersley 1974) épülő régebbi egyenletek magas korrelációt (r = 0,71–0,98) mutatnak a DXA-val, de gyenge egyezést: átlagosan 2,4 kg különbséget eredményeznek a zsírtömegben, -1,9 kg-ot a zsírmentes testtömegben és 6,3%-ot a testzsírszázalékban [15]. A 835 egészséges gyermeknél és 254 klinikai állapotú fiatalnál értékelt, újonnan frissített gyermekgyógyászati képletek ezt az egyezést a zsírtömegnél átlagosan 0,2 kg-os, a zsírmentes testtömegnél 0,4 kg-os, a testzsírszázaléknál pedig 0,0%-os átlagos különbségre javították [15].
• Klinikai és populációs variabilitás: 59 fenilketonuriás (PKU) serdülő lánynál a Slaughter-képletek mutatták a leggyengébb pontosságot a levegőkiszorításos pletizmográfiával (BOD POD) szemben: -7,7 ± 7,4%-os átlagos különbséget, 19%-os átlagos százalékos hibát és 0,3-as konkordancia korrelációs együtthatót (CCC) eredményeztek [10]. Ezzel szemben a Peterson-képlet nem mutatott szignifikáns különbséget a BOD POD-hoz képest (p = 0,23, átlagos különbség 0,76 ± 4,8%, CCC = 0,8), míg a Loftin-féle TAAG-képlet érte el a legalacsonyabb átlagos százalékos hibát (2,2%, CCC = 0,8) [10]. A Slaughter és Lohman hagyományos képletei szintén gyengén teljesítettek, amikor HIV-fertőzött gyermekeknél és serdülőknél tesztelték őket DXA-val szemben [11].

Bioelektromos impedancia és többkomponenses modellek

A bioelektromos impedanciaanalízis (BIA) egy másik gyakori gyakorlati módszer a testösszetétel mérésére serdülőkorban [4, 17]. Az egyfrekvenciás BIA a rezisztenciát (R), amely az extracelluláris és intracelluláris vízeloszlást tükrözi, valamint a reaktanciát (Xc) méri, amely a sejtmembrán kapacitását jelzi [23]. A fázisszöget (PhA) geometriai úton számítják ki a reaktancia és a rezisztencia arányának szögtranszformációjából [23]. Az izomra lokalizált BIA (ML-BIA) meghatározott izomcsoportokat értékel: a lokális rezisztencia csökkenése folyadékfelhalmozódást jelez, míg a reaktancia és a fázisszög csökkenése a membrán integritásának sérülését mutatja [23]. Az elülső combon végzett lokális fázisszög-mérések összefüggést mutattak az ultrahanggal mért izomminőséggel fiatal férfiaknál, és az izomerővel fiatal nőknél [23].

Gyakorlati hasznossága ellenére a standard teljes test BIA dokumentált diagnosztikai korlátokkal rendelkezik a gyermekpopulációkban [4, 17]:

• Szisztematikus alulbecslés: 28 tanulmányt (2–17 éves korosztály) felölelő szisztematikus áttekintés megállapította, hogy a BIA a DXA-hoz képest következetesen alulbecsüli a zsírtömeget és a testzsírszázalékot túlsúlyos és elhízott gyermekpopulációkban [4].
• Készülékarchitektúra: A többfrekvenciás szegmentális elemzők (mint például az InBody 720) jobb egyezést mutatnak a DXA-val az intracelluláris és extracelluláris vízterek elkülönítésével, míg az egyfrekvenciás modellek érzékenyebbek a hidratáltság ingadozásaira és a közvetlen táplálékbevitelre [4].
• Modellfeltevések sportolóknál: Serdülő sportolóknál (<18 év) a két- és háromkomponenses modellek pontossága csökken a szövetsűrűségre, tüdőtérfogatra és hidratáltsági állapotra vonatkozó feltételezések miatt, így a négykomponenses modellek előnyösebbek [17]. Bár a DXA gyakran referenciamódszerként szolgál a terepi eszközök validálására, havi nyomon követésre történő rutinszerű alkalmazását korlátozza a sugárterhelés, a magas költség és a hordozhatóság hiánya a terepi módszerekhez képest [4, 17]. Következésképpen az olyan terepi technikák, mint a bőrredőmérés és a BIA, folyamatos populációspecifikus validációt igényelnek a mérőszemély hibáiból és a biológiai érésből adódó pontatlanságok mérséklésére [17].