Формули жиру в підлітків: наскільки вони точні під час пубертату?

Стандартні порогові значення індексу маси тіла (ІМТ) та антропометричні формули для розрахунку відсотка жиру слугують прийнятними скринінговими інструментами на рівні популяції, проте їхня точність для індивідуального моніторингу суттєво коливається в процесі статевого дозрівання [3, 13, 14]. Швидкі зміни у складі знежиреної маси тіла (FFM) — зумовлені коливаннями рівня гідратації, мінералізацією скелета та статево-специфічними гормональними зрушеннями — часто спотворюють результати каліперометрії та двокомпонентних моделей складу тіла [14, 17].

Пубертатний ріст і зміни у складі тіла

Підлітковий вік супроводжується значними фізіологічними та структурними перебудовами, які ускладнюють оцінку складу тіла [14]. До настання статевого дозрівання знежирена маса дітей містить більше води та менше мінералів кісткової тканини порівняно з дорослими [14]. Із прогресуванням пубертату щільність і пропорції знежиреної маси відчутно змінюються [14].

Клінічним початком пубертату вважається досягнення II стадії за Таннером, що характеризується появою зачатків молочних залоз (телархе, стадія B2) у дівчат або об'ємом яєчок від 4 мл і більше в хлопців [1]. У дівчат адренархе (вікове підвищення рівня надниркових андрогенів DHEA та DHEAS), як правило, передує гонадархе [9]. Загальна послідовність дозрівання жіночого організму включає прискорення росту, пубархе, телархе, пік швидкості росту та менархе [9]. Середня тривалість від телархе (B2) до менархе становить 2,34 року (зі стандартним відхиленням 1,03 року), хоча кореляція між розвитком молочних залоз і часом менархе низька (r = 0,17), а загальний термін проходження всіх пубертатних етапів коливається від 1,5 до понад 6 років [9]. Демографічні дані США свідчать, що медіанний вік настання стадії B2 становить 8,8 року в афроамериканок, 9,3 року в дівчат латиноамериканського походження та 9,7 року в білих нелатиноамериканок і азіаток, тоді як об'єднана оцінка для країн із низьким і середнім рівнем доходу становить 10,4 року [9].

Терміни початку пубертату тісно пов'язані з енергетичними запасами організму та гормональною сигналізацією [1, 8]. Збільшення жирової маси асоціюється з більш раннім початком дозрівання через центральні механізми (де підвищений лептин посилює пульсацію гонадотропін-рилізинг-гормону (GnRH) та секрецію гонадотропінів) і периферичні механізми, де інсулінорезистентність і гіперінсулінемія стимулюють вироблення статевих гормонів [8]. Під час тривалого спостереження за дівчатами відсоток жиру в організмі (за даними біоімпедансометрії) був нижчим за 18% за шість місяців до початку пубертату, зріс на 2,85% упродовж трьох місяців, перевищивши 20% перед стадією B2 за Таннером, і залишався на рівні 22% або вище після початку дозрівання [1]. Пік швидкості росту під час підліткового стрибка припадає на 11–12 років у дівчат (після телархе у віці 8–12 років) та на 13–14 років у хлопців (після збільшення яєчок до об'єму ≥4 мл або довжини ≥2,5 см у віці 9,5–14 років) [8].

Надійність стандартних порогових значень ІМТ

Оскільки ІМТ спирається виключно на загальну масу тіла та зріст, він не розрізняє збільшення жирової тканини та приріст м'язової маси під час пубертатних стрибків росту [3, 13]. Проте як скринінговий інструмент для виявлення надлишкової кількості жиру вікові порогові значення ІМТ демонструють ефективність, порівнянну з моделями, що прямо враховують стадію пубертату [3].

У перехресному дослідженні за участю 368 здорових підлітків європеоїдної раси (віком 8,5–15,5 року) порогові значення ІМТ, розраховані лише за віком, виявляли високий рівень жиру за даними двоенергетичної рентгенівської абсорбціометрії (DXA; визначений як ≥25% жиру в хлопців і ≥35% у дівчат) із чутливістю 86% для обох статей, а також зі специфічністю 89% для хлопців і 97% для дівчат [3]. Коригування цих порогових значень з урахуванням як віку, так і стадії статевого дозрівання дало чутливість 90% у хлопців та 88% у дівчат (зі специфічністю 92% для обох статей), що статистично суттєво не перевищувало точність оцінки виключно за віком [3]. Крім того, під час обстеження 6725 молодих людей віком 5–17 років у межах дослідження Bogalusa Heart Study, скоригований за віком і статтю ІМТ продемонстрував дещо сильніший зв'язок із кардіометаболічними факторами ризику (включаючи ліпіди, ліпопротеїни, інсулін та артеріальний тиск), ніж відсоток жиру, розрахований за стандартними формулами каліперометрії [13].

Формули каліперометрії на різних стадіях зрілості

Антропометричні формули використовують вимірювання товщини підшкірно-жирових складок каліпером у певних анатомічних точках для розрахунку орієнтовної щільності тіла або відсотка жиру (%BF) [11, 14, 15]. Найбільш поширені педіатричні моделі, розроблені Slaughter та колегами (1988), були створені на вибірці з 242 здорових молодих людей віком 8–18 років і зіставлені з результатами гідростатичного зважування або методу розведення стабільних ізотопів [14, 15]. Ці рівняння використовують складки над трицепсом (TR) та під лопаткою (SE):

• Дівчата (усі вікові групи): %BF = 1.33(TR + SE) - 0.013(TR + SE)^2 - 2.5 [11]
• Хлопці (усі вікові групи): %BF = 1.21(TR + SE) - 0.008(TR + SE)^2 + I (де I — коригувальний коефіцієнт, що залежить від стадії дозрівання та раси) [11]

Формули Slaughter створювалися з урахуванням того, що щільність FFM змінюється на різних етапах дозрівання (від препубертатного до постпубертатного) [14]. У дослідженні валідації Janz та співавт. за участю 122 дітей віком 8–17 років, оцінених за скоригованими за віком критеріями щільності тіла, формули Slaughter продемонстрували високі коефіцієнти внутрішньокласової надійності (ICC = 0,98–0,99) і валідності (r = 0,79–0,99) зі стандартною похибкою оцінки (SEE) та загальною похибкою від 3,5% до 4,6% для відсотка жиру [14]. Водночас аналіз виявив суттєву взаємодію між формулою та рівнем статевого дозрівання в хлопців, а альтернативна формула для дівчат на основі складок на трицепсі та гомілці показала статистично значущі відхилення від референтного методу [14].

При зіставленні з чотирикомпонентними моделями або DXA на ширших педіатричних вибірках традиційні каліперометричні формули виявляють помітні обмеження [10, 11, 13, 15]:

• Похибка, залежна від рівня жиру: У дослідженні Pediatric Rosetta Body Composition Project (1169 дітей) формули Slaughter високо корелювали з відсотком жиру за DXA (r = 0,90), але завищували вміст жиру на 12 процентних пунктів у хлопців і на 6 процентних пунктів у дівчат, якщо сума складок над трицепсом і під лопаткою досягала чи перевищувала 50 мм [13].
• Традиційні формули за 4 складками: Старі рівняння, що базуються на чотирьох складках (біцепс, трицепс, підлопаткова, клубова; такі як Brook 1971 або Durnin and Womersley 1974), демонструють високу кореляцію (r = 0,71–0,98) з DXA, але мають низьку узгодженість: середня розбіжність становить 2,4 кг для жирової маси, -1,9 кг для знежиреної маси та 6,3% для відсотка жиру [15]. Оновлені педіатричні формули, протестовані на 835 здорових дітях і 254 дітях із клінічними патологіями, зменшили ці розбіжності до 0,2 кг для жирової маси, 0,4 кг для знежиреної маси та 0,0% для відсотка жиру [15].
• Клінічна та популяційна варіативність: У 59 дівчат-підлітків із фенілкетонурією (ФКУ) формули Slaughter показали найгіршу точність порівняно з повітряною плетизмографією (BOD POD): середня різниця склала -7,7 ± 7,4%, середня відносна похибка — 19%, а коефіцієнт конкордантної кореляції (CCC) — лише 0,3 [10]. Натомість формула Peterson не мала статистично значущих відмінностей від BOD POD (P = 0,23, середня різниця 0,76 ± 4,8%, CCC = 0,8), а формула TAAG від Loftin показала найнижчу середню похибку (2,2%, CCC = 0,8) [10]. Традиційні формули Slaughter та Lohman також продемонстрували низьку точність при перевірці методом DXA в дітей і підлітків із ВІЛ [11].

Біоімпедансний аналіз і багатокомпонентні моделі

Біоімпедансний аналіз (BIA) — ще один популярний польовий метод оцінки складу тіла в підлітковому віці [4, 17]. Одночастотний BIA вимірює активний опір (R), який відображає розподіл внутрішньо- та позаклітинної рідини, і реактивний опір (Xc), що вказує на ємнісні властивості клітинних мембран [23]. Фазовий кут (PhA) розраховується геометрично на основі співвідношення реактивного та активного опорів [23]. Локальний біоімпеданс м'язів (ML-BIA) дозволяє оцінювати конкретні м'язові групи: зниження активного опору свідчить про накопичення рідини, тоді як падіння реактивного опору та фазового кута вказує на пошкодження мембран [23]. Локальні вимірювання фазового кута передньої частини стегна продемонстрували зв'язок із якістю м'язів за даними УЗД у молодих чоловіків і з потужністю м'язів у молодих жінок [23].

Попри практичність, стандартний загальний BIA має чітко задокументовані діагностичні обмеження в педіатричній практиці [4, 17]:

• Систематичне заниження: Систематичний огляд 28 досліджень (вік 2–17 років) виявив, що BIA стабільно занижує жирову масу та відсоток жиру в дітей із надмірною вагою й ожирінням порівняно з DXA [4].
• Архітектура приладів: Багаточастотні сегментарні аналізатори (наприклад, InBody 720) краще узгоджуються з DXA завдяки роздільному врахуванню внутрішньо- та позаклітинної рідини, тоді як одночастотні моделі чутливіші до коливань гідратації та недавнього прийому їжі [4].
• Припущення моделей в юних спортсменів: В юних атлетів (віком <18 років) дво- та трикомпонентні моделі втрачають точність через стандартизовані припущення щодо щільності тканин, об'єму легень і рівня гідратації, тому чотирикомпонентні моделі залишаються точнішими [17]. Хоча DXA часто вважається референтним стандартом для перевірки польових інструментів, її регулярне використання для щомісячного контролю обмежене дозою опромінення, високою вартістю та відсутністю портативності [4, 17]. Через це польові методи (каліперометрія та BIA) потребують постійної валідації на специфічних вибірках, щоб мінімізувати похибки, викликані людським фактором і біологічним дозріванням [17].