Формулы процента жира у подростков: точность в период пубертата

Стандартные пороговые значения индекса массы тела (ИМТ) и антропометрические формулы для расчета процента жира служат приемлемыми инструментами скрининга на уровне групп, однако их точность при индивидуальном наблюдении существенно меняется на протяжении пубертатного периода [3, 13, 14]. Быстрые изменения состава безжировой массы (FFM), обусловленные колебаниями уровня гидратации, минерализацией скелета и полоспецифическими гормональными сдвигами, регулярно приводят к систематическим ошибкам в калиперометрических формулах и двухкомпонентных моделях состава тела [14, 17].

Пубертатный рост и изменения состава тела

Подростковый возраст сопровождается глубокими физиологическими и структурными перестройками, которые существенно затрудняют оценку состава тела [14]. До наступления половой зрелости безжировая масса у детей содержит больше воды и меньше минералов по сравнению со взрослыми [14]. По мере прогрессирования пубертата плотность и пропорции компонентов безжировой массы заметно меняются [14].

Клиническим началом пубертата считается достижение 2-й стадии по Таннеру, которая характеризуется появлением зачатков молочных желез (телархе, стадия B2) у девочек или увеличением объема яичек до 4 мл и более у мальчиков [1]. У девочек адренархе (возрастное повышение секреции надпочечниковых андрогенов ДГЭА и ДГЭА-С) обычно предшествует гонадархе [9]. В целом последовательность созревания у девочек включает ускорение роста, пубархе, телархе, пик скорости роста и менархе [9]. Средняя продолжительность интервала от телархе (B2) до менархе составляет 2,34 года (при стандартном отклонении 1,03 года), хотя корреляция между развитием молочных желез и временем наступления менархе невысока (r = 0,17), а общее время прохождения всех пубертатных этапов варьирует от 1,5 до более чем 6 лет [9]. Демографические данные по США показывают, что медианный возраст наступления 2-й стадии развития молочных желез составляет 8,8 года у афроамериканок, 9,3 года у девочек латиноамериканского происхождения и 9,7 года у белых (не латиноамериканского происхождения) и азиаток по сравнению с объединенной оценкой в 10,4 года в странах с низким и средним уровнем дохода [9].

Сроки полового созревания тесно связаны с энергетическими запасами организма и гормональной регуляцией [1, 8]. Повышенное накопление жира ассоциировано с более ранним началом пубертата через центральные механизмы (высокий уровень лептина увеличивает импульсную секрецию гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) и гонадотропинов) и периферические пути (инсулинорезистентность и гиперинсулинемия стимулируют выработку половых гормонов) [8]. При продольном наблюдении за девочками процент жира в организме, измеренный методом биоимпеданса, составлял менее 18% за шесть месяцев до начала пубертата, увеличивался на 2,85% за три месяца, превышая 20% до наступления стадии Таннера B2, и сохранялся на уровне 22% или выше после ее достижения [1]. Пик скорости роста во время подросткового скачка приходится на возраст 11–12 лет у девочек (после телархе в возрасте 8–12 лет) и на 13–14 лет у мальчиков (после увеличения объема яичек до ≥4 мл или длины до ≥2,5 см в возрасте 9,5–14 лет) [8].

Надежность стандартных пороговых значений ИМТ

Поскольку ИМТ рассчитывается исключительно на основе массы тела и роста, он не позволяет отличить накопление жировой ткани от прироста мышечной массы во время пубертатных скачков роста [3, 13]. Тем не менее в качестве скринингового инструмента для выявления избыточного процента жира возрастные нормативы ИМТ работают сопоставимо с моделями, напрямую учитывающими стадию пубертата [3].

В поперечном исследовании 368 здоровых подростков европеоидной расы (в возрасте 8,5–15,5 лет) пороговые значения ИМТ, рассчитанные только по возрасту, определяли высокий процент жира по данным двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DXA) (определяемый как ≥25% жира у мальчиков и ≥35% у девочек) с чувствительностью 86% для обоих полов, специфичностью 89% у мальчиков и 97% у девочек [3]. Корректировка этих пороговых значений ИМТ с одновременным учетом возраста и стадии пубертата дала чувствительность 90% у мальчиков и 88% у девочек (при специфичности 92% у обоих), что статистически значимо не превосходило критерии, основанные только на возрасте [3]. Кроме того, при анализе данных 6725 детей и подростков в возрасте 5–17 лет из исследования Bogalusa Heart Study скорректированный по возрасту и полу ИМТ продемонстрировал несколько более сильную связь с кардиометаболическими маркерами риска (включая липиды, липопротеины, инсулин и артериальное давление), чем процент жира, рассчитанный по стандартным калиперометрическим формулам [13].

Калиперометрические формулы на разных стадиях созревания

Антропометрические уравнения используют измерение толщины кожно-жировых складок калипером в определенных анатомических точках для последующей оценки плотности тела или процентного содержания жира (%BF) [11, 14, 15]. Наиболее распространенные педиатрические формулы, разработанные Слотером (Slaughter) и коллегами (1988), были получены на выборке из 242 здоровых подростков в возрасте 8–18 лет при сопоставлении с гидростатическим взвешиванием или методом разведения стабильных изотопов [14, 15]. В этих формулах используются складки на трицепсе (TR) и под лопаткой (SE):

• Девочки (все возрасты): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Мальчики (все возрасты): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (где I — свободный член, зависящий от стадии полового созревания и расы) [11]

Формулы Слотера изначально создавались с расчетом на учет меняющейся плотности FFM на разных стадиях зрелости (от препубертатного до постпубертатного периода) [14]. В исследовании кросс-валидации Джанца (Janz) и соавторов с участием 122 подростков в возрасте 8–17 лет формулы Слотера при сопоставлении со скорректированной по возрасту плотностью тела показали высокие коэффициенты внутриклассовой надежности (ICC = 0,98–0,99) и валидности (r = 0,79–0,99), при этом стандартная ошибка оценки (SEE) и общая погрешность составляли от 3,5% до 4,6% жира [14]. Однако этот анализ также выявил значимое взаимодействие между формулой и уровнем полового созревания у мальчиков, а альтернативная формула для девочек (по складкам на трицепсе и голени) достоверно отличалась от критериального метода [14].

При сопоставлении с четырехкомпонентными моделями или DXA на более широких педиатрических выборках традиционные калиперометрические формулы демонстрируют заметные ограничения [10, 11, 13, 15]:

• Зависимость погрешности от уровня жира: В проекте Pediatric Rosetta Body Composition Project (1169 участников) формулы Слотера тесно коррелировали с процентом жира по DXA (r = 0,90), однако завышали процент жира на 12 процентных пунктов у мальчиков и на 6 процентных пунктов у девочек, когда сумма складок на трицепсе и под лопаткой достигала или превышала 50 мм [13].

• Устаревшие формулы по 4 складкам: Более ранние уравнения, основанные на четырех складках (бицепс, трицепс, подлопаточная, подвздошная; такие как формулы Брука 1971 г. или Дурнина и Уомерсли 1974 г.), демонстрируют высокую корреляцию с DXA (r = от 0,71 до 0,98), но слабую согласованность: средняя разница составляет 2,4 кг для жировой массы, -1,9 кг для безжировой массы и 6,3% для процента жира [15]. Обновленные педиатрические уравнения, протестированные на 835 здоровых детях и 254 пациентах с клиническими патологиями, сократили эти расхождения до 0,2 кг для жировой массы, 0,4 кг для безжировой массы и 0,0% для процента жира [15].

• Клиническая и популяционная вариабельность: У 59 девушек-подростков с фенилкетонурией (ФКУ) формулы Слотера показали наименьшую точность в сравнении с воздушной плетизмографией (BOD POD): средняя разница составила -7,7 ± 7,4%, средняя процентная ошибка — 19%, а коэффициент конкордантности (CCC) — 0,3 [10]. Напротив, формула Петерсона не показала значимых отличий от BOD POD (P = 0,23, средняя разница 0,76 ± 4,8%, CCC = 0,8), а формула Лофтина TAAG имела наименьшую среднюю процентную ошибку (2,2%, CCC = 0,8) [10]. Традиционные формулы Слотера и Ломана также показали низкую точность при тестировании против DXA у детей и подростков с ВИЧ [11].

Биоимпедансный анализ и многокомпонентные модели

Биоимпедансный анализ (БИА) — еще один распространенный полевой метод оценки состава тела в подростковом возрасте [4, 17]. Одночастотный БИА измеряет активное сопротивление (R), отражающее распределение внеклеточной и внутриклеточной жидкости, и реактивное сопротивление (Xc), связанное с емкостью клеточных мембран [23]. Фазовый угол (PhA) рассчитывается геометрически путем углового преобразования отношения реактивного сопротивления к активному [23]. Локальный мышечный БИА (ML-BIA) оценивает конкретные группы мышц: снижение локального активного сопротивления указывает на накопление жидкости, тогда как падение реактивного сопротивления и фазового угла свидетельствует о нарушении целостности мембран [23]. Измерения локального фазового угла на передней поверхности бедра продемонстрировали связь с качеством мышц по данным УЗИ у молодых мужчин и с мышечной мощностью у молодых женщин [23].

Несмотря на практическое удобство, стандартный БИА всего тела имеет подтвержденные диагностические ограничения в педиатрической практике [4, 17]:

• Систематическое занижение: Систематический обзор 28 исследований (возраст участников 2–17 лет) показал, что БИА последовательно занижает жировую массу и процент жира у детей и подростков с избыточным весом и ожирением по сравнению с DXA [4].
• Конструкция прибора: Многочастотные сегментарные анализаторы (такие как InBody 720) демонстрируют более высокую согласованность с DXA за счет дифференцированного учета внутриклеточной и внеклеточной жидкости, тогда как одночастотные модели более чувствительны к колебаниям гидратации и недавнему приему пищи [4].
• Допущения моделей у спортсменов: У юных спортсменов (младше 18 лет) двух- и трехкомпонентные модели демонстрируют сниженную точность из-за заложенных допущений относительно плотности тканей, объема легких и уровня гидратации, в связи с чем предпочтение отдается четырехкомпонентным моделям [17]. Хотя DXA часто выступает референтным стандартом для валидации полевых методов, ее регулярное применение для ежемесячного контроля ограничено лучевой нагрузкой, высокой стоимостью и невозможностью выездного использования [4, 17]. Соответственно, полевые методы, такие как калиперометрия и БИА, требуют регулярной валидации на конкретных популяциях для снижения погрешностей, вызванных квалификацией специалиста и процессами биологического созревания [17].