Ar bioelektrinio impedanso metabolinis amžius yra patikimas sveikatos rodiklis?

Bioelektrinio impedanso analizės (BIA) prietaisai dažnai pateikia „metabolinį amžių“, lygindami asmens apskaičiuotą metabolinį profilį su chronologinio amžiaus etalonais. Sporto moksle ir klinikinėje epidemiologijoje metabolinis amžius nėra standartizuotas medicininis diagnostikos įrankis ar tiesioginis ląstelių bioenergetikos matavimas [2]. Vis dėlto didelės apimties klinikinių kohortų tyrimai rodo, kad BIA nustatytas metabolinis amžius veikia kaip patikimas statistinis kūno sudėties kokybės, atsparumo insulinui rizikos ir kardiometabolinės sveikatos rodiklis [1, 12, 16].

Norint suprasti mokslinį metabolinio amžiaus pagrįstumą, būtina atskirti, kaip komerciniai prietaisai apskaičiuoja šį rodiklį, nuo to, kaip tiksliai šis rodiklis atspindi reikšmingus fiziologinius parametrus.

Kaip BIA apskaičiuoja metabolinį amžių

Komerciniai BIA prietaisai, pavyzdžiui, gaminami „Tanita“ ar „InBody“, tiesiogiai nevertina ląstelių kvėpavimo, hormoninės būklės ar cirkuliuojančių metabolitų [2, 18]. Vietoj to jie įvertina asmens bazinę medžiagų apykaitos normą (BMR) – energijos kiekį, reikalingą pagrindinėms fiziologinėms funkcijoms palaikyti ramybės būsenoje, kuris sudaro maždaug 60–75 % visų paros energijos sąnaudų [2].

Kadangi ramybės būsenoje esantys skeleto raumenys sunaudoja maždaug 13 kcal/kg per parą (~6 kcal/lb per parą), palyginti su maždaug 4,5 kcal/kg per parą (~2 kcal/lb per parą) riebaliniame audinyje, BMR labiausiai priklauso nuo liesosios kūno masės [2]. Prietaisų algoritmai, įskaitant Heymsfieldo ir kolegų sukurtus prognostinius modelius, apimančius amžių, lytį, ūgį ir svorį, įvertina neriebalinę masę ir apskaičiuoja BMR naudodami tokias lygtis kaip Katch-McArdle ($$\text{BMR}=370+[21.6\times \text{liesoji masė kg}]$$) arba patikslintas Harris-Benedict formules [2, 5].

Kad nustatytų „metabolinį amžių“, prietaisas palygina naudotojo apskaičiuotą BMR su populiacijos etalonine duomenų baze, kurioje pateikiamos vidutinės BMR vertės, sugrupuotos pagal chronologinį amžių [2]. Populiacijos lygmeniu suaugusiųjų BMR mažėja maždaug 1–2 % per dešimtmetį, o tai visų pirma lemia laipsniškas skeleto raumenų nykimas ir jų pakeitimas riebaliniu audiniu, kai tuo tarpu pati riebalų masė BMR keičia tik 2–3 % [1]. Jei asmuo išlaiko didesnę liesųjų audinių masę ir santykinai mažesnę riebalų masę nei vidutiniškai jo chronologinio amžiaus bendraamžiai, jo padidėjęs BMR atitinka jaunesnės demografinės grupės etaloninę reikšmę, todėl gaunamas mažesnis metabolinis amžius [1, 2, 5].

Vis dėlto šis skaičiavimas remiasi demografinėmis prielaidomis. Nors pramoniniai modeliai dažnai daro prielaidą, kad energijos sąnaudos suaugus tolygiai mažėja po piko vėlyvojoje paauglystėje [19], didelės apimties dvigubai žymėto vandens tyrimo duomenys, apimantys daugiau nei 6400 asmenų, rodo, kad pagal kūno dydį pakoreguotos energijos sąnaudos išlieka iš esmės stabilios nuo 20 iki 60 metų ir biologiškai pradeda mažėti tik po 60 metų [15].

Ryšys su kardiometaboline rizika ir atsparumu insulinui

Nors BIA nustatytas metabolinis amžius remiasi matematiniais modeliais, o ne tiesioginiu metabolizmo stebėjimu, didelėse klinikinėse kohortose jis demonstruoja stiprias statistines sąsajas su patvirtintais kardiometabolinės rizikos rodikliais [1, 12, 16].

Skerspjūvio tyrime, kuriame dalyvavo 8590 Ispanijos darbuotojų nuo 18 iki 69 metų, daugiadažniu BIA nustatytas metabolinis amžius buvo įvertintas lyginant jį su keliais metabolinio sindromo kriterijais ir atsparumo insulinui žymenimis [1, 16]:

• Atsparumo insulinui rizika: Didesnis metabolinis amžius rodė reikšmingą ryšį su netiesioginiais atsparumo insulinui indeksais, įskaitant metabolinį atsparumo insulinui rodiklį (METS-IR; ŠS 4,88, 95 % PI 4,12–5,65), vieno taško jautrumo insulinui vertintoją (SPISE; ŠS 4,42, 95 % PI 3,70–5,15) ir trigliceridų-gliukozės (TyG) indeksą (ŠS 3,42, 95 % PI 2,97–3,87) [1, 17].
• Metabolinis sindromas: Asmenys, kurių metabolinis amžius viršijo chronologinį, turėjo gerokai didesnę hipertenzinio liemens (ŠS 13,97, 95 % PI 11,82–16,13), Tarptautinės diabeto federacijos (IDF) metabolinio sindromo (ŠS 10,96, 95 % PI 9,23–12,80), NCEP ATP III metabolinio sindromo (ŠS 8,01) ir hipertriglicerideminio liemens (ŠS 7,44) tikimybę [16].
• Diskriminacinis tikslumas: Plotas po ROC kreive (AUC), vertinantis metabolinio amžiaus gebėjimą atskirti kardiometabolinius fenotipus, tarp lyčių svyravo nuo 0,807 iki 0,865 [16]. Optimalus ribinis skirtumas (metabolinis amžius atėmus chronologinį amžių) tarp −2 ir +2 metų pasižymėjo 75–82 % jautrumu ir 75–77 % specifiškumu identifikuojant padidėjusią kardiometabolinę riziką [16].
• Kepenų ligų žymenys: Išvengiamų prarastų gyvenimo metų (ALLY) indeksas, apskaičiuotas kaip matematinis skirtumas tarp bioimpedanso metabolinio amžiaus ir chronologinio amžiaus, stipriai koreliavo su su metaboline disfunkcija susijusios steatozinės kepenų ligos (MASLD) rizikos balais, fiziniu pasyvumu ir mažu Viduržemio jūros dietos laikymusi [12]. Jis pasižymėjo didele prognostine verte riebiųjų kepenų ligai (FLD AUC: 0,935 moterims, 0,917 vyrams) ir riebiųjų kepenų indeksui (FLI AUC: 0,900 moterims, 0,833 vyrams) [12].

BIA metabolinis amžius, palyginti su molekuliniais ir daugiakomponentiniais biologiniais laikrodžiais

Norint geriau suprasti BIA metabolinį amžių, jį reikia atskirti nuo molekulinių senėjimo laikrodžių ir išsamių funkcinio pajėgumo vertinimų [8, 9].

Molekuliniai senėjimo laikrodžiai skirstomi į pirmosios kartos (kalibruojamus tiesiogiai pagal chronologinį amžių) ir antrosios kartos (apmokomus remiantis klinikiniu trapumu, ligų pasireiškimu ir mirtingumo rizika) [8]. Šiuolaikinės metabolomikos platformos fiksuoja dinaminius, netiesinius biologinius pokyčius centrinėje energijos apykaitoje, lipidų subfrakcijose ir sisteminiame uždegime (pavyzdžiui, GlycA ir GlycB) [6, 8]. Panašiai ir masių spektrometrija atskleidžia ūmius bei lėtinius metabolinius poslinkius, tokius kaip lipidų persitvarkymas ir 5-oksoprolino pokyčiai hipoksinės adaptacijos metu [10].

Priešingai, BIA metabolinis amžius yra grynai iš kūno sudėties apskaičiuotas įvertis [2]. Jis nefiksuoja šių cirkuliuojančių ląstelių signalų ar su kūno sudėtimi nesusijusių metabolinių veiksnių, tokių kaip mitochondrijų kvėpavimas ar skydliaukės hormonų būklė [2].

Metodologiniai apribojimai ir praktiniai aspektai

Nors BIA rodikliai užtikrina patogų stebėjimą sportinėje ir profesinėje aplinkoje, galioja keli metodologiniai apribojimai:

1. Standartizacijos trūkumas: Skirtingi įrangos gamintojai naudoja nevienodas patentuotas lygtis ir skirtingas populiacijos etalonines duomenų bazes [2]. Todėl skirtingų gamintojų prietaisais gauti metabolinio amžiaus rezultatai negali būti tiesiogiai lyginami tarpusavyje [2].
2. Prietaisų tikslumo skirtumai tarp skirtingų kūno tipų: Validacijos tyrimai su 8 elektrodų daugiadažnėmis „Tanita“ sistemomis (tokiomis kaip MC-780 ir MC-980) rodo stiprų sutapimą su dvigubos energijos rentgeno spindulių sugerties (DXA) metodu vertinant galūnių liesuosius audinius ir su keturių komponentų modeliais nustatant kūno riebalų procentą sveikoje populiacijoje [5]. Tačiau pogrupių analizės klinikinėse populiacijose rodo tam tikrų neatitikimų; pavyzdžiui, suaugusių 2 tipo diabetu sergančių pacientų grupėje BIA ir DXA matavimai rodo gerą sutapimą liesų ($$\text{KMI}<23{\text{ kg/m}}^2$$) ir nutukusių ($$\text{KMI}\ge 25{\text{ kg/m}}^2$$) asmenų kohortose, tačiau koreliacija yra prastesnė tarp antsvorį turinčių asmenų ($$23\le \text{KMI}<25{\text{ kg/m}}^2$$) [20].
3. Fazinis kampas kaip tiesioginis pirminis rodiklis: Skirtingai nuo metabolinio amžiaus, kuris remiasi demografiniu modeliavimu ir formulių prielaidomis, BIA fazinis kampas ($$\theta$$) yra tiesioginis biofizikinis matavimas, atspindintis ląstelių membranų vientisumą ir audinių kokybę [5, 14]. Fazinis kampas reikšmingai koreliuoja su ultragarsu išmatuota raumenų kokybe keliose raumenų grupėse, aiškiai skiriasi tarp lyčių ir atspindi funkcinį pajėgumą, raumenų jėgą bei širdies ir kraujagyslių bei kvėpavimo sistemos pajėgumą [3, 5, 14].

Sportuojantiems asmenims BIA metabolinį amžių geriausia vertinti kaip supaprastintą liesosios ir riebalinės masės santykio atspindį, o ne kaip išsamų vidinės metabolinės sveikatos įvertinimą [2]. Nors metabolinio amžiaus išlaikymas žemiau chronologinio amžiaus glaudžiai siejasi su geru jautrumu insulinui, mažesniu kepenų riebalų kaupimusi ir maža metabolinio sindromo rizika, tai vis tiek išlieka netiesioginis, raumenų masės nulemtas skaičiavimas, o ne tiesioginė ląstelių funkcinės būklės išraiška [1, 2, 12, 16].