Vai bioimpedances noteiktais metaboliskais vecums ir derīgs veselības rādītājs?

Bioelektriskās pretestības analīzes (BIA) ierīces bieži uzrāda "metabolisko vecumu", salīdzinot indivīda aprēķināto metabolisko profilu ar hronoloģiskā vecuma etaloniem. Sporta zinātnē un klīniskajā epidemioloģijā metaboliskais vecums nav standartizēts medicīniskās diagnostikas rīks vai tiešs šūnu bioenerģētikas mērījums [2]. Tomēr liela mēroga klīniskās kohortas rāda, ka ar BIA noteiktais metaboliskais vecums kalpo kā uzticams statistisks rādītājs ķermeņa sastāva kvalitātei, insulīna rezistences riskam un kardiometabolajai veselībai [1, 12, 16].

Lai izprastu metaboliskā vecuma zinātnisko pamatotību, ir jānodala tas, kā komerciālās ierīces aprēķina šo rādītāju, no tā, cik precīzi šis rādītājs atspoguļo nozīmīgus fizioloģiskos iznākumus.

Kā BIA aprēķina metabolisko vecumu

Komerciālās BIA ierīces, piemēram, tās, ko ražo Tanita vai InBody, tieši nevērtē šūnu elpošanu, hormonālo stāvokli vai cirkulējošos metabolītus [2, 18]. Tā vietā tās novērtē indivīda pamatvielmaiņas ātrumu (BMR) — enerģijas daudzumu, kas nepieciešams pamata fizioloģisko funkciju uzturēšanai miera stāvoklī un kas veido aptuveni 60% līdz 75% no kopējā dienas enerģijas patēriņa [2].

Tā kā skeleta muskuļi miera stāvoklī patērē aptuveni 13 kcal/kg dienā (~6 kcal/mārciņā dienā), salīdzinot ar aptuveni 4,5 kcal/kg dienā (~2 kcal/mārciņā dienā) taukaudos, BMR lielā mērā nosaka beztauku masa [2]. Ierīču algoritmi, tostarp Heimsfīlda (Heymsfield) un kolēģu sākotnēji izstrādātie prognozēšanas modeļi, kuros iekļauts vecums, dzimums, augums un svars, novērtē beztauku masu un aprēķina BMR, izmantojot tādas vienādojumus kā Keča-Makardla (Katch-McArdle) ($$\text{BMR}=370+[21,6\times \text{beztauku masa kg}]$$) vai pārskatītās Harisa-Benedikta (Harris-Benedict) formulas [2, 5].

Lai iegūtu "metabolisko vecumu", ierīce salīdzina lietotāja aprēķināto BMR ar atsauces populācijas datubāzi, kurā apkopotas vidējās BMR vērtības, sagrupētas pēc hronoloģiskā vecuma [2]. Populācijas līmenī pieaugušo BMR samazinās par aptuveni 1% līdz 2% desmitgadē, ko galvenokārt nosaka pakāpenisks skeleta muskuļu zudums un to aizstāšana ar taukaudiem, pie kam tauku masa maina BMR tikai par 2% līdz 3% [1]. Ja indivīds saglabā lielāku beztauku mīksto audu masu un zemāku relatīvo tauku masu nekā viņa hronoloģiskā vecuma vienaudži vidēji, viņa paaugstinātais BMR atbilst jaunākas demogrāfiskās grupas atsauces bāzes līmenim, kā rezultātā tiek iegūts zemāks metaboliskais vecums [1, 2, 5].

Tomēr šis aprēķins balstās uz demogrāfiskiem pieņēmumiem. Lai gan nozares modeļos bieži tiek pieņemts, ka enerģijas patēriņš pieaugušo vecumā pēc maksimuma sasniegšanas vēlīnā pusaudža vecumā samazinās lineāri [19], liela mēroga dati, kuros izmantots dubultmarķētais ūdens vairāk nekā 6400 personām, liecina, ka pēc ķermeņa izmēriem pielāgots enerģijas patēriņš vecumā no 20 līdz 60 gadiem saglabājas principā stabils un tā bioloģiskā samazināšanās sākas galvenokārt tikai pēc 60 gadu vecuma [15].

Saistība ar kardiometabolo risku un insulīna rezistenci

Neskatoties uz to, ka aprēķins balstās uz matemātiskiem aizstājējrādītājiem, nevis tiešu vielmaiņas izsekošanu, ar BIA iegūtais metaboliskais vecums uzrāda spēcīgu statistisku saistību ar validētiem kardiometabolā riska rādītājiem lielās klīniskajās kohortās [1, 12, 16].

Šķērsgriezuma pētījumā, kurā piedalījās 8590 Spānijas strādājošie vecumā no 18 līdz 69 gadiem, ar daudzfrekvenču BIA noteiktais metaboliskais vecums tika vērtēts attiecībā pret vairākiem metabolā sindroma kritēriem un insulīna rezistences marķieriem [1, 16]:

• Insulīna rezistences risks: Paaugstināts metaboliskais vecums uzrādīja būtisku saistību ar insulīna rezistences surogātindeksiem, tostarp metabolisko insulīna rezistences rādītāju (METS-IR; OR 4,88, 95% TI 4,12–5,65), viena punkta insulīna jutības novērtētāju (SPISE; OR 4,42, 95% TI 3,70–5,15) un triglicerīdu-glikozes (TyG) indeksu (OR 3,42, 95% TI 2,97–3,87) [1, 17].
• Metabolais sindroms: Indivīdiem, kuru metaboliskais vecums pārsniedza hronoloģisko vecumu, bija ievērojami lielāka iespējamība hipertensīvam viduklim (OR 13,97, 95% TI 11,82–16,13), Starptautiskās Diabēta federācijas (IDF) metabolajam sindromam (OR 10,96, 95% TI 9,23–12,80), NCEP ATP III metabolajam sindromam (OR 8,01) un hipertrigliceridēmiskam viduklim (OR 7,44) [16].
• Diskriminatīvā precizitāte: Laukuma zem ROC līknes (AUC) vērtības metaboliskajam vecumam kardiometabolo fenotipu diskriminācijā abiem dzimumiem svārstījās no 0,807 līdz 0,865 [16]. Optimālā starpības robežvērtība (metaboliskais vecums mīnus hronoloģiskais vecums) starp −2 un +2 gadiem uzrādīja 75% līdz 82% jutību un 75% līdz 77% specifiskumu paaugstināta kardiometabolā riska identificēšanai [16].
• Aknu slimību marķieri: Novēršamo zaudēto dzīves gadu (ALLY) indekss, ko aprēķina kā matemātisko starpību starp bioimpedances metabolisko vecumu un hronoloģisko vecumu, cieši korelēja ar vielmaiņas disfunkcijas izraisītas steatotiskās aknu slimības (MASLD) riska rādītājiem, fizisko neaktivitāti un zemu Vidusjūras diētas ievērošanu [12]. Tas sasniedza augstu prognozēšanas spēju aknu taukainajai hepatozei (FLD AUC: 0,935 sievietēm, 0,917 vīriešiem) un aknu taukainības indeksam (FLI AUC: 0,900 sievietēm, 0,833 vīriešiem) [12].

BIA metaboliskais vecums pret molekulārajiem un daudzfaktoru bioloģiskajiem pulksteņiem

Lai kontekstualizētu BIA metabolisko vecumu, tas ir jānodala no molekulārajiem novecošanās pulksteņiem un visaptverošiem funkcionālās fiziskās sagatavotības novērtējumiem [8, 9].

Molekulārie novecošanās pulksteņi tiek iedalīti pirmās paaudzes pulksteņos (kalibrēti tieši pret hronoloģisko vecumu) un otrās paaudzes pulksteņos (apmācīti, izmantojot klīnisko trauslumu, slimību sastopamību un mirstības risku) [8]. Mūsdienu metabolomikas platformas fiksē dinamiskas, nelineāras bioloģiskās izmaiņas centrālajā enerģijas metabolismā, lipīdu apakšfrakcijās un sistēmiskajā iekaisumā (piemēram, GlycA un GlycB) [6, 8]. Tāpat masspektrometrija atklāj akūtas un hroniskas metabolās izmaiņas, piemēram, lipīdu pārveidošanos un 5-oksoprolīna izmaiņas hipoksisku adaptāciju laikā [10].

Turpretī BIA metaboliskais vecums ir tīri uz ķermeņa sastāvu balstīts aprēķins [2]. Tas neietver šos cirkulējošos šūnu signālus vai ar ķermeņa sastāvu nesaistītus metabolisma dzinējspēkus, piemēram, mitohondriju elpošanu vai vairogdziedzera hormonu stāvokli [2].

Metodoloģiskie ierobežojumi un praktiskie apsvērumi

Lai gan ar BIA iegūtie rādītāji nodrošina ērtu uzraudzību sporta un darba vidē, ir jāņem vērā vairāki metodoloģiski ierobežojumi:

1. Standartizācijas trūkums: Dažādi iekārtu ražotāji izmanto atšķirīgus patentētus vienādojumus un atšķirīgas atsauces populāciju datubāzes [2]. Līdz ar to metaboliskā vecuma rezultātus nevar savstarpēji aizstāt starp dažādām aparatūras platformām [2].
2. Ierīču specifiskā precizitāte dažādiem ķermeņa tipiem: Validācijas pētījumi ar 8 elektrodu daudzfrekvenču Tanita sistēmām (piemēram, MC-780 un MC-980) uzrāda labu atbilstību divu enerģiju rentgena absorbciometrijai (DXA) ekstremitāšu beztauku mīkstajiem audiem un četru komponentu modeļiem ķermeņa tauku procentuālajam daudzumam veselās populācijās [5]. Tomēr apakšgrupu analīzes klīniskajās populācijās uzrāda atšķirības; piemēram, pieaugušiem 2. tipa diabēta pacientiem BIA un DXA mērījumi uzrāda augstu atbilstību slaidu ($$\text{ĶMI}<23{\text{ kg/m}}^2$$) un aptaukojušos ($$\text{ĶMI}\ge 25{\text{ kg/m}}^2$$) pacientu grupās, taču uzrāda vājāku korelāciju personām ar lieko svaru ($$23\le \text{ĶMI}<25{\text{ kg/m}}^2$$) [20].
3. Fāzes leņķis kā tiešs izejas mērījums: Atšķirībā no metaboliskā vecuma, kas balstās uz demogrāfisko modelēšanu un formulu pieņēmumiem, BIA fāzes leņķis ($$\theta$$) ir tiešs biofizikāls mērījums, kas atspoguļo šūnu membrānu integritāti un audu kvalitāti [5, 14]. Fāzes leņķis būtiski korelē ar ultrasonogrāfiski mērītu muskuļu kvalitāti vairākās muskuļu grupās, ievērojami atšķiras starp dzimumiem un atspoguļo funkcionālās spējas, muskuļu spēku un kardiorespiratoro sagatavotību [3, 5, 14].

Cilvēkiem, kuri trenējas, BIA metabolisko vecumu vislabāk uztvert kā vienkāršotu beztauku un tauku masas attiecības atspoguļojumu, nevis visaptverošu iekšējās vielmaiņas veselības novērtējumu [2]. Lai gan metaboliskā vecuma uzturēšana zem hronoloģiskā vecuma cieši sakrīt ar labvēlīgu insulīna jutību, mazāku aknu tauku uzkrāšanos un zemu metabolā sindroma risku, tas joprojām ir netiešs aprēķins, ko nosaka muskuļu masa, nevis tiešs šūnu veselības rādītājs [1, 2, 12, 16].