Skład ciała: Assessment and clinical value | Endocrinología y Nutrición (English Edition)

Wprowadzenie

Analiza składu ciała jest istotną częścią oceny stanu odżywienia. Aby zdefiniować skład ciała, warto przypomnieć, że Wang i wsp.1 określili go jako dział biologii człowieka zajmujący się ilościowym określaniem in vivo składników ciała, ilościowymi relacjami między składnikami oraz ilościowymi zmianami składników związanymi z czynnikami wpływającymi.

Z drugiej strony, według Valtueña i wsp.,2 Badanie składu ciała jest niezbędne do zrozumienia wpływu diety, ćwiczeń fizycznych, choroby i wzrostu fizycznego, wśród innych czynników środowiskowych, na nasze ciało.

Modele składu ciała

Właściwa analiza składu ciała wymaga delimitacji składu ciała jako funkcji jego różnych składników, co skutkuje różnymi składami ciała lub modeli przedziałowych. Dlatego Behnke3 zaproponował model analizy składu ciała oparty na zastosowaniu zasady Archimedesa, w którym masa ciała była reprezentowana przez dwie główne składowe, masę tłuszczową i masę beztłuszczową. Na podstawie tego dwukompartmentowego modelu Keys i Brożek4 opracowali nowy. Autorzy ci podzielili ciało na cztery podstawowe składniki: masę tłuszczową, masę kostną, wodę i białko.

W 1921 roku, Matiegka,5 uważany za ojca składu ciała, opracował model frakcjonowania masy ciała, tzw. model czterokompartmentowy. Model ten uwzględnia skład oparty na czterech podstawowych składnikach: masie tłuszczowej, masie mięśniowej, masie kostnej i masie resztkowej. Od lat 70. model ten był modyfikowany zgodnie z propozycjami Rossa i Wilsona,6 kończąc na pięcioskładnikowym modelu Drinkwatera7 i Kerra8 oraz jego modyfikacji przez Berrala i wsp.9 Ten ostateczny model pięciokompartmentowy skupia się na pięciu składnikach lub poziomach badawczych o coraz bardziej złożonej strukturze i składzie.1 Tak więc pierwszy składnik jest reprezentowany przez poziom atomowy lub elementarny, składający się między innymi z takich pierwiastków, jak tlen (60%), węgiel (20%), wodór (15%) oraz wapń i azot (po 1%). Drugi poziom, zwany również poziomem molekularnym lub chemicznym, składa się z wody (60%), lipidów (15%), białka (18%), glikogenu (1%) i minerałów (6%). Trzeci poziom, komórkowy, odnosi się do masy komórkowej, płynów pozakomórkowych, substancji stałych pozakomórkowych i tłuszczu. Czwarty poziom, znany jako poziom histologiczny lub tkankowy, obejmuje takie elementy jak mięśnie szkieletowe, mięśnie nieszkieletowe, tkanki miękkie, tkankę tłuszczową i kości. Piąty i ostatni poziom określany jest również jako poziom całkowity ciała. Rys. 1 przedstawia wieloprzedziałowy lub pięciopoziomowy model składu ciała.

Model dwuskładnikowy lub dwukompartmentowy

Model dwuskładnikowy lub dwukompartmentowy jest najczęściej stosowany do analizy składu ciała u ludzi. Model ten zakłada podział składników ciała na dwa przedziały, całkowitą masę tłuszczową i masę beztłuszczową, czyli rozpatrywanie tych dwóch przedziałów na poziomie molekularnym.10 Zgodnie z tym modelem, właściwości chemiczne i gęstość obu przedziałów pozostają stałe, a gęstość dla całkowitej masy tłuszczowej wynosi 0,9007g/mL w temperaturze 36°C.11 Zgodnie z tym modelem, całkowita masa tłuszczowa jest bezwodna, chociaż stopień jej uwodnienia u zdrowych dorosłych wynosi 13%, co zostanie pokazane później. Masa beztłuszczowa ma gęstość 1,1000g/mL w temperaturze 36°C12 i zawartość wody 73%, w tym zwłaszcza stężenie potasu 150mkw./L.

Całkowita masa tłuszczowa

Dla organizmu całkowita masa tłuszczowa stanowi istotny składnik, zarówno jako rezerwa energetyczna, jak i izolator nerwów. Składnik ten może się zmieniać u osób badanych w zależności od wieku i płci oraz w czasie13 (ryc. 2). Osiemdziesiąt trzy procent całkowitej masy tłuszczowej stanowi tkanka tłuszczowa, z czego 50% zlokalizowane jest podskórnie. Rozmieszczenie tkanki tłuszczowej w organizmie jest nieregularne, z różnicami między rezerwową warstwą tłuszczową a tłuszczem niezbędnym.

Uważa się, że całkowita masa tłuszczu nie zawiera białka, ale w rzeczywistości stanowi ono 3% masy tłuszczu. Uważa się również, że nie zawiera wody, ale jej średni poziom nawodnienia u dorosłych wynosi 13%, a odsetek ten może wzrastać w otyłości. Gęstość masy tłuszczowej wynosi 0,9007g/mL.14

W naszym organizmie tłuszcz zapasowy występuje głównie na dwóch poziomach. Tłuszcz podskórny stanowi 27-50% całkowitej rezerwy tłuszczowej w organizmie.15 Stosując metody bezpośrednie (sekcja zwłok w wieku 55-94 lat), Martín i wsp.16 stwierdzili, że na każdy kilogram tłuszczu podskórnego przypada 200g tłuszczu wewnętrznego. W związku z tym, jeśli wyłączy się całkowitą objętość tłuszczu podskórnego, wewnętrzne depozyty tłuszczu stanowią 667 g u mężczyzn i 373 g u kobiet, co wskazuje, według Martín i wsp. że tłuszcz podskórny stanowi 80% całkowitej tkanki tłuszczowej.

Jeśli chodzi o gromadzenie tłuszczu trzewnego, należy zauważyć, że u obu płci zachowuje on podobny, związany z wiekiem, wykładniczy wzrost. Prawdą jest jednak, że mężczyźni mają tendencję do gromadzenia większej warstwy tłuszczu na tym poziomie w porównaniu z kobietami.17 Inne badania wykazały dziedziczny komponent dla tłuszczu brzusznego (całkowity tłuszcz brzuszny, tłuszcz trzewny brzuszny, tłuszcz podskórny brzuszny) w 42-70% przypadków.18

Masa beztłuszczowa

Masa beztłuszczowa składa się z minerałów, białka, glikogenu i wody, czyli obejmuje całkowitą wewnątrzkomórkową i zewnątrzkomórkową wodę ustrojową. Jej średni stopień uwodnienia wynosi 73%, a jej przybliżona gęstość to 1,1000g/mL w temperaturze 36°C.12 U dzieci masa beztłuszczowa ma mniejszą gęstość (1,084g/mL), częściowo z powodu nieukończonego procesu kostnienia. Różnice występują również u osób rasy czarnej, u których masa beztłuszczowa ma większą gęstość (1,113g/mL).

Uwodnienie masy beztłuszczowej jest bardzo zmienne, to znaczy nie wydaje się być w znacznym stopniu zmienione przez rasę lub płeć. Woda w organizmie stanowi 55-65% masy ciała i 73% masy beztłuszczowej.19 Zawartość wody w organizmie zwiększa się wraz z wiekiem. U rosnących dzieci stosunek między przedziałem pozakomórkowym i wewnątrzkomórkowym również zmniejsza się o 0,4% rocznie (ryc. 3). Woda wewnątrz komórek stanowi najważniejszy przedział wodny, odpowiadający za 30-40% masy ciała i za 50-70% całkowitej wody w organizmie.19

Antropometria jako metoda oceny składu ciała

Dostępny jest szeroki wachlarz procedur umożliwiających odpowiedni pomiar składu ciała osób badanych. Według Gonzáleza-Jiméneza,20 specyfika takich procedur jest różna. Podczas gdy niektóre z nich pozwalają nam ocenić skład pojedynczego sektora ciała, inne umożliwiają poznanie cech i budowy więcej niż jednego składnika organicznego. Wykonując te pomiary, a następnie stosując równania regresji wielokrotnej, można wnioskować o składzie i proporcjach przedziałów tłuszczowych i beztłuszczowych, a więc pośrednio szacować gęstość ciała badanych.

Waga i wzrost

Te pomiary ciała są łatwe do zebrania i bardzo pomocne w ocenie stanu odżywienia i składu ciała u dzieci i dorosłych. Są one zarówno rutynowo stosowane do oceny wzrostu, jak i w epidemiologii jako część obserwacji pewnych populacji. Wartość kliniczna masy ciała i wzrostu jest największa, gdy są one połączone jako wskaźniki, które w prosty sposób wyrażają zależność między masą ciała, długością (wysokością) i wiekiem.21 Trzy najczęściej stosowane wskaźniki antropometryczne uzyskane na podstawie masy ciała i wzrostu to: wzrost/wiek, masa ciała/wiek i masa ciała/wysokość.

Wysokość w odniesieniu do wieku jest u dzieci pomocnym wskaźnikiem, który dostarcza informacji o długotrwałym narażeniu na niekorzystne warunki żywieniowe, a zatem jest przydatny jako metoda oceny przewlekłego niedoboru żywieniowego. Jeżeli chodzi o wskaźnik waga/wiek, dwa odchylenia standardowe poniżej średniej można uznać za niską wagę. Wskaźnik ten nie rozróżnia dziecka o niskim wzroście i odpowiedniej wadze od wysokiego, szczupłego dziecka, ponieważ nie uwzględnia wzrostu. Z drugiej strony, gdy wartość masy ciała/wysokości jest o więcej niż dwa odchylenia standardowe poniżej średniej międzynarodowych wartości referencyjnych, uznaje się to za stan wychudzenia.21

Waga jest wynikiem mieszanki różnych tkanek w zmiennych proporcjach, których nie można określić za pomocą standardowej skali. Aby ocenić znaczenie masy ciała, należy wziąć pod uwagę wzrost, wymiary klatki piersiowej oraz proporcje masy mięśniowej, tkanki tłuszczowej i kości.22 Zmiany masy ciała mogą zatem wynikać ze zmiany zawartości tkanki tłuszczowej w organizmie, co pośrednio odzwierciedla spożycie energii. Mogą być również związane z retencją płynów (obrzęk).

Fałdy skórne

Ilościowe określenie objętości tkanki tłuszczowej poprzez pomiar fałdów skórnych jest bardzo przydatną metodą badania składu ciała. Ze względu na swoją metodologiczną prostotę, niski koszt i nieinwazyjny charakter, jest ona szeroko stosowana zarówno w warunkach klinicznych, jak i epidemiologicznych.23

Jest to bardzo pomocna procedura oceny składu ciała osoby badanej. Ponieważ 27-42% całkowitej tkanki tłuszczowej jest ograniczone do poziomu podskórnego, grubość podskórnej warstwy tłuszczowej będzie optymalnie odzwierciedlać skład ciała i bilans energetyczny osoby badanej w perspektywie długoterminowej.24

Jednakże, ze względu na pośredni charakter tego pomiaru, wykorzystanie fałdów skórnych jako metody oceny składu ciała ma szereg ograniczeń:

• –

  Stosunek tłuszczu podskórnego do tłuszczu całkowitego jest wysoce zmienny w zdrowych populacjach.

• –

  Złoża tłuszczowe mogą pozostawać względnie normalne u osób z umiarkowanym niedożywieniem.

• –

  Mają niską czułość w zakresie, w jakim zmiany muszą być zaznaczone, aby były wyraźnie odzwierciedlone w pomiarach.

• –

  Obecność obrzęku może powodować fałszywe wyniki.

• –

  Doświadczony badacz jest potrzebny, aby zminimalizować błędy w procedurze.

Pomimo swojej pośredniej zdolności do oceny przedziału tłuszczowego, pomiar grubości fałdu skórnego pozwala nam oszacować objętość podskórnego tłuszczu w organizmie, ponieważ zakłada się stałą proporcjonalność podskórnego tłuszczu do całkowitej tkanki tłuszczowej, a miejsca, w których dokonywane są pomiary, reprezentują średnią z całkowitej objętości podskórnego tłuszczu w organizmie.25 Pomiar grubości fałdu skórnego można zatem uznać za bardzo pomocne narzędzie do określenia procentowej zawartości tłuszczu całkowitego w organizmie.25

Pomiary wykonuje się za pomocą prostego urządzenia zwanego suwmiarką fałdu skórnego. Rozmieszczenie tkanki tłuszczowej oceniane jest głównie w sześciu fałdach skórnych: trójdzielnym, dwugłowym, podłopatkowym, nadłonowym, udowym i łydkowym. W ostatnich latach rozważa się możliwość dodania do nich siódmego fałdu skórnego, podżuchwowego.

Korelacja pomiarów fałdów skórnych w różnych regionach anatomicznych badanej osoby z całkowitą zawartością tkanki tłuszczowej w organizmie jest różna.26 I tak, fałd trójdzielny dostarcza informacji o otyłości uogólnionej i obwodowej, podczas gdy pomiar fałdów podłopatkowych i nadobojczykowych dostarcza danych o zawartości tkanki tłuszczowej na poziomie tułowia lub centralnym.27 Z drugiej strony, korelacja między fałdami podłopatkowym i trójdzielnym jest dokładnym wskaźnikiem rozmieszczenia tkanki tłuszczowej w organizmie i jest pozytywnie skorelowana ze stanem frakcji lipidowej, jego konsekwencjami oraz późniejszym ryzykiem sercowo-naczyniowym u danej osoby.28

Całkowitą masę tkanki tłuszczowej w organizmie można określić ilościowo za pomocą różnych równań wykorzystujących jeden lub kilka fałdów skórnych. Najczęściej stosowane są równania Durninga i Womersleya,29 które wymagają pomiaru czterech skinfoldów, oraz równania Brooka.30 Później stosuje się wzór Siri’ego,31 zakładający gęstość masy tłuszczowej 0,9g/L i stałą gęstość masy beztłuszczowej 1,1g/L.

Wskaźnik masy ciała

Opisany pierwotnie przez Adolpha Queteleta w 1835 roku i potwierdzony przez Keysa w 1972 roku oraz przez Garrowa i Webstera w 1985 roku, wskaźnik masy ciała (BMI) stanowi obecnie pomocne narzędzie do oceny otłuszczenia ciała i stanu odżywienia.32

Światowa Organizacja Zdrowia uznała wartość kliniczną BMI i ustanowiła klasyfikację odnoszącą jego wartości do różnych przyczyn zachorowalności i śmiertelności. I tak, ludzie mają prawidłową masę ciała, gdy BMI wynosi od 18,5 do 24,9; nadwagę lub otyłość I stopnia, gdy BMI wynosi od 25 do 29,9; otyłość II stopnia, gdy wartości BMI wynoszą od 30 do 34,9; otyłość III stopnia, gdy wartości wynoszą od 35 do 39,9; oraz otyłość IV stopnia lub chorobliwą, gdy BMI wynosi 40 lub więcej.33

Stosowanie BMI u dzieci wiąże się z pewnymi problemami, ponieważ wskaźnik ten zmienia się w różnych fazach rozwoju tkanki tłuszczowej.34 Po urodzeniu średnie BMI wynosi zwykle 13, ale w ciągu pierwszego roku życia wzrasta do 17 i nadal się zwiększa, aż do osiągnięcia mediany BMI wynoszącej 21 w wieku 20 lat. Z tego powodu konieczne jest stosowanie norm uzyskanych z badań podłużnych. Przyjmuje się zatem stosowanie percentyli dla wieku i płci jako kryterium klasyfikacji dzieci na podstawie ich BMI. I tak 25. percentyl wyznacza granicę ze szczupłością, 85. percentyl jest granicą dla nadwagi, a wartości powyżej 95. percentyla (włącznie) definiują stany otyłości.34

Według danych z metaanalizy przeprowadzonej przez Okorodudu i wsp.,35 w której oceniano wartość BMI w wykrywaniu otyłości ciała, wartości BMI są wysoce swoistym parametrem w rozpoznawaniu otyłości, chociaż są mniej czułe, jeśli chodzi o identyfikację stopnia otyłości.

Ponadto BMI jest pomocny w przewidywaniu niektórych stanów i zaburzeń, takich jak schorzenia układu sercowo-naczyniowego, a także stwierdzono związek między wartościami BMI a niektórymi czynnikami ryzyka sercowo-naczyniowego u dorosłych i dzieci, takimi jak coraz częstsze występowanie nadciśnienia tętniczego u dzieci i młodzieży oraz wysokie stężenie lipoprotein we krwi.36

Obwody ciała

Pomiary niektórych obwodów ciała u osób zdrowych dostarczają odpowiednich informacji na temat składu ciała i ostatecznie objętości tkanki tłuszczowej, mięśniowej i kostnej.37 Mierzonych może być wiele obwodów, w tym ramienia, uda, talii i biodra. Spośród nich obwód ramienia jest przedmiotem największego zainteresowania w dziedzinie antropometrii żywieniowej, ponieważ jest wykorzystywany do oceny masy mięśniowej ciała oraz ze względu na jego korelację z rezerwą białkową. Obwód ramienia mierzy się za pomocą taśmy mierniczej w punkcie równoodległym między akromionem a olecranonem. Ponieważ obwód ramienia zależy od zawartości tkanki tłuszczowej i mięśniowej, opracowano wzory do szacowania powierzchni mięśni i tkanki tłuszczowej, wykorzystując nomogram Gurneya i Jelliffe’a. I tak, obszar mięśniowy jest uważany za miarę rezerwy białkowej, podczas gdy obszar tłuszczowy mierzy rezerwę energetyczną. Są one wykorzystywane do obliczania wskaźnika mięśniowo-tłuszczowego, czyli stosunku między obszarem tłuszczu i mięśni, który wynika z podzielenia trójdzielnego fałdu skórnego przez obwód ramienia.38

Innym parametrem, który jest przedmiotem zainteresowania u osób z nadwagą lub otyłością, jest pomiar obwodu talii i bioder w celu obliczenia tzw. wskaźnika talia-biodra (WHR). WHR jest dokładnym wskaźnikiem pozwalającym oszacować ilość trzewnej tkanki tłuszczowej u danej osoby.39 Nie należy jednak zapominać, że niektóre aspekty, takie jak objętość masy mięśni pośladkowych lub wiek badanego, w pewnym stopniu zmniejszają dokładność WHR jako estymatora.40

Inni badacze wyrazili wątpliwości co do skuteczności WHR w diagnostyce schorzeń przewlekłych u dzieci.41 Natomiast w wielu badaniach podkreślano znaczenie WHR w ocenie stanu odżywienia u dzieci i młodzieży, ponieważ dostarcza on informacji o potencjalnym rozwoju zespołu metabolicznego w przyszłości.42 Niektórzy autorzy uważają nawet, że WHR ma większą wartość predykcyjną niż BMI dla niektórych schorzeń, takich jak choroby układu sercowo-naczyniowego czy cukrzyca u dzieci.43

W innych badaniach epidemiologicznych z udziałem osób otyłych podobnie ustalono, że połączenie obwodu brzucha i bioder jest najlepszym czynnikiem dyskryminującym w wykrywaniu i ilościowym określaniu ryzyka zachorowania na choroby układu sercowo-naczyniowego, wykazując tym samym większą czułość w porównaniu z samym obwodem brzucha.44

Wskaźnik stożkowatości zaproponowany przez Valdeza i wsp.45 w 1992 r. ma również szczególną wartość w ocenie rozmieszczenia tkanki tłuszczowej w organizmie. Wskaźnik ten jest wykorzystywany do oceny objętości tkanki tłuszczowej w okolicy brzucha u dorosłych osób. Zastosowanie i skuteczność wskaźnika stożkowatości u dzieci i młodzieży jest nadal kwestionowane. Do obliczenia wskaźnika wymagane są: obwód talii powyżej poziomu pępka w metrach, maksymalny wzrost osoby badanej w metrach oraz całkowita masa ciała w kilogramach. Wskaźnik stożkowatości traktuje ciało ludzkie jako cylinder, który na swoim mniejszym końcu ma indeks 1,00. Jego większy koniec odpowiadałby podstawie dwóch idealnych stożków, których szerszy punkt byłby identyfikowany z brzuchem osoby badanej, co reprezentowałoby indeks o maksymalnej wartości 1,73.

W 1993 roku autorzy ci wykazali wysoką korelację pomiędzy indeksem stożkowatości a WHR (r=0,64-0,86). W porównaniu z WHR wskaźnik stożkowatości dostarcza informacji o całkowitej objętości tkanki tłuszczowej, ale w przeciwieństwie do WHR nie uwzględnia obwodu bioder, co według Wardle i wsp.46 daje mu przewagę przy porównywaniu osób o różnej budowie ciała. Mimo to wielu autorów zaleca bardziej szczegółową analizę zdolności tego wskaźnika do oceny zarówno otyłości brzusznej, jak i jego potencjalnej wartości w przewidywaniu ryzyka sercowo-naczyniowego u dorosłych, młodzieży i dzieci.47

Dodatkowym wskaźnikiem wzoru gromadzenia tłuszczu u dzieci jest wskaźnik centralności, który koreluje pomiary fałdów skórnych w okolicy brzucha i kończyn. Najczęściej mierzone są fałdy skórne podłopatkowy i trójdzielny. Wysokie wyniki w indeksie centralności sugerują androidalny wzór dystrybucji tłuszczu, podczas gdy niskie wartości korelują z gynoidalnym wzorem dystrybucji tłuszczu.48

Wnioski

Nadmiar tkanki tłuszczowej jest związany z problemami sercowo-naczyniowymi, takimi jak miażdżyca, wysokie ciśnienie krwi, cukrzyca, dyslipidemia, przewlekła obturacyjna choroba płuc i choroba zwyrodnieniowa stawów. Dlatego tak ważne jest, aby pracownicy służby zdrowia (zarówno pielęgniarki jak i lekarze) byli przeszkoleni i uaktualniani w zakresie stosowania tych procedur. Wczesne wykrywanie i diagnozowanie poważnych schorzeń, takich jak otyłość, oraz ich wpływ na zdrowie, szczególnie w młodszej populacji, zależy w pewnym stopniu od odpowiedniego zarządzania i rutynowego stosowania takich procedur w populacji objętej ryzykiem.

Konflikty interesów

Autor oświadcza, że nie ma żadnych konfliktów interesów.

.