Složení těla, kompozice těla, BMI, body mass index, Brocův index, WHR index
Složení těla
Vybrané tělesné parametry
U průměrného mladého muže tvoří bílkoviny a podobné organické sloučeniny průměrně 18% jeho celkové hmotnosti, minerální látky asi 7%, tuky 15% a zbylých 60% připadá na vodu. Intracelulární podíl tělesné vody činí 40% celkové hmotnosti těla, extracelulární podíl asi 20%. U žen je podíl vody na celkové hmotnosti nižší. Rychlost „sesychání“ organismu je však u mužů vyšší. Zatímco ženám se sníží podíl vody z celkové hmotnosti těla mezi dvacátým a šedesátým rokem života přibližně o 5%, muži ve stejném časovém úseku ztratí přibližně 9%.
Například muž ve věku 20 let s hmotnosti 69 kg má v těle obsaženo asi 42 kg vody a jen 27 kg ostatních látek (bílkoviny, tuky, minerály apod.). Ale ve věku 60 let při hmotnosti 83 kg má v těle obsaženo jen asi o 1 kg více vody ve srovnání s věkem 20 let (43 kg), zatímco obsah ostatních látek se zvýší téměř o 13 kg (na asi 40 kg). V případě žen je situace mírně odlišná. Žena ve věku 20 let s hmotností 60 kg má v těle obsaženo asi 30,7 kg vody a 29,3 kg ostatních látek. Ve věku 60 let při hmotnosti 66,5 kg má v těle obsaženo prakticky nezměněné množství vody (30,6 kg), obsah ostatních látek se zvýší přibližně o 6,6 kg proti věku 20 let (na asi 36 kg).
Přibližně čtvrtina extracelulární vody je ve formě plazmy a cirkuluje v krevním řečišti (odpovídá to cca 5% podílu z celkové hmotnosti těla). Zbylé tři čtvrtiny objemu se nachází mimo krevní řečiště (tzv. intersticiální tekutina). Celkový objem krve včetně krevních kompartmentů zaujímá necelých 8% celkové hmotnosti těla.
Při průměrné výšce muže 178 cm je optimální tělesná hmotnost ve věku 25 let 74,5 kg, ve věku 40 let 79,2 kg a ve věku 50 let je přiměřená hmotnost 82,4 kg (v tomto věku je přesnější používat kritérium přiměřené hmotnosti).
Při průměrné výšce ženy 166 cm je optimální tělesná hmotnost ve věku 25 let 63,4 kg, ve věku 40 let 65,4 kg a ve věku 50 let 66,7 kg.
Kritéria stanovení složení těla
Kritérií, podle kterých lze posuzovat složení těla, je několik. Tělo lze posuzovat například z hlediska obsahu prvků. Pro praxi je však toto hledisko prakticky bezvýznamné, a má význam spíše pro vědecké účely. Praktičtější význam má hodnocení složení těla z pohledu obsahu vody, proteinů, tuků, zásobního glykogenu a také minerálů, jako je například apatit v kostech. Dalším způsobem hodnocení těla může být posuzování buněk a extracelulární tekutiny co se týče jejího objemu a také obsahu v ní rozpuštěných látek. Tělo lze také hodnotit z pohledu složení tkání, zejména obsahu svaloviny případně tuků. Pro běžný život ve vztahu k posuzování složení těla a jeho výkonnosti má význam sledovat obsah tukové tkáně, beztukové hmoty, vody a především rozložení tuku v jednotlivých částech těla.
Měření výšky a stanovení hmotnosti
I když se jeví tato záležitost na první pohled jako zcela triviální, je třeba si uvědomit, že tyto dva údaje jsou základními kritérii pro výpočet hmotnostního indexu, k němuž se vztahuje celá řada dalších ukazatelů.
Výška se měří pomocí výškoměru. Podmínkou je poloha měřené osoby rovnoběžně se svislou osou výškoměru (laicky řečeno, ve vzpřímené poloze bez jakéhokoliv předklonu nebo záklonu). Někteří autoři doporučují v okamžiku odečtu výšky provedení hlubšího nádechu s krátkým zatajením dechu (z důvodů stabilizace polohy). Zásadně se měří naboso, maximálně ve slabých ponožkách. Velice výhodné je provádět měření vždy ve stejnou dobu, v praxi se za nejvýhodnější dobu považuje ráno.
Stanovení hmotnosti se provádí ve spodním prádle, bez obuvi, ráno a nalačno. V domácích podmínkách je velkou výhodou provést vážení v okamžiku vstávání z postele, tedy ještě před ranní návštěvou WC. Vyšetřovaná osoba musí stát na váze oběma nohama (rovnoměrné rozložení váhy těla) a musí být v klidu. Průběžné vážení by mělo být prováděno na stejných vahách (v současné době již tato podmínka není striktně vyžadována, neboť kvalita běžně používaných vah je na dostačující úrovni). Aby mělo měření význam, měly by být uvedené podmínky dodrženy (zejména pro případy sledování trendu ve vývoji hmotnosti).
Hmotnostní index
Posuzování hmotnosti člověka ve vztahu k výšce byl v počátcích iniciován zejména pojišťovacími společnostmi, které měly snahu nějakým způsobem zohlednit výši pojišťovacího poplatku ve vztahu k potenciálnímu riziku vzniku onemocnění. V průběhu doby byla vypracována celá řada modelů a porovnávacích tabulek, skutečně plošného využití se dočkal až Brocův index. V medicíně se také uplatnilo porovnávání hmotnosti pacienta s optimální hmotností podle tabulek Metropolitní pojišťovací společnosti (v USA). V těchto tabulkách byla jako optimální hmotnost stanovena hmotnost v daném věku s nejnižší úmrtností (statistický údaj). Také se používá WHR index, což je poměr mezi pasem a boky.
Za základní ukazatel složení těla je v současnosti považován index tělesné hmotnosti BMI (body mass index). Původně se označoval jako Queteletův index a známý je již více než 100 let. Vypočítává se z hmotnosti a z výšky. Hodnota BMI je pouze orientačním kritériem a řídit se jím při posuzování tělesné kompozice a zdravotních rizik má smysl pouze u člověka, jehož rozložení tuku v těle je normální. V souladu s tímto základním předpokladem jsou odvozeny všechny závislosti uvedené v dalším textu. Vezmeme-li například dva muže se stejnou výškou, stejného stáří a se stejnou hodnotou BMI, nemusí mít nutně stejné vyhlídky z pohledu zdravotního rizika. Pokud v prvním případě bude mít muž normální proporce těla, bude mít menší riziko případných zdravotních komplikací než druhý muž, který bude v ramenou úzký, bude mít tenké končetiny a hmotnost bude „vyrovnána“ uložením tuku v břišní oblasti (pro tento případ se vžilo krásné české připodobnění pneumatika nebo také pivní mozol).
Za normální hodnoty je v populárně odborných článcích často uváděn interval od 18,5 do 25. Hodnoty mimo tento interval jsou prezentovány jako rizikové. Klinicky jsou hodnoty pod 18,5 považovány za podvýživu, interval mezi 25 až 30 za nadváhu, hodnota nad 30 je již považována za obezitu. Interval 30 až 35 je klasifikován jako obezita 1. stupně (mírná), interval 35 až 40 za obezitu 2. stupně (střední) a BMI nad 40 jako obezita 3. stupně (těžká). Uvedené údaje se vztahují k dospělým lidem, u dětí jsou hodnoty jiné.
Pokud je ale přihlédnuto i k relativnímu riziku úmrtí (viz text dále), jeví se uváděný interval normálních hodnot jako sporný. Při BMI pod 20 je toto riziko úmrtí v případě mužů již téměř o 40% vyšší, u žen asi o 20%. Stejně tak se jeví jako sporná i horní hranice (25), která platí pouze pro dospělé ženy. U mužů je vyšší. Uváděnou dolní hodnotu lze spíše vnímat jako módní trend spojovaný často s ideálem modelek. Ze zdravotního hlediska by spodní hranice u dospělého člověka neměla být nižší, než 22.
Na následujícím grafu jsou znázorněny optimální průběhy BMI u mužů a žen v závislosti na věku. Hodnoty BMI jsou vypočítány z přiměřené hmotnosti (v závislosti na věku), která přesněji odráží fyziologické aspekty v přirozeném vývoji těla. Do věku přibližně 40 let lze používat pojem optimální hmotnost (hodnotově jsou optimální a přiměřená hmotnost stejné). S přibývajícím věkem je optimální hmotnost spíše jen teoretickou hodnotou a přirozenější je pracovat s přiměřenou hmotností, která je mírně vyšší, než předpokládaná hmotnost optimální.
Z grafu vyplývá, že pro ženy je optimální hodnota BMI ve věku 20 let cca 22,4. Pro muže je nepatrně vyšší (cca 22,5 až 22,8). U žen by se BMI mělo vyvíjet meziročně jen s velice malým nárůstem a prakticky po celou dobu produktivního života by se měla hmotnost udržovat tak, aby BMI nepřesáhlo hodnotu 25. Samozřejmě v období těhotenství a krátké období po porodu tyto závislosti pozbývají na významu. Kritickým obdobím je věk nad 45 let, kdy z důvodů biochemických a fyziologických změn v těle ženy je udržení hmotnosti obtížnější, protože se zvyšuje aktivita směřující k vytváření tukových zásob.
V případě mužů je za optimální stav považován takový nárůst hmotnosti, který odpovídá dosažení hodnoty BMI = 25 přibližně ve věku 40 let. U mužů není kritické ani to, pokud se k optimální hodnotě (26) „dopracují“ dříve, rozhodující je ale další vývoj v tělesné hmotnosti. Pokud kolem 50 roku života není BMI vyšší, než přibližně 26,5, není třeba propadat depresím (optimální je 26). Hodnota nad 27 by měla vést k přehodnocení stávajících stravovacích a pohybových zvyklostí.
I když je BMI vypočítané z hmotnosti a z výšky, je s ohledem na současné stravovací zvyklosti populace rozhodujícím faktorem hmotnost (výška je při kvalitní stravě a odpovídající pohybové aktivitě víceméně daná geneticky). Následující graf ukazuje optimální vývoj hmotnosti v závislosti na věku a je odvozen pro konečnou výšku 178 cm v případě muže a 166 cm v případě ženy. Přibližně do 10 až 11 let se hmotnost u chlapců zvyšuje mírně rychleji. Přibližně v 11 letech se rozdíly stírají a intenzita růstu u dívek je v následujících letech vyšší, než u chlapců. Přibližně kolem 15 roku života dochází u dívek ke zpomalení nárůstu hmotnosti. S přibývajícím věkem pak hmotnost roste rychleji u mužů. Graf ukazuje optimální průběh hmotnosti, v praxi je reálný vývoj mnohdy zcela odlišný a často bývá silně ovlivněn sociálně ekonomickými faktory a také vyvíjenou zájmovou činností. Obvyklým trendem většiny populace (cca 67%) je rychlejší nárůst hmotnosti a dosažení nadváhy.
Hodnota BMI je závislá nejenom na hmotnosti, ale také na výšce. Následující graf ukazuje vývoj průměrné výšky v závislosti na věku u mužů a žen v ČR (údaje se vztahují k hodnotícímu období 1990 až 2000). Studie ukazují, že se průměrná výška za uplynulých 10 let zvýšila asi o 2 až 3 cm, další nárůst průměrné výšky se ale do budoucnosti neočekává.
S přibývajícím věkem se výška postupně snižuje a úbytek na výšce dosahuje průměrně 5 až 6 cm (může být i větší). Rozhodující roli hraje kvalita kostí, především jejich hustota. Snižování výšky je také důsledkem sesedání páteře (ztenčování plotének) a ohybem páteře (schýlená postava).
Klinické studie provedené v posledních letech přehodnocují zavedený interval normálních hodnot BMI, především pak s přihlédnutím k relativnímu riziku úmrtí ve vztahu k nadváze. Z následujícího grafu je patrné, že v případě žen je optimální hodnotou BMI 25 a za prakticky bezrizikový (jen nevýznamně zvýšené riziko) se považuje interval od 23 do 26. V případě mužů je prognóza příznivější, protože za bezpečný se považuje interval od 24 do 28, optimální hodnota je 26. Okrajové hodnoty intervalů (26 resp. 28) se vztahují na pokročilejší věk, kdy je z fyziologického hlediska objektivnější BMI vztahovat k přiměřené hmotnosti. Klíčovou hodnotu BMI = 22 (ze zdravotního hlediska) by muži i ženy měli dosáhnout přibližně ve věku 18 až 21 let, hodnotu BMI = 25 muži ve věku asi 40 let, ženy až ve věku přibližně 65 let.
Z grafu vyplývá i další skutečnost, a to vyšší riziko úmrtí u mužů s nízkými hodnotami BMI ve srovnání se ženami a naopak při vyšších hodnotách BMI vyšší riziko úmrtí pro ženy ve srovnání s muži. Čím více se hodnota BMI odlišuje od optimální hodnoty, tím je prognóza zvýšeného rizika úmrtí vyšší. Při BMI blížící se 40 je úmrtnost asi 1,7x vyšší (o 70% vyšší) a riziko je stejné jak pro muže, tak i pro ženy. Další zvyšování hmotnosti (zvyšování BMI) je rizikovější pro muže.
Měření složení těla
Měřením složení těla se stanovuje obsah beztukové tělesné tkáně, tukové tkáně, vody, minerálů uložených v kostře. Pokud je obsah tukové tkáně u mužů vyšší než 25%, nebo u žen více než 30%, pak je taková osoba obézní. Je však nutné rozlišovat tuk a tukovou tkáň. Tuk je tvořen pouze lipidy uloženými v tukové tkáni a jedná se především o triacylglyceroly. Tuková tkáň je soubor různých složek, především adipocytů, extracelulární tekutiny, jsou zde obsaženy cévy, pojivová tkán a také nervy.
Nejjednodušší metodou pro stanovení obsahu tukové tkáně je antropometrické měření, které spočívá ve změření tloušťky kožních řas na určitých místech těla. Pro orientační vyšetření stačí změřit subskapulární podkožní řasu a podkožní řasu nad tricepsem. Jejich poměr se označuje jako index centrality. Pro dosažení přesnějších výsledků se měří 4 nebo dokonce 10 kožních řas na různých částech těla. Antropometrická metoda je levná, ale vyžaduje praxi vyšetřujícího a obvykle je problematické srovnávání výsledků získaných na různých pracovištích.
Jednodušší a překvapivě poměrně přesnou metodou pro určení obezity je určení poměru obvodu pasu a obvodu boků. Postupem doby se ukázalo, že obvod boků není ze zdravotního hlediska zase až tak důležitou hodnotou, a tak se od tohoto měření upouští. V současné době se preferuje pouze měření obvodu pasu.
Podkožní tuk lze změřit také ultrazvukem (5 MHz), měření je náročné na přístrojové vybavení a také je významně ovlivnitelné zkušenostmi vyšetřujícího.
V poslední době se velice rozšířila metoda založená na stanovení odporu těla vůči průchodu elektrického proudu o nízké intenzitě a vysoké frekvenci. Aby bylo měření přesné, využívá se u lepších přístrojů několik různých frekvencí (tzv. multifrekvenční měření. Tato metoda (bioelektrická impedance, BIA) je nezátěžová a časově nenáročná. Naproti tomu je značně závislá na hydrataci těla, na umístění elektrod, na poloze těla před měřením a také na stavu pokožky v místech, kde jsou elektrody k tělu přiloženy. Pro získání kvalitních výsledků musí být bezpodmínečně dodržen standardní postup (měření na ulici nebo na různých promoakcích je pouze orientační, měření během fyzické práce je zcela bezvýznamné). Metoda je založená na výpočtech pomocí regresních rovnic vycházejících ze změřeného odporu. Při frekvencích pod 10 kHz se měří prakticky pouze vodivost v extracelulárním prostoru, při frekvencích nad 100 kHz pak v intracelulárním prostoru. Metoda poskytuje výsledky, které jsou spíše orientační a mohou být zatížené poměrně velkou chybou. Pokud je však měření prováděno vždy za stejných podmínek, pak u dané osoby poskytuje poměrně přesnou informaci o trendu ve vývoji tukové tkáně za sledovaný časový úsek. Je vhodná zejména pro nutriční poradce v režimech redukčních diet.
Modifikací této metody je měření vodivosti těla v elektromagnetickém poli, tzv. metoda TOBEC (total body electric conductivity).
Poměrně přesnou metodou (v dřívější době považovanou za referenční metodu) je hydrodenzitometrie. Jedná se o metodu založenou na výpočtech pomocí Archimedova zákona. Měří se hmotnost těla na vzduchu a následně ponořeného do vody. Z těchto dvou získaných měření se vypočítá specifická hmotnost těla a z ní pak obsah tuku. Hustota lidského těla je srovnatelná s hustotou vody (1 g/cm3). Tuk má hustotu 0,9007 g/cm3, hustota beztukové tělesné hmoty je 1,1 g/cm3. Výpočet se provádí podle poměrně složitých rovnic, navíc je v praxi využíváno několik odlišných rovnic od různých autorů. Musí být také změřen reziduální objem plic a objem střevních plynů (většinou se zadává konstanta). Pomocí této metody lze stanovit obsah tuku a beztukové tkáně. Metoda je náročná časově a také na vybavení pracoviště. Její provedení je náročné i pro vyšetřovanou osobu, u některých osob ji mnohdy nelze ani realizovat (omezená mobilita, psychické zábrany apod.).
Další metodou je pletyzmografie, což je metoda založená na měření objemu těla v hermeticky uzavřeném prostoru vyplněném vzduchem. Principem je stanovení změn tlaku vzduchu a z nich se počítá objem těla a následně hustota těla. Další výpočty jsou podobné, jako u hydrodenzitometrie.
Poměrně přesnou metodou je počítačová tomografie (CT) nebo nukleární magnetická rezonance (NMR). Vzhledem k vysoké ceně obou zařízení jsou tyto metody prakticky nevyužitelné.
Referenční a nejpřesnější metodou je duální rentgenová denzitometrie (DEXA). Zařízení emituje záření o dvou různých energiích a citlivý detektor zachycuje intenzitu prošlého záření tkáněmi těla. Ze získaných údajů se vypočítá rozložení svalové tkáně, vody, tuku a kostního minerálu. Metoda poskytuje vysoce reprodukovatelné výsledky, zařízení je poměrně drahé a je využíváno pouze na specializovaných pracovištích. Díky vysoké přesnosti je tato metoda využívána především k výzkumným účelům.
Pro výzkumné účely lze také využít metodu založenou na stanovení obsahu přirozeného izotopu draslíku nebo uhlíku v těle. Pracoviště musí být vybaveno celotělovým detektorem. Draslík je pouze složkou beztukové tkáně a jeho radioizotop 40K emituje charakteristické gama záření, které detektory zachytí. Pomocí tohoto izotopu je možné stanovit beztukovou tkáň. Uhlík je naproti tomu obsažen ve všech tkáních těla. Pokud je tělo bombardováno tokem neutronů, dochází ke specifické reakci u atomů uhlíku, dusíku a vápníku. Protože je známý obsah těchto prvků v různých sloučeninách, lze velice přesně vypočítat množství tuku. Metoda je zřejmě nejpřesnější, prakticky ale nevyužitelná. Aktivační energie pro emisi neutronů je totiž pro každý prvek jiná a tak musí být na pracovišti nainstalovány systémy pro emisi a následnou detekci neutronů o třech různých aktivačních energiích (takových pracovišť je na celém světě jen několik).
V poslední době se věnuje zvýšená pozornost diabetu 2. typu a s ním spojené diabetické obezitě. Protože při tomto onemocnění hraje důležitou roli inzulinová rezistence, je věnována zvýšená pozornost metabolismu vnitrobuněčného tuku. Metodou, která umožňuje vnitrobuněčný tuk stanovit, je protonová nukleární magnetická spektroskopie. Principem metody je stanovení methylového a methylenového proteinu a vody. Určuje se jejich poměr a z něho lze výpočtem odvodit obsah tuku. Metoda je zatím určena ryze pro výzkumné účely, nakolik bude použitelná pro běžnou medicínskou praxi, ukáže až další vývoj.
Měření rozložení tukové tkáně
Rozložení tuků v těle je nezávislý rizikový faktor vzniku celé řady zdravotních komplikací. Proto je stanovení jeho distribuce (rozložení) v těle tak důležité. Z antropometrických ukazatelů nejlépe koreluje se zobrazovacími metodami obvod pasu. Měří se v polovině vzdálenosti mezi spodním okrajem dolního žebra a horním okrajem pánevní kosti. Hodnota se odečítá po normálním výdechu. Hraniční hodnoty jsou uvedeny v předchozím textu. Druhým kritériem je obvod boků, který se měří ve výši maximálního vyklenutí hyždí v horizontální rovině. Měřená osoba musí stát vzpřímeně, paže musí viset volně podél těla, břicho musí být uvolněné a nohy u sebe. Hraniční hodnota poměru pas/boky je u mužů 1,0 a u žen 0,85. Zvýšené riziko zdravotních komplikací je při vyšších hodnotách.
V poslední době se od hodnocení poměru pas/boky ustupuje. V některých studiích bývá používán jako hodnotící kritérium i poměr pas/výška. Normální hodnota je 0,4 až 0,5, zdravotní riziko významně stoupá při hodnotách nad 0,6.
V předchozím textu zmíněný index centrality je nevýhodný především proto, že se pomocí něho hodnotí poměr tukové tkáně mimo břišní oblast, která je však z hlediska hodnocení zdravotního rizika rozhodující. Tuto komplikaci řeší saginální abdominální rozměr (SAD), kdy se měří pomocí pelvimetru vzdálenost mezi břišní stěnou a zády v úrovni bederních obratlů (L4 a L5). Vyšetřovaná osoba musí stát vzpřímeně.
Ze zobrazovacích metod připadají v úvahu CT a NMR pro měření plochy intraabdominální (IAT) a subkutánní abdominální tukové tkáně (SAT) opět měřené v oblasti bederních obratlů L4 a L5. Pomocí DEXY se stanovuje obsah tukové tkáně v oblasti trupu a také lze samostatně vyhodnotit obsah tukové tkáně v každé končetině individuálně. Přístroj Osteocore 3 dokonce dokáže vyhodnotit i samostatné úseky končetin a trupu. Jedná se o vysoce reprodukovatelné měření a pro hodnocení distribuce tuku v těle je tato metoda zlatým standardem.
Přístroje pracující na principu bioelektrické impedance měří množství celkového tuku v těle a pomocí matematických modelů vypočítávají obsah tuku v centrální části těla. Tato výpočtová metoda je ale dostatečně přesná pouze pro průměrný typ vyšetřované osoby. Při odlišné tělesné konstituci je do výpočtu vnesena poměrně velká chyba a výsledek je zkreslený. Nyní jsou ale k dispozici nové přístroje, které měří pouze tuk v břišní krajině.
Související články
Chemické složení buňky - odborný článek
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.