Introduction
Kehonkoostumusanalyysi on olennainen osa ravitsemustilan arviointia. Kehonkoostumuksen määrittelemiseksi on tarkoituksenmukaista muistaa, että Wang ym.1 määritteli sen ihmisbiologian osa-alueeksi, joka käsittelee kehon komponenttien in vivo kvantifiointia, komponenttien välisiä kvantitatiivisia suhteita ja komponenttien kvantitatiivisia muutoksia, jotka liittyvät vaikuttaviin tekijöihin.
Toisaalta Valtueñan ym. mukaan,2 kehonkoostumuksen tutkiminen on välttämätöntä, jotta voidaan ymmärtää muun muassa ruokavalion, liikunnan, sairauksien ja fyysisen kasvun sekä muiden ympäristötekijöiden vaikutuksia elimistöömme.
Kehonkoostumusmallit
Kehonkoostumuksen asianmukainen analyysi edellyttää kehonkoostumuksen rajaamista sen eri komponenttien funktiona, jolloin saadaan aikaan erilaisia kehonkoostumuksia tai lokeromalleja. Niinpä Behnke3 ehdotti kehonkoostumuksen analysoimiseksi Arkhimedeen periaatteen soveltamiseen perustuvaa mallia, jossa kehon painoa edusti kaksi pääkomponenttia, rasvamassa ja rasvaton massa. Keys ja Brozek4 kehittivät tämän kaksiosastomallin pohjalta uuden mallin. Nämä kirjoittajat jakoivat kehon neljään peruskomponenttiin: rasvamassaan, luumassaan, veteen ja proteiiniin.
Vuonna 1921 Matiegka5 , jota pidetään kehonkoostumuksen isänä, kehitti kehon massan fraktioitumisen mallin, niin sanotun neljän komponentin mallin. Tässä mallissa tarkastellaan koostumusta, joka perustuu neljään peruskomponenttiin: rasvamassaan, lihasmassaan, luumassaan ja jäännösmassaan. Mallia muutettiin 1970-luvulta alkaen Rossin ja Wilsonin6 ehdotusten mukaisesti, ja se päätyi Drinkwaterin7 ja Kerrin8 viitekomponenttimalliin sekä Berralin ym. 9 muokkaamaan viitekomponenttimalliin. Tässä lopullisessa viitekomponenttimallissa keskitytään viiteen komponenttiin tai tutkimustasoon, jotka ovat rakenteeltaan ja koostumukseltaan yhä monimutkaisempia.1 Ensimmäistä komponenttia edustaa atomi- tai alkeistaso, joka koostuu muun muassa hapen kaltaisista alkuaineista kuten hapesta (60 %), hiilestä (20 %), vedystä (15 %) sekä kalsium- ja typpipitoisuuksista (kumpikin 1 %). Toinen taso, jota kutsutaan myös molekyyli- tai kemialliseksi tasoksi, koostuu vedestä (60 %), lipideistä (15 %), proteiineista (18 %), glykogeenistä (1 %) ja mineraaleista (6 %). Kolmas eli solutaso viittaa solumassaan, solunulkoisiin nesteisiin, solunulkoisiin kiinteisiin aineisiin ja rasvaan. Neljäs taso, jota kutsutaan histologiseksi tai kudostasoksi, sisältää esimerkiksi luurankolihakset, muut kuin luurankolihakset, pehmytkudokset, rasvakudoksen ja luun. Viides ja viimeinen taso tunnetaan myös nimellä koko kehon taso. Kuvassa 1 on esitetty kehon koostumuksen moniosainen tai viisitasoinen malli.
Kehonkoostumuksen multikompartmentaalinen eli viisitasoinen malli. ECF: solunulkoinen neste; ICF: solunulkoinen neste; BCM: ICF+ICS: kehon solumassa; FFM: rasvaton massa; BLM: kehon vähärasvainen massa; ECS: solunulkoinen kiintoaine; ICS: solunsisäinen kiintoaine.
(0,23MB).
Kaksikomponentti- tai bikomponenttimalli
Kaksikomponentti- tai bikomponenttimalli on yleisimmin käytetty kehonkoostumuksen analysointiin ihmisillä. Tässä mallissa oletetaan kehon komponenttien jakaminen kahteen lokeroon, kokonaisrasvamassaan ja rasvattomaan massaan, eli näiden kahden lokeron tarkastelu molekyylitasolla.10 Tämän mallin mukaan molempien lokeroiden kemialliset ominaisuudet ja tiheys pysyvät vakioina, ja kokonaisrasvamassan tiheys on 0,9007 g/ml 36 °C:n lämpötilassa.11 Tämän mallin mukaan kokonaisrasvamassa on vedetöntä, vaikka sen hydratoitumisaste terveillä aikuisilla on 13 %, kuten myöhemmin nähdään. Rasvaton massa on tiheydeltään 1,1000g/ml 36 °C:n lämpötilassa12 ja vesipitoisuudeltaan 73 %, ja sen kaliumpitoisuus on 150 milliekvivalenttia/ml.
Kokonaisrasvamassa
Kokonaisrasvamassa on elimistölle olennainen komponentti, joka toimii sekä energiavarastona että hermojen eristeenä. Tämä komponentti voi vaihdella koehenkilöillä iän ja sukupuolen mukaan sekä ajan myötä13 (kuva 2). Kokonaisrasvamassasta 83 prosenttia on rasvakudosta, josta 50 prosenttia sijaitsee ihon alla. Rasvakudoksen jakautuminen elimistössä on epäsäännöllistä, ja siinä on eroja vararasvakerroksen ja välttämättömän rasvan välillä.
Lifetime changes in fat composition.
Kokonaisrasvamassan katsotaan sisältävän ei lainkaan proteiineja, mutta todellisuudessa proteiineja on rasvasta 3 %:a rasvamassan osuudesta. Sen ei myöskään luulla sisältävän lainkaan vettä, mutta sen keskimääräinen kosteuspitoisuus aikuisilla on 13 %, ja tämä osuus saattaa kasvaa lihavuuden myötä. Rasvamassan tiheys on 0,9007 g/ml.14
Kehossamme vararasvaa on pääasiassa kahdella tasolla. Ihonalaisen rasvan osuus kehon kokonaisrasvareservistä on 27-50 %.15 Suorilla menetelmillä (55-94-vuotiaiden ruumiiden dissektio) Martín ym.16 havaitsivat, että jokaista ihonalaisen rasvan kiloa kohden oli 200 g sisäistä rasvaa. Jos ihonalaisen rasvan kokonaistilavuutta ei oteta huomioon, sisäisen rasvan määrä on 667 g miehillä ja 373 g naisilla, mikä Martínin ym. mukaan osoittaa, että ihonalaisen rasvan osuus kehon kokonaisrasvasta on 80 %.
Viskeraalisen rasvan kertymisen osalta on huomattava, että se lisääntyy eksponentiaalisesti ikään nähden samalla tavalla molemmilla sukupuolilla. On kuitenkin totta, että miehillä on taipumus kerryttää tälle tasolle suurempi rasvakerros kuin naisilla.17 Muissa tutkimuksissa on osoitettu vatsan rasvan (vatsan kokonaisrasva, vatsan viskeraalinen rasva, vatsan subkutaaninen rasva) perinnöllinen komponentti 42-70 %:lla tapauksista.18
Rasvaton massa
Rasvaton massa koostuu kivennäisaineista, proteiineista, glykogeenista ja vedestä, eli se käsittää koko solunsisäisen ja -ulkoisen elimistön veden. Sen keskimääräinen hydratoitumisaste on 73 %, ja sen likimääräinen tiheys on 1,1000 g/ml 36 °C:n lämpötilassa.12 Lapsilla rasvattoman massan tiheys on pienempi (1,084 g/ml), mikä johtuu osittain epätäydellisestä luutumisprosessista. Vaihtelua esiintyy myös tummaihoisilla, joiden rasvattoman massan tiheys on suurempi (1,113 g/ml).
Rasvattoman massan hydratoituminen on hyvin vaihtelevaa, eli se ei näytä suuresti muuttuvan rodun tai sukupuolen mukaan. Kehon veden osuus kehon painosta on siis 55-65 % ja rasvattomasta massasta 73 %.19 Kehon vesipitoisuus kasvaa iän myötä. Kasvavilla lapsilla myös solunulkoisen ja solunsisäisen osaston välinen suhde pienenee 0,4 % joka vuosi (kuva 3). Solujen sisäinen vesi muodostaa tärkeimmän vesikompartimentin, jonka osuus on 30-40 % kehon painosta ja 50-70 % kehon kokonaisvedestä.19
Rasvattoman massan nesteytys iän mukaan. FFM: rasvaton massa.
Antropometria kehonkoostumuksen arviointimenetelmänä
Kehonkoostumuksen tarkoituksenmukaiseen mittaamiseen on käytettävissä monenlaisia menetelmiä. González-Jiménezin20 mukaan näiden menettelyjen spesifisyys vaihtelee. Joidenkin menetelmien avulla voidaan arvioida yksittäisen kehon osa-alueen koostumusta, kun taas toisten avulla voidaan selvittää useamman kuin yhden orgaanisen osa-alueen ominaisuudet ja koostumus. Ottamalla nämä mittaukset ja käyttämällä sen jälkeen moninkertaisia regressioyhtälöitä voidaan päätellä rasva- ja vähärasvaisten osien koostumus ja osuudet, jolloin voidaan epäsuorasti arvioida koehenkilöiden kehon tiheys.
Paino ja pituus
Nämä kehon mittaukset ovat helppoja kerätä, ja niistä on paljon apua arvioitaessa ravitsemustilaa ja kehon koostumusta lapsilla ja aikuisilla. Niitä käytetään rutiininomaisesti sekä kasvun arviointiin että epidemiologiassa osana tiettyjen väestöryhmien seurantaa. Painon ja pituuden kliininen arvo on suurin, kun ne yhdistetään indekseiksi, jotka ilmaisevat yksinkertaisella tavalla ruumiinpainon, pituuden (pituuden) ja iän välisen suhteen.21 Kolme yleisimmin käytettyä painosta ja pituudesta johdettua antropometristä indeksiä ovat: korkeus/ikä, paino/ikä ja paino/korkeus.
Korkeus ikään suhteutettuun pituuteen nähden on hyödyllinen indikaattori lapsilla, joka antaa tietoa epäsuotuisille ravitsemuksellisille olosuhteille pitkäaikaisesta altistumisesta, minkä vuoksi se on hyödyllinen menetelmänä kroonisen ravitsemuksellisen aliravitsemustilan arvioinnissa. Paino/ikä-indeksin osalta kaksi keskihajontaa keskiarvon alapuolella voidaan pitää pienipainoisuutena. Tämä indeksi ei tee eroa pienikokoisen ja riittävän painavan lapsen ja pitkän, laihan lapsen välillä, koska tässä indikaattorissa ei oteta huomioon pituutta. Toisaalta, kun paino/pituus-arvo on yli kaksi keskihajontaa kansainvälisten viitearvojen keskiarvon alapuolella, tätä pidetään laihuuden tilana.21
Paino on seurausta eri kudosten sekoituksesta vaihtelevissa suhteissa, eikä sitä voida määrittää vakioasteikolla. Painon merkityksen arvioimiseksi on otettava huomioon pituus, kehon rungon koko sekä lihasmassan, rasvan ja luun osuudet.22 Painon muutokset voivat siis johtua kehon rasvan muutoksesta, joka heijastaa epäsuorasti energiansaantia. Ne voivat liittyä myös nesteen kertymiseen (ödeema).
Ihomuodot
Vartalon rasvan määrän määrittäminen mittaamalla ihomuodot on erittäin hyödyllinen menetelmä kehon koostumuksen testaamiseen. Menetelmällisen yksinkertaisuutensa, edullisten kustannustensa ja ei-invasiivisen luonteensa vuoksi sitä käytetään laajalti sekä kliinisissä että epidemiologisissa tutkimuksissa.23
Se on erittäin hyödyllinen menetelmä tutkittavan kehonkoostumuksen arvioinnissa. Koska 27-42 prosenttia kehon kokonaisrasvasta rajoittuu ihonalaiseen rasvakerrokseen, ihonalaisen rasvakerroksen paksuus kuvastaa optimaalisesti tutkittavan kehon koostumusta ja energiatasapainoa pitkällä aikavälillä24.
Mittauksen epäsuoran luonteen vuoksi ihopoimujen käyttöön kehonkoostumuksen arviointimenetelmänä liittyy kuitenkin useita rajoituksia:
- –
Ihonalaisen rasvan ja kokonaisrasvan suhde vaihtelee suuresti terveessä väestössä.
- –
Rasvakerrokset voivat pysyä suhteellisen normaaleina henkilöillä, joilla on kohtalainen aliravitsemus.
- –
Menetelmän herkkyys on heikko sikäli, että muutosten on oltava merkittyjä, jotta ne näkyisivät selvästi mittauksissa.
- –
Ödeema voi aiheuttaa vääriä tuloksia.
- –
Menetelmän virheiden minimoimiseksi tarvitaan kokenut tutkija.
Huolimatta epäsuorasta kyvystään arvioida rasvaosastoa, skinfold-mittausten avulla voidaan arvioida kehon ihonalaisen rasvan tilavuutta, koska oletetaan, että ihonalaisen rasvan suhteellisuus kehon kokonaisrasvaan on vakio, ja paikat, joissa mittaukset tehdään, edustavat kehon ihonalaisen rasvan kokonaistilavuuden keskiarvoa. 25 Skinfold-paksuuden mittausta voidaan siksi pitää erittäin hyödyllisenä välineenä kehon kokonaisrasvaprosentin selvittämisessä.25
Mittaukset tehdään yksinkertaisella laitteella, jota kutsutaan skinfold caliperiksi. Rasvan jakautuminen arvioidaan pääasiassa kuudessa ihopoimussa, jotka ovat kolmipäinen, kaksipäinen, lanneselkäinen, suprailiacaalinen, reisien ja vasikoiden ihopoimu. Viime vuosina on pohdittu mahdollisuutta lisätä edellä mainittuihin vielä seitsemäs skinfold, submandibulaarinen skinfold.
Henkilön eri anatomisilla alueilla tehtyjen skinfold-mittausten korrelaatio kehon kokonaisrasvapitoisuuteen vaihtelee.26 Niinpä tricipitaalinen skinfold antaa tietoa yleistyneestä ja perifeerisestä liikalihavuudesta, kun taas subscapulaarisen ja suprailiacisen skinfoldin mittaaminen antaa tietoa kehon rasvapitoisuudesta vartalossa tai keskushermostossa.27 Toisaalta subscapulaarisen ja tricipitaalisen skinfoldin välinen korrelaatio on tarkka indikaattori kehon rasvan jakautumismallista, ja se korreloi positiivisesti lipidifraktiotilanteeseen, sen seurauksiin ja sitä seuraavaan kardiovaskulaariseen riskiin kyseisellä tutkittavalla.28
Kokonaiskehon rasvamassan voi kvantifioida erilaisilla yhtälöillä, joissa hyödynnetään yhtä tai useampaa skinfoldia. Yleisimmin käytetyt yhtälöt ovat Durningin ja Womersleyn29 yhtälöt, jotka edellyttävät neljän skinfoldin mittausta, sekä Brookin yhtälöt.30. Myöhemmin käytetään Sirin kaavaa,31 jossa rasvamassan tiheydeksi oletetaan 0,9 g/l ja rasvattoman massan tiheyden vakioksi 1,1 g/l.
Kehon massaindeksi
Alun perin Adolph Quetelet’n vuonna 1835 kuvaama ja Keysin vuonna 1972 sekä Garrow’n ja Websterin vuonna 1985 vahvistama kehon massaindeksi (BMI, body mass index) on nykyisin hyödyllinen apuväline, jolla voidaan arvioida kehon rasvoittuneisuutta ja ravitsemustilaa.32
Maailman terveysjärjestö tunnusti painoindeksin kliinisen arvon ja laati luokituksen, joka liittää sen arvot eri sairastuvuus- ja kuolleisuussyihin. Näin ollen ihmiset ovat normaalipainoisia, kun BMI on 18,5-24,9; ylipainoisia tai I asteen lihavia, kun BMI on 25-29,9; II asteen lihavia, kun BMI-arvot ovat 30-34,9; III asteen lihavia, kun arvot ovat 35-39,9; ja IV asteen lihavia tai sairaalloista lihavuutta, kun BMI on 40 tai suurempi.33
BMI:n käyttöön lapsilla liittyy joitakin ongelmia, koska indeksi vaihtelee rasvakudoksen kehityksen eri vaiheissa.34 Syntyessään keskimääräinen BMI on yleensä 13, mutta se nousee 17:ään ensimmäisen elinvuoden aikana ja jatkaa etenemistään, kunnes BMI:n mediaani on 21 20 vuoden iässä. Tämän vuoksi on tarpeen käyttää pitkittäistutkimuksista saatuja standardeja. Ikää ja sukupuolta koskevien prosenttiosuuksien käyttö hyväksytään sen vuoksi kriteeriksi lasten luokittelussa heidän painoindeksinsä perusteella. Näin ollen 25. persentiili merkitsee rajaa laihuuteen, 85. persentiili on ylipainon raja, ja 95. persentiilin ylittävät arvot (mukaan lukien) määrittelevät lihavuustilat.34
Okorodudun ym. tekemän meta-analyysin tietojen mukaan,35 jossa arvioitiin BMI:n arvoa kehon lihavuuden havaitsemisessa, BMI-tasot ovat erittäin spesifinen parametri lihavuuden diagnosoinnissa, vaikka ne eivät ole yhtä herkkiä tunnistettaessa lihavuuden astetta.
Lisäksi BMI on hyödyllinen tiettyjen sairauksien ja häiriöiden, kuten sydän- ja verisuonitautien, ennustamisessa, ja BMI-arvojen ja joidenkin sydän- ja verisuonitautien riskitekijöiden välillä on todettu olevan yhteys aikuisilla ja lapsilla, kuten verenpainetaudin yhä yleisempi esiintyminen lapsilla ja nuorilla ja veren korkeat lipoproteiinipitoisuudet.36
Vartalon ympärysmitat
Tietyistä kehon ympärysmittojen mittauksista saadaan terveiltä henkilöiltä riittävästi tietoa kehon koostumuksesta ja viime kädessä rasvan, lihaksen ja luun määrästä.37 Useita ympärysmittoja voidaan mitata, kuten käsivarren, reiden, vyötärön ja lonkan ympärysmitat. Näistä käsivarren lihaksen ympärysmitta kiinnostaa eniten ravitsemusantropometrian alalla, koska sitä käytetään kehon lihasmassan arviointiin ja koska se korreloi proteiinireservin kanssa. Käsivarren ympärysmitta mitataan mittanauhalla akromionin ja olecranonin välisestä samankeskisestä pisteestä. Koska käsivarren ympärysmitta riippuu rasva- ja lihasosastoista, on kehitetty kaavoja lihas- ja rasvapinta-alojen arvioimiseksi Gurneyn ja Jelliffen nomogrammin avulla. Lihasalueen katsotaan siis mittaavan proteiinireserviä, kun taas rasvapinta-ala mittaa energiareserviä. Näiden avulla lasketaan lihas-/rasvaindeksi eli rasva- ja lihasalueiden suhde, joka saadaan jakamalla tricipitaalinen skinfold käsivarren ympärysmitalla.38
Toinen ylipainoisilla tai lihavilla henkilöillä kiinnostava parametri on vyötärön ja lonkan ympärysmitan mittaaminen niin sanotun vyötärö-lonkka-suhteen (waist-hip ratio, WHR) laskemiseksi. WHR on tarkka indikaattori arvioitaessa yksilön viskeraalisen rasvan määrää.39 Ei kuitenkaan pidä unohtaa, että jotkin seikat, kuten pakaralihasten massan määrä tai koehenkilön ikä, heikentävät jonkin verran WHR:n tarkkuutta arvioijana.40.
Toiset tutkijat ovat esittäneet epäilyjä WHR:n tehokkuudesta lasten kroonisten sairauksien diagnosoinnissa.41 Sen sijaan monet tutkimukset ovat korostaneet WHR:n merkitystä lasten ja nuorten ravitsemustilan arvioinnissa, koska se antaa tietoa metabolisen oireyhtymän mahdollisesta kehittymisestä tulevaisuudessa.42 Jotkut kirjoittajat ovat jopa sitä mieltä, että WHR:llä on suurempi ennustearvo kuin BMI:llä joidenkin sairauksien, kuten sydän- ja verisuonitautien tai diabeteksen, osalta lapsilla.43
Muissa lihavilla henkilöillä tehdyissä epidemiologisissa tutkimuksissa on vastaavasti todettu, että vatsa- ja lantioympärysmitan yhdistelmä on paras erotteleva tekijä sydän- ja verisuonitautiriskin havaitsemisessa ja kvantifioinnissa, mikä osoittaa sen suuremman herkkyyden verrattuna pelkkään vatsaympärysmittaan.44
Valdezin ym.45 vuonna 1992 ehdottama kartiokorkeusindeksi (conicity-indeksi)44
on niin ikään erityisen arvokas arvioitaessa vartalolihavuutta. Tätä indeksiä käytetään aikuisten henkilöiden vatsan alueen rasvan määrän arviointiin. Conicity-indeksin käyttö ja tehokkuus lapsilla ja nuorilla on edelleen kyseenalaista. Indeksin laskemiseen tarvitaan vyötärönympärys navan yläpuolella metreinä, tutkittavan maksimipituus metreinä ja kehon kokonaispaino kilogrammoina. Kartioindeksin mukaan ihmiskeho on sylinteri, jonka pienemmässä päässä indeksi on 1,00. WHR:ään verrattuna kartioindeksi antaa tietoa kokonaisrasvamäärästä, mutta toisin kuin WHR:ssä, siinä ei oteta huomioon lantion ympärysmittaa, mikä Wardlen ym.46 mukaan antaa sille etulyöntiaseman verrattaessa eri ruumiinrakenteeltaan erilaisia henkilöitä. Tästä huolimatta monet kirjoittajat kuitenkin suosittelevat yksityiskohtaisempaa analyysia indeksin kyvystä arvioida sekä vatsan rasvoittumista että sen potentiaalista arvoa sydän- ja verisuonitautiriskin ennustamisessa aikuisilla, nuorilla ja lapsilla.47
Lasten rasvakertymismallin lisäindikaattori on sentraalisuusindeksi (centrality index), joka korreloi vatsan alueen ja raajojen ihopoimujen mittauksia. Yleisimmin mitataan subcapulaarinen ja tricipitaalinen ihopoimu. Korkeat pistemäärät sentraalisuusindeksissä viittaavat androidiseen rasvan jakautumismalliin, kun taas matalat arvot korreloivat gynoidiseen rasvan jakautumismalliin.48
Johtopäätökset
Ylimääräinen ruumiinrasva liittyy sydän- ja verisuoniongelmiin, kuten ateroskleroosiin, korkeaan verenpaineeseen, diabetekseen, dyslipidemiaan, krooniseen obstruktiiviseen keuhkosairauteen ja nivelrikkoon. Siksi on tärkeää, että terveydenhuollon ammattilaiset (sekä sairaanhoitajat että lääkärit) saavat koulutusta ja että he ovat ajan tasalla näiden menetelmien käytöstä. Vakavien sairauksien, kuten liikalihavuuden, varhainen havaitseminen ja diagnosointi ja niiden vaikutus terveyteen erityisesti nuoremmassa väestössä riippuu jossain määrin näiden toimenpiteiden asianmukaisesta hoidosta ja rutiininomaisesta käytöstä riskiväestössä.
Interressiristiriidat
Tekijä ilmoittaa, ettei hänellä ole eturistiriitoja.
Kirjoittaja ilmoittaa, ettei hänellä ole eturistiriitoja.