Vzorce na telesný tuk u dospievajúcich: Aká je ich presnosť počas puberty?

Štandardné hraničné hodnoty indexu telesnej hmotnosti (BMI) a antropometrické predikčné vzorce na odhad telesného tuku predstavujú primerané skríningové nástroje na úrovni skupín dospievajúcich, no ich presnosť pri individuálnom sledovaní počas puberty výrazne kolíše [3, 13, 14]. Rýchle zmeny v zložení beztukovej hmoty (FFM) – spôsobené meniacou sa mierou hydratácie, mineralizáciou kostí a pohlavne špecifickými hormonálnymi zmenami – často skresľujú rovnice založené na kožných riasach aj dvojkomponentové modely zloženia tela [14, 17].

Pubertálny rast a zmeny v zložení tela

Dospievanie so sebou prináša zásadné fyziologické a štrukturálne zmeny, ktoré komplikujú hodnotenie zloženia tela [14]. Pred nástupom pohlavného dospievania majú deti v beztukovej hmote vyšší podiel vody a nižší obsah kostných minerálov v porovnaní s dospelými [14]. S postupujúcou pubertou sa hustota aj proporcie beztukovej hmoty výrazne menia [14].

Nástup puberty je klinicky definovaný dosiahnutím 2. Tannerovho štádia, ktoré je u dievčat charakterizované rastom prsných žliaz (telarché, štádium B2) a u chlapcov objemom semenníkov 4 ml alebo viac [1]. U dievčat zvyčajne predchádza gonadarche adrenarché (vývojový vzostup nadobličkových androgénov DHEA a DHEAS) [9]. Všeobecná postupnosť dospievania dievčat prebieha od zrýchlenia rastu cez pubarché, telarché a vrchol rastovej rýchlosti až po menarché [9]. Priemerný čas od telarché (B2) po menarché je 2,34 roka (so smerodajnou odchýlkou 1,03 roka), hoci korelácia medzi vývojom prsníkov a načasovaním menarché je nízka (r = 0,17) a celkový čas potrebný na dosiahnutie všetkých pubertálnych míľnikov sa pohybuje od 1,5 do viac ako 6 rokov [9]. Demografické údaje z USA uvádzajú, že medián veku pri nástupe 2. štádia vývoja prsníkov je 8,8 roka u Afroameričaniek, 9,3 roka u hispánskych dievčat a 9,7 roka u nehispánskych belošiek a Aziatiek, v porovnaní so súhrnným odhadom 10,4 roka v krajinách s nízkymi a strednými príjmami [9].

Načasovanie puberty úzko súvisí s energetickými zásobami a hormonálnou signalizáciou [1, 8]. Vyšší podiel tuku sa spája so skorším nástupom puberty prostredníctvom centrálnych mechanizmov – kde zvýšený leptín zosilňuje pulzovanie gonadotropín-uvoľňujúceho hormónu (GnRH) a sekréciu gonadotropínov – a periférnych mechanizmov, pri ktorých inzulínová rezistencia a hyperinzulinémia stimulujú produkciu pohlavných hormónov [8]. Pri longitudinálnom sledovaní dievčat bolo percento telesného tuku merané bioimpedanciou šesť mesiacov pred pubertou pod 18 %, počas troch mesiacov pred dosiahnutím Tannerovho štádia B2 vzrástlo o 2,85 % a prekročilo 20 %, pričom po nástupe puberty zostalo na úrovni 22 % alebo vyššie [1]. Vrchol rastovej rýchlosti počas pubertálneho rastového špurtu nastáva medzi 11. a 12. rokom u dievčat (po telarché medzi 8. a 12. rokom) a medzi 13. a 14. rokom u chlapcov (po zväčšení semenníkov na objem ≥ 4 ml alebo dĺžku ≥ 2,5 cm medzi 9,5. a 14. rokom) [8].

Spoľahlivosť štandardných hraničných hodnôt BMI

Keďže BMI vychádza výhradne z celkovej telesnej hmotnosti a výšky, nedokáže počas pubertálneho rastového špurtu rozlíšiť medzi nárastom tukového tkaniva a prírastkom beztukovej hmoty [3, 13]. Ako skríningový nástroj na zachytenie zvýšeného množstva tuku však vekovo špecifické hraničné hodnoty BMI fungujú porovnateľne dobre ako modely, ktoré priamo zohľadňujú pubertálne štádium [3].

V prierezovej štúdii na 368 zdravých kaukazských deťoch a dospievajúcich (vo veku 8,5 – 15,5 roka) dokázali hraničné hodnoty BMI stanovené výlučne podľa veku identifikovať vysoký podiel tuku meraný pomocou DXA (definovaný ako ≥ 25 % telesného tuku u chlapcov a ≥ 35 % u dievčat) s 86 % senzitivitou u oboch pohlaví, pri 89 % špecificite u chlapcov a 97 % u dievčat [3]. Úprava týchto hraničných hodnôt BMI so zohľadnením veku aj pubertálneho štádia priniesla senzitivitu 90 % u chlapcov a 88 % u dievčat (pri 92 % špecificite u oboch), čo nebolo štatisticky významne lepšie než kritériá založené iba na veku [3]. Navyše, pri hodnotení 6 725 mladých ľudí vo veku 5 – 17 rokov v rámci Bogalusa Heart Study vykazovalo BMI upravené podľa veku a pohlavia o niečo silnejšie asociácie s kardiometabolickými rizikovými faktormi (vrátane lipidov, lipoproteínov, inzulínu a krvného tlaku) než percento telesného tuku odhadnuté štandardnými rovnicami z kožných rias [13].

Rovnice pre kožné riasy naprieč štádiami dospelosti

Antropometrické rovnice využívajú kaliper na meranie hrúbky podkožného tuku na špecifických anatomických miestach a premieňajú tieto hodnoty na odhad telesnej hustoty alebo percenta telesného tuku (%BF) [11, 14, 15]. Najrozšírenejšie pediatrické modely, ktoré vyvinuli Slaughter a kolegovia (1988), boli odvodené na vzorke 242 zdravých mladých ľudí vo veku 8 – 18 rokov porovnaním s hydrostatickým vážením alebo dilúciou stabilných izotopov [14, 15]. Tieto rovnice využívajú kožné riasy na tricepse (TR) a pod lopatkou (SE):

• Dievčatá (všetky vekové kategórie): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Chlapci (všetky vekové kategórie): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (kde I je korekčná konštanta podľa štádia dospelosti a rasy) [11]

Slaughterove rovnice boli navrhnuté tak, aby zohľadňovali meniacu sa hustotu FFM naprieč štádiami dospievania (od predpubertálneho po postpubertálne) [14]. V krížovej validačnej štúdii Janza a kol. na 122 jedincoch vo veku 8 – 17 rokov, porovnávanej s vekovo korigovanými kritériami telesnej hustoty, preukázali Slaughterove rovnice vysoké vnútrotriedne korelačné koeficienty spoľahlivosti (ICC = 0,98 – 0,99) a validity (r = 0,79 – 0,99), so štandardnou chybou odhadu (SEE) a celkovou chybou medzi 3,5 % a 4,6 % pre percento telesného tuku [14]. Toto hodnotenie však zároveň odhalilo významnú interakciu medzi rovnicou a stupňom pohlavného dospievania u chlapcov, pričom alternatívna rovnica pre dievčatá využívajúca riasu na tricepse a lýtku sa významne odchyľovala od referenčného merania [14].

Pri porovnaní so štvorzložkovými modelmi alebo DXA u širšej pediatrickej populácie vykazujú tradičné rovnice pre kožné riasy zjavné limity [10, 11, 13, 15]:

• Skreslenie závislé od množstva tuku: V projekte Pediatric Rosetta Body Composition Project (1 169 detí a dospievajúcich) Slaughterove rovnice vysoko korelovali s percentom tuku z DXA (r = 0,90), no pri súčte subscapulárnej a tricepsovej riasy rovnajúcom sa alebo presahujúcom 50 mm nadhodnocovali telesný tuk o 12 percentuálnych bodov u chlapcov a o 6 percentuálnych bodov u dievčat [13].
• Historické rovnice zo 4 rias: Staršie rovnice založené na štyroch kožných riasach (biceps, triceps, subscapulárna, suprailiakálna; napríklad Brook 1971 alebo Durnin a Womersley 1974) síce vykazujú vysokú koreláciu s DXA (r = 0,71 až 0,98), no slabú zhodu, s priemernými rozdielmi 2,4 kg pri tukovej hmote, -1,9 kg pri beztukovej hmote a 6,3 % pri percente telesného tuku [15]. Novo aktualizované pediatrické rovnice overené na 835 zdravých deťoch a 254 jedincoch s klinickými diagnózami túto zhodu zlepšili na priemerný rozdiel 0,2 kg pri tukovej hmote, 0,4 kg pri beztukovej hmote a 0,0 % pri percente telesného tuku [15].
• Klinická a populačná variabilita: U 59 dospievajúcich dievčat s fenylketonúriou (PKU) vykazovali Slaughterove rovnice najnižšiu presnosť v porovnaní so vzduchovou pletyzmografiou (BOD POD), s priemerným rozdielom -7,7 ± 7,4 %, priemernou percentuálnou chybou 19 % a koeficientom konkordancie (CCC) 0,3 [10]. Naopak, Petersonova rovnica nevykazovala žiadny významný rozdiel oproti BOD POD (P = 0,23, priemerný rozdiel 0,76 ± 4,8 %, CCC = 0,8), pričom Loftinova rovnica TAAG mala najnižšiu priemernú percentuálnu chybu (2,2 %, CCC = 0,8) [10]. Tradičné rovnice podľa Slaughtera a Lohmana fungovali slabo aj pri overovaní voči DXA u detí a dospievajúcich s HIV [11].

Bioelektrická impedancia a viaczložkové modely

Bioelektrická impedančná analýza (BIA) predstavuje ďalšiu bežnú terénnu metódu na hodnotenie zloženia tela počas dospievania [4, 17]. Jednofrekvenčná BIA meria rezistenciu (R), ktorá odráža distribúciu extracelulárnej a intracelulárnej vody, a reaktanciu (Xc), ktorá odráža kapacitanciu bunkových membrán [23]. Fázový uhol (PhA) sa odvodzuje geometricky z uhlovej transformácie pomeru reaktancie k rezistencii [23]. Lokálna BIA zameraná na svaly (ML-BIA) hodnotí konkrétne svalové skupiny: pokles lokálnej rezistencie odráža akumuláciu tekutín, zatiaľ čo pokles reaktancie a fázového uhla naznačuje narušenie integrity membrán [23]. Merania lokálneho fázového uhla na prednej strane stehna preukázali asociácie s ultrazvukovou kvalitou svalov u mladých mužov a so svalovým výkonom u mladých žien [23].

Napriek praktickej využiteľnosti má štandardná celotelová BIA v pediatrických kohortách zdokumentované diagnostické obmedzenia [4, 17]:

• Systematické podhodnocovanie: Systematický prehľad 28 štúdií (vo veku 2 – 17 rokov) zistil, že BIA v porovnaní s DXA konzistentne podhodnocuje tukovú hmotu a percento telesného tuku u detí a dospievajúcich s nadváhou a obezitou [4].
• Architektúra prístrojov: Viacfrekvenčné segmentálne analyzátory (ako InBody 720) vykazujú lepšiu zhodu s DXA vďaka rozlíšeniu intracelulárnych a extracelulárnych zásob vody, zatiaľ čo jednofrekvenčné modely sú zraniteľnejšie voči výkyvom hydratácie a akútnemu príjmu potravy [4].
• Predpoklady modelov u športovcov: U dospievajúcich športovcov (< 18 rokov) vykazujú dvoj- a trojzložkové modely zníženú presnosť kvôli predpokladom o hustote tkanív, objeme pľúc a stave hydratácie, preto sú vhodnejšie štvorzložkové modely [17]. Hoci DXA často slúži ako referenčný štandard na validáciu terénnych nástrojov, jej rutinné mesačné využitie je obmedzené radiačnou záťažou, vysokou cenou a nulovou mobilitou v porovnaní s terénnymi metódami [4, 17]. Z tohto dôvodu si terénne techniky, ako sú kožné riasy a BIA, vyžadujú neustálu validáciu na konkrétnych populáciách, aby sa minimalizovali chyby spôsobené variabilitou merajúceho personálu a biologickým dospievaním [17].