Ķermeņa tauku formulas pusaudžiem: cik tās ir precīzas pubertātē?

Standarta ķermeņa masas indeksa (ĶMI) robežvērtības un antropometriskās ķermeņa tauku procenta aprēķināšanas formulas nodrošina pietiekami precīzus skrīninga rādītājus pusaudžu grupām, taču to precizitāte individuālu izmaiņu novērošanā pubertātes laikā ievērojami svārstās [3, 13, 14]. Straujas beztauku masas (FFM) sastāva izmaiņas, ko izraisa svārstīgs hidratācijas līmenis, skeleta mineralizācija un dzimumspecifiskas hormonālās pārmaiņas, bieži rada novirzes ādas kroku formulās un divu nodalījumu ķermeņa uzbūves modeļos [14, 17].

Augšana un ķermeņa sastāva izmaiņas pubertātē

Pusaudža vecumā notiek nozīmīgas fizioloģiskas un strukturālas pārmaiņas, kas apgrūtina ķermeņa sastāva novērtēšanu [14]. Pirms dzimumnobriešanas bērnu beztauku masā ir lielāks ūdens daudzums un mazāks kaulu minerālvielu saturs nekā pieaugušajiem [14]. Pubertātei progresējot, beztauku masas blīvums un proporcijas ievērojami mainās [14].

Klīniski par pubertātes sākumu uzskata 2. Tennera stadijas sasniegšanu, ko meitenēm raksturo krūšu dziedzeru aizmetņu veidošanās (telarhe, stadija B2), bet zēniem — sēklinieku tilpums 4 ml vai vairāk [1]. Meitenēm adrenarhe (virsnieru androgēnu DHEA un DHEAS līmeņa paaugstināšanās nobriešanas procesā) parasti sākas pirms gonadarhes [9]. Vispārējā meiteņu nobriešanas secība ietver augšanas paātrināšanos, kam seko pubarhe, telarhe, maksimālais augšanas ātrums un menarhe [9]. Vidējais laiks no telarhes (B2) līdz menarhei ir 2,34 gadi (ar standartnovirzi 1,03 gadi), lai gan korelācija starp krūšu attīstību un menarhes laiku ir zema (r = 0,17), un kopējais laiks visu pubertātes posmu sasniegšanai svārstās no 1,5 līdz vairāk nekā 6 gadiem [9]. ASV demogrāfiskie dati liecina, ka mediānais vecums 2. krūšu attīstības stadijas sākumam afroamerikānietēm ir 8,8 gadi, spāņu izcelsmes meitenēm — 9,3 gadi, bet baltādainajām un aziātu izcelsmes meitenēm — 9,7 gadi, salīdzinot ar apkopoto rādītāju 10,4 gadi valstīs ar zemiem un vidējiem ienākumiem [9].

Pubertātes iestāšanās laiks ir cieši saistīts ar enerģijas rezervēm un hormonālajiem signāliem [1, 8]. Lielāks tauku daudzums organismā ir saistīts ar agrāku pubertātes sākumu, ko nosaka centrālie mehānismi — paaugstināts leptīna līmenis palielina gonadotropīnu atbrīvotājhormona (GnRH) pulsāciju un gonadotropīnu sekrēciju — un perifērie mehānismi, kur insulīna rezistence un hiperinsulinēmija stimulē dzimumhormonu veidošanos [8]. Meiteņu garengriezuma novērojumos ar bioimpedanci mērītais ķermeņa tauku procents sešus mēnešus pirms pubertātes bija zem 18%, trīs mēnešu laikā pieauga par 2,85%, pārsniedzot 20% pirms Tennera B2 stadijas, un pēc pubertātes sākuma saglabājās 22% vai virs tā [1]. Maksimālais augšanas ātrums pusaudžu augšanas lēciena laikā meitenēm tiek sasniegts 11–12 gadu vecumā (pēc telarhes 8–12 gadu vecumā), bet zēniem — 13–14 gadu vecumā (pēc sēklinieku palielināšanās līdz ≥4 ml tilpumam vai ≥2,5 cm garumam 9,5–14 gadu vecumā) [8].

Standarta ĶMI robežvērtību ticamība

Tā kā ĶMI aprēķinā izmanto tikai kopējo ķermeņa masu un auguma garumu, tas nespēj nošķirt taukaudu pieaugumu no beztauku masas pieauguma pubertātes augšanas lēcienos [3, 13]. Tomēr, izmantojot to kā paaugstināta tauku daudzuma skrīninga rīku, pēc vecuma noteiktās ĶMI robežvērtības uzrāda līdzvērtīgu precizitāti modeļiem, kuros tieši iekļautas pubertātes stadijas [3].

Šķērsgriezuma pētījumā ar 368 veseliem kaukāziešu izcelsmes jauniešiem (vecumā no 8,5 līdz 15,5 gadiem) tikai pēc vecuma noteiktās ĶMI robežvērtības identificēja augstu tauku daudzumu divstaru rentgena absorbciometrijā (DXA) (definētu kā ≥25% ķermeņa tauku zēniem un ≥35% meitenēm) ar 86% jutību abiem dzimumiem, 89% specifiskumu zēniem un 97% meitenēm [3]. Pielāgojot šīs ĶMI robežvērtības gan pēc vecuma, gan pubertātes stadijas, jutība bija 90% zēniem un 88% meitenēm (ar 92% specifiskumu abiem), un šis pielāgojums nebija būtiski pārāks par kritērijiem, kuros ņemts vērā tikai vecums [3]. Turklāt pētījumā ar 6725 bērniem un pusaudžiem vecumā no 5 līdz 17 gadiem (Bogalusa Heart Study) pēc vecuma un dzimuma pielāgots ĶMI uzrādīja nedaudz ciešāku saistību ar kardiometabolā riska marķieriem (tostarp lipīdiem, lipoproteīniem, insulīnu un asinsspiedienu) nekā ar standarta ādas kroku formulām aprēķinātais ķermeņa tauku procents [13].

Ādas kroku formulas dažādās brieduma stadijās

Antropometriskajās formulās izmanto kaliperu, lai izmērītu zemādas taukaudu biezumu noteiktās anatomiskajās vietās, pārvēršot šos mērījumus aprēķinātajā ķermeņa blīvumā vai ķermeņa tauku procentā (%BF) [11, 14, 15]. Visplašāk izmantotie pediatriskie modeļi, ko izstrādāja Sloters (Slaughter) ar kolēģiem (1988), tika izveidoti, izmantojot 242 veselu jauniešu izlasi vecumā no 8 līdz 18 gadiem, kuru dati tika salīdzināti ar hidrostatiskās svēršanas vai stabilo izotopu atšķaidīšanas metodi [14, 15]. Šajās formulās izmanto augšdelma aizmugurējās virsmas (tricepsa, TR) un zemlāpstiņas (SE) ādas krokas:

• Meitenēm (visos vecumos): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Zēniem (visos vecumos): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (kur I ir brīvais loceklis, ko pielāgo atkarībā no brieduma stadijas un rases) [11]

Slotera formulas tika īpaši izstrādātas, lai ņemtu vērā beztauku masas blīvuma izmaiņas dažādās brieduma stadijās (no pirmpubertātes līdz pēcpubertātei) [14]. Janza (Janz) un kolēģu validācijas pētījumā ar 122 jauniešiem vecumā no 8 līdz 17 gadiem, salīdzinot datus ar vecumam pielāgotiem ķermeņa blīvuma kritērijiem, Slotera ādas kroku formulas uzrādīja augstu iekšklases ticamības korelāciju (ICC = 0,98–0,99) un validitātes korelāciju (r = 0,79–0,99), ar aprēķina standartkļūdu (SEE) un kopējo kļūdu no 3,5% līdz 4,6% ķermeņa tauku procentam [14]. Tomēr šajā novērtējumā tika konstatēta arī nozīmīga mijiedarbība starp ādas kroku formulu un dzimumnobriešanas līmeni zēniem, savukārt alternatīvā meiteņu formula ar tricepsa un apakšstilba krokām būtiski atšķīrās no references mērījuma [14].

Salīdzinot ar četru nodalījumu modeļiem vai DXA plašākās bērnu un pusaudžu populācijās, tradicionālajām ādas kroku formulām atklājas skaidri ierobežojumi [10, 11, 13, 15]:

• No tauku daudzuma atkarīga novirze: Pētījumā Pediatric Rosetta Body Composition Project (1169 jaunieši) Slotera formulas cieši korelēja ar DXA ķermeņa tauku procentu (r = 0,90), taču pārvērtēja tauku daudzumu par 12 procentpunktiem zēniem un 6 procentpunktiem meitenēm, kad zemlāpstiņas un tricepsa ādas kroku summa sasniedza vai pārsniedza 50 mm [13].
• Vēsturiskās 4 kroku formulas: Vecākas formulas, kas balstās uz četrām ādas krokām (bicepsa, tricepsa, zemlāpstiņas, zarnkaula; piemēram, Brook 1971 vai Durnin and Womersley 1974), uzrāda augstu korelāciju (r = 0,71 līdz 0,98) ar DXA, taču vāju sakritību, radot vidējās atšķirības 2,4 kg tauku masai, -1,9 kg beztauku masai un 6,3% ķermeņa tauku procentam [15]. Jaunākās atjauninātās formulas bērniem un pusaudžiem, kas pārbaudītas 835 veseliem bērniem un 254 jauniešiem ar klīniskiem stāvokļiem, uzlaboja šo sakritību līdz vidējām atšķirībām 0,2 kg tauku masai, 0,4 kg beztauku masai un 0,0% ķermeņa tauku procentam [15].
• Klīniskā un populāciju mainība: 59 pusaudzēm ar fenilketonūriju (PKU) Slotera formulas uzrādīja viszemāko precizitāti salīdzinājumā ar gaisa izspiešanas pletizmogrāfiju (BOD POD) — vidējā atšķirība bija -7,7 ± 7,4%, vidējā procentuālā kļūda 19% un konkordances korelācijas koeficients (CCC) 0,3 [10]. Turpretim Pītersona (Peterson) formula būtiski neatšķīrās no BOD POD (P = 0,23, vidējā atšķirība 0,76 ± 4,8%, CCC = 0,8), bet Loftina (Loftin) TAAG formulai bija viszemākā vidējā procentuālā kļūda (2,2%, CCC = 0,8) [10]. Tradicionālās Slotera un Lūmana (Lohman) formulas uzrādīja vājus rezultātus arī bērniem un pusaudžiem ar HIV, salīdzinot ar DXA [11].

Bioelektriskā impedance un vairāku nodalījumu modeļi

Bioelektriskās impedances analīze (BIA) ir vēl viena bieži lietota lauka metode ķermeņa sastāva novērtēšanai pusaudža vecumā [4, 17]. Vienas frekvences BIA mēra aktīvo pretestību (R), kas atspoguļo ārpusšūnu un iekššūnu ūdens sadalījumu, un reaktīvo pretestību (Xc), kas raksturo šūnu membrānu kapacitāti [23]. Fāzes leņķi (PhA) iegūst ģeometriski no reaktīvās un aktīvās pretestības attiecības leņķiskās transformācijas [23]. Lokālā muskuļu BIA (ML-BIA) ļauj novērtēt konkrētas muskuļu grupas: lokālās aktīvās pretestības samazināšanās liecina par šķidruma uzkrāšanos, savukārt reaktīvās pretestības un fāzes leņķa samazināšanās norāda uz izmainītu membrānu integritāti [23]. Augšstilba priekšējās virsmas lokālā fāzes leņķa mērījumi ir uzrādījuši saistību ar ultrasonogrāfiski noteiktu muskuļu kvalitāti jauniem vīriešiem un muskuļu jaudu jaunām sievietēm [23].

Neraugoties uz praktisko pielietojumu, standarta visa ķermeņa BIA piemīt dokumentēti diagnostiskie ierobežojumi bērnu un pusaudžu populācijās [4, 17]:

• Sistemātiska nenovērtēšana: 28 pētījumu sistemātiskā pārskatā (aptverot vecumu no 2 līdz 17 gadiem) konstatēts, ka BIA konsekventi par zemu novērtē tauku masu un ķermeņa tauku procentu bērniem un pusaudžiem ar lieko svaru un aptaukošanos, salīdzinot ar DXA [4].
• Ierīces uzbūve: Daudzfrekvenču segmentālie analizatori (piemēram, InBody 720) uzrāda labāku sakritību ar DXA, jo spēj nošķirt iekššūnu un ārpusšūnu ūdens tilpumus, kamēr vienas frekvences modeļi ir daudz jutīgāki pret hidratācijas svārstībām un nesenu uztura uzņemšanu [4].
• Modeļu pieņēmumi sportistiem: Pusaudžu sportistiem (<18 gadiem) divu un trīs nodalījumu modeļiem ir zemāka precizitāte pieņēmumu dēļ par audu blīvumu, plaušu tilpumu un hidratācijas stāvokli, tāpēc priekšroka dodama četru nodalījumu modeļiem [17]. Lai gan DXA bieži kalpo kā references standarts lauka metožu validācijai, tās regulāru ikmēneša izmantošanu ierobežo starojums, augstās izmaksas un mobilitātes trūkums [4, 17]. Tāpēc lauka metodēm, piemēram, ādas krokām un BIA, ir nepieciešama pastāvīga populācijai specifiska validācija, lai mazinātu kļūdas, ko rada mērītāja mainīgums un bioloģiskā nobriešana [17].