A zsírmentes tömeg korlátai az elhízás izomtömegének felmérésére

Prof. Dr. oec. trófea. Dr. med. Anja Bosy-Westphal

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Düsternbrooker Weg 17

DE – 24105 Kiel (Németország)

Kapcsolódó cikkek a következőhöz: "

Facebook
Twitter
LinkedIn
Email

Absztrakt

Háttér: A zsírszövet nagy mennyisége korlátozza az elhízás esetén a testösszetétel-elemzés módszereinek pontosságát. Célok: A cél a zsírmentes tömeg (FFM) (mint a csontváz izomtömegének indexe, SMM) számszerűsítése és magyarázata volt bioelektromos impedancia elemzéssel (BIA), kettős energiájú röntgenabszorpciós geometriával (DXA), levegő elmozdulási pletizmográfiával ( ADP) és a deutérium hígítás a többkomponensű modellekhez képest, valamint az elhízott alanyok BIA eredményeinek javítása. Mód: 175 egészséges alanynál (87 férfi és 88 nő, BMI 20–43,3 kg/m 2, 18–65 év) az ezen módszerekkel mért FFM-et összehasonlították egy 3- (3C) és egy 4 rekeszes (4C) eredményekkel modell. Az FFM4C-t összehasonlítottuk a mágneses rezonancia képalkotással mért SMM-mel. Eredmények: A BIA és a DXA túlbecsülte, az ADP pedig alábecsülte az FFM-et a 3C és 4C modellekhez képest, növekvő BMI mellett (mind o 2), a = 0,256 az FFM esetében és a = 0,298 az SMM esetében. Az SMM a nőknél az FFM 45% -át, a férfiaknál 49% -át teszi ki. Következtetések: Elhízás esetén az FFM használatát a referencia-módszerek szisztematikus hibája korlátozza. Ezenkívül az SMM csak az FFM 50% -át teszi ki. Az SMM BIA általi korrigált mérése leküzdheti ezeket a hátrányokat.

Bevezetés

A testösszetétel mérése különösen fontos elhízás esetén, mert alacsony izomtömeget eltakarhat nagy mennyiségű zsírszövet. A „rejtett cachexiát” és a „rejtett szarkopéniát” egyre inkább felismerik olyan magas kockázatú fenotípusokként, amelyek káros egészségügyi eredményekkel, például asztmával és magas koleszterinszinttel járnak [1], és korlátozzák a terápiás sikert és befolyásolják a betegek prognózisát is [2, 3]. Az izomvesztés korai stádiumban történő azonosítása, valamint a testösszetétel ellenőrzése a terápiás beavatkozások során ezért kritikus fontosságú, és megismételt méréseket igényel nem invazív és klinikailag hozzáférhető technológiával. Ebben a tekintetben a bioelektromos impedancia-elemzés (BIA) fontossága a technológiai fejlődés és az eredménymérések javított validálása miatt nőtt. Ezt támasztja alá az egyre növekvő számú publikáció, amelyek impedancia alapú referenciaadatokat nyújtanak a zsírmentes tömegre (FFM) vagy a vázizom tömegére (SMM) [5-10].

Végül a kötőszövet (vagyis a zsírszövet) növekedése az elhízással rontja az FFM „metabolikus minőségét” [4]. A tanulmány másodlagos célkitűzésként elemezték az FFM és az SMM kapcsolatát annak érdekében, hogy értékeljék az FFM használatát az SMM helyettesítőjeként az elhízásban.

Tantárgyak és módszerek

A vizsgálat első szakaszában 153 kaukázusi, BMI 2-es férfit és nőt toboroztak a németországi Kiel területéről, és kifejlesztettek FFM és SMM előrejelzési egyenleteket a seca orvosi testösszetétel-analizátor (mBCA) készülékekhez [4, 15 ]. A BIA mérésekhez egy seca mBCA 515 eszközt (seca gmbh & co. Kg., Hamburg, Németország) használtak, az FFM-hez pedig referenciaként egy D2O hígításon, DXA és ADP alapuló 4C modellt használtak, míg az egész test mágneses rezonanciáját. képalkotást (MRI) és nátrium-bromid (NaBr) hígítást használtunk referenciaként az SMM és az ECW vonatkozásában. A vizsgálati protokoll részleteit korábban leírtuk [4, 15]. A második fázisban 35 elhízott kaukázusi férfit és nőt vizsgáltak, akiknek BMI-értéke ≥30 kg/m 2 volt, ugyanazon vizsgálati protokoll alkalmazásával. Az első fázis tíz alanyát és a második fázis 3 alanyát ki kellett zárni a vizsgálatból hiányzó vagy valószínűtlen referencia mérések miatt. A fennmaradó 175 18–65 éves férfi és nő eredményeit elemeztük.

Az alanyokat arra kérték, hogy egy éjszakán át böjtöljenek, és reggel 07:00 és 07:30 között jöjjenek a tanulmányi központba. A teljes test MRI-méréseit külön időpontban, legfeljebb 4 napos különbséggel végezték. Az alanyokat kizártuk a vizsgálatból, ha teljesítették a következő kritériumok egyikét: akut és/vagy krónikus betegségek (pl. Magas vérnyomás, vese- és szívelégtelenség), a gyógyszerek rendszeres bevitele (kivéve a fogamzásgátlót), a végtagok amputációja, az elektromos implantátumok szívként pacemaker, fémes implantátumok (a fogimplantátumok kivételével), terhesség vagy szoptatási időszak, a jelenlegi alkoholfogyasztás és a karokon vagy a lábakon végzett kiterjedt tetoválás. A boka ödémáját ellenőrzéssel és adott esetben kézi összenyomással kizártuk.

Antropometria

A testmagasságot és súlyt egy mérőállomáson (seca 285) kaptuk ± 50 g-tól 100 kg-ig és ± 75 g-ig 150 kg-ig a mérlegen és ± 2 mm pontossággal a mérlegen. A BMI-t normális súlynak (BMI ≥18,5, 2), túlsúlynak (BMI ≥25, 2) és elhízásnak (BMI ≥30 kg/m 2), az I. elhízási osztályba (BMI ≥30, 2), elhízás II osztályba (BMI) sorolták. ≥35, 2) és elhízási osztály III (BMI ≥40 kg/m 2).

Bioelektromos impedancia elemzés

A seca mBCA 515 készülék integrált mérlegű platformból és kapaszkodórendszerből áll. A felszálló kapaszkodó mindkét oldalán 6 elektróda van, ezek közül 2-t választottak a személy magasságától függően. A markolat helyének megfelelő megválasztása érdekében az alanynak kinyújtott karokkal függőlegesen kell állnia. További 2 elektródpár érintkezik a talppal. Ez a 8 elektródás technika lehetővé teszi a szegmentális impedancia mérését. Az eszköz részleteit korábban leírták [15]. A jobb és a bal testoldal 5 és 50 kHz frekvencián történő mérésének pontossága impedancia esetén 5 Ω, a fázisszög esetében 0,5 °. Az előrejelzési egyenletek az 5 és 50 kHz-en kapott BIA-értékeket használják [15].

A résztvevőket arra kérték, hogy az impedancia mérése előtt 12 órán belül ne mozogjanak, és 24 órán belül ne igyanak alkoholt. Az egyes BIA mérések időtartama 75 másodperc volt.

Referencia módszerek

Az FM-t egy 3C modell és egy 4C modell alkalmazásával számolták ki, amelyek magukban foglalják a testtérfogatot (ADP-vel), a TBW-t (D2O hígítással), a BMC-t (DXA-val) és a súlyt a következő egyenletek felhasználásával [14]:

FM3C (kg) = 2,220 × a test térfogata (L) - 0,764 × TBW (L) - 1,465 × súly (kg)

FM4C (kg) = 2,7474 × a test térfogata (L) - 0,7100 × TBW (L) + 1,4599 × BMC (kg) - 2.0503 súly (kg).

Az FFM3C és az FFM4C értékeket a testtömeg és az FM közötti különbségként számítottuk ki.

A testtérfogatot ADP-vel mértük BOD POD TM eszközzel (Cosmed, Olaszország). Az FMADP-t a test sűrűségéből számoltuk Siri [16] egyenletével, az FFMADP-t pedig a testtömeg különbségként számoltuk. A BMC, az FFMDXA és a sovány lágyrész mérésére egy teljes test DXA-vizsgálatot végeztünk egy Hologic Discovery A denzitométer és az egész testet használó szoftver 12.6.1: 3 alkalmazásával (Hologic, Inc., Bedford, MA, USA). DW-hígítással mértük a TBW-t és a NaBr-hígítást az ECW értékelésére. Az FFMD2O-t a FFMD2O (kg) = TBW (L)/0,732. Az ICW-t a TBW és az ECW közötti különbségként számoltuk. Ezen referenciamódszerek részleteit korábban leírták [15].

Az összes SMM-t (a fej és a nyak kivételével) és a zsigeri zsírszövetet MRI-vel mértük Magnetom Avanto 1,5-T szkennerrel (Siemens Medical Systems, Erlangen, Németország). A részleteket korábban leírták [4].

Statisztika

Az adatelemzéseket R szoftverrel, 3.0.1 verzióval végeztük (R Foundation for Statistical Computing, Bécs, Ausztria). A leíró statisztikákat és a hibákat átlag ± SD-ként mutatjuk be. A nők és a férfiak közötti különbségeket, valamint a jelentős hibákat elemezte t teszt. Az FM indexet (FMI) a következő képlet segítségével számoltuk ki: FMI = FM/magasság 2. A Pearson-korrelációs együtthatók jelentősége Fisher-en alapul ż-átalakítás. A korrekciós egyenletekhez lineáris regressziót számoltunk ki a korrigálatlan érték alapján azoktól az alanyoktól, akiknek BMI ≥30 kg/m 2. BMI - 30 kg/m 2 -et használtunk független változóként, és a metszést nullára rögzítettük BMI = 30 kg/m 2 -en, hogy a korrigálatlan és korrigált értékek közötti folytonosságot biztosítsuk a BMI = 30 kg/m 2 küszöbértéknél. A regressziókat kiszámítottuk az FFM, az SMM (teljes és szegmentális), a TBW, az ECW és a zsigeri zsírszövetekre. Az együtthatók jelentőségét a t tesztet, és az egyenleteket korrigáltuk a BMI ≥30 kg/m 2 értékére ezen együtthatók alkalmazásával. A tiszta hibát a következőképpen számítottuk:

A o 2. érték, és a normál testsúly, a túlsúly és az elhízás I – III osztály prevalenciája 49, 24, 13, 10, illetve 4% volt.

Asztal 1.

A vizsgált populáció jellemzői

A 2. táblázat bemutatja az FFM hibáját normál testsúlyú, túlsúlyos és elhízott alanyok esetében, amelyeket BIA, DXA, ADP vagy D2O hígítással, valamint a 3C és a 4C modellrel mértek referenciaként. A BIA mindkét modellnél (3C és 4C) túlbecsülte az FFM-t elhízott alanyokban. A DXA minden BMI-csoportban és mindkét modellnél túlbecsülte az FFM-et; a szisztematikus hiba nőtt a BMI-vel (2., 3. táblázat), és az elhízott alanyokban volt a legnagyobb. Ezzel szemben az ADP alábecsüli az FFM-et az összes BMI-csoportban és mindkét modell esetében, ahol az elhízott alanyok esetében a legmagasabb a negatív szisztematikus hiba. Nem találtunk szignifikáns szisztematikus hibát a D2O hígításban. A legnagyobb szisztematikus hibát mindkét modellnél találták, amikor az FFM-et DXA-val mérték elhízott alanyoknál. Jelentős különbségeket a 3C és a 4C modell között csak normál testsúlyú alanyokban találtunk.

2. táblázat.

A zsírmentes tömeg (FFM) hibája bioelektromos impedancia-analízissel (BIA), kettős energiájú röntgenabszorpcióval (DXA), légkiszorítási pletizmografiával (ADP) és deutérium (D2O) hígítással mérve egy 3 rekeszes ( 3C) és egy 4 rekeszes (4C) modell, normál súly, túlsúly és elhízás alapján rétegezve

3. táblázat.

A különböző módszerekkel értékelt zsírmentes tömeg (FFM) hibája és a potenciális determinánsok összefüggései

Valamennyi módszer hibája nőtt az FMI növekedésével (negatív hiba ADP esetén; 3. táblázat). Ezenkívül az FFMADP, az FFMDXA és az FFMBIA hibája korrelált az FFM víz- és ásványianyag-tartalmával, valamint az ECW/ICW arányával.

Az 1. ábra elmagyarázza, hogyan korrigálták az FFM BIA eredményeit elhízott alanyok esetében. Korrekció nélkül a BIA túlértékeli az FFM-et magas FMI mellett, és az FFMBIA és az FFM4C közötti különbség 22% -át az FMI magyarázza (1A. Ábra). Az FMI helyett a BMI-t használták az FFM korrekciójához, mivel ez független az impedancia méréseitől és használható az adipozitás proxyként. Az 1B. Ábra mutatja, hogy az FFMBIA szisztematikus túlértékelése csak akkor fordul elő, ha a BMI meghaladja a 30 kg/m 2 értéket. Ezért az FFMBIA korrekciójára elhízott egyéneknél lineáris regressziót alkalmaztak, amelynél a BMI ≥30 kg/m 2 volt. A folytonosság érvényesítése érdekében a korrekció nulla a BMI = 30 kg/m 2 értéknél (1B. Ábra). Az FFM-et a következő képlettel korrigálták:

1. ábra.

Zsírmentes tömeg (FFM) korrekciójának fejlesztése bioelektromos impedancia analízissel (BIA) mérve. A A korrigálatlan FFM hibájának zsírtömeg-index (FMI) függősége 4 rekeszes (4C) modellhez képest. B Korrekcióként használt BMI ≥30 kg/m 2 hiba BMI-függése, FFMBIA - FFM4C = 0,256 (BMI - 30 kg/m 2). C A javított FFM és az FMI hibája.

FFMBIA, javítva = FFMBIA,javítatlan - 0,256 × (BMI - 30 kg/m 2).

A BMI 2-vel rendelkező alanyok esetében nem végeztek korrekciót. Ez a korrekció csökkenti az FFM BIA általi túlbecsülését elhízott személyeknél 1,34 ± 2,40-ről –0,06 ± 2,15 kg-ra (online kiegészítő S1 táblázat; az összes online kiegészítő anyagot lásd a www.karger.com/doi/10.1159/000499607 oldalon), és az FFMBIA és az FFM4C közötti FMI által magyarázott eltérés 22-ről 2% -ra csökken (1C. ábra). Hasonló korrekció alkalmazható az SMM esetében, amely elhízott alanyoknál a BIA hibáját 1,63 ± 2,40-ről 0,01 ± 2,11 kg-ra csökkenti:

SMMBIA,javítva = SMMBIA,javítatlan - 0,298 × (BMI - 30 kg/m 2).

További korrekciókat lehet alkalmazni más BIA egyenletekre az online kiegészítő S1 táblázatban felsorolt korrekciós tényezők alkalmazásával.

Lineáris összefüggést találtunk a 4C modell szerinti FFM és az MRI-vel mért SMM között (online kiegészítő. 1. ábra). Az SMM a nőknél az FFM 45% -át, a férfiaknál az FFM 49% -át teszi ki. A férfiaknál szignifikáns összefüggést találtak a megfelelő maradványok és a BMI között (r = 0,22, o 2 [15]. Másrészt az FFM DXA általi túlbecsülése azzal magyarázható, hogy a trönk FM-t alulbecsülik a DXA ventilátornyalábos eszközök [18]. Mivel a TBW ásványianyag-tartalma nagyrészt felelős a röntgen csillapításáért és az FM és az FFM közötti differenciálódásért [19, 20], az FFM zsírszövetben történő magasabb hidratációja hozzájárul az FFM túlértékeléséhez a DXA által az elhízásban is. A BIA-val vagy DXA-val mért FFM-hiba azonban inkább a BMI-től és az FMI-től függ, mint a hidratáció különbségeitől (3. táblázat). Az ADP által mért FFM pontossága az FFM állandó sűrűségének feltételezésétől függ [21]. Az elhízásban az FFM magasabb hidratációja vagy alacsonyabb BMC-je ezért alacsonyabb sűrűséghez vezet, és ezért az FFM alábecsülését eredményezi, ami összhangban van a 3. táblázatban megadott korrelációkkal.

A D2O hígítással mért FFM szisztematikus hibája egyetlen BMI csoportban sem volt szignifikáns, sem a 3C, sem a 4C modell esetében. Ezért a D2O hígítás alkalmas módszer az FFM elhízás mérésére, de túl időigényes a klinikai gyakorlat számára. A 3C és a 4C modell közötti különbségeket csak normál testsúlyú alanyokban találták, ami arra utal, hogy egy 3C modell elegendő lehet túlsúlyos és elhízott alanyokban, ha a DXA mérések nem megfelelőek.

Jelen tanulmány azt mutatja, hogy a BIA egyenletek javíthatók az elhízott személyek mérésénél, ha korrekciós kifejezést alkalmaznak olyan alanyok számára, akiknek BMI ≥30 kg/m 2 (1. ábra; online kiegészítés: S1. Táblázat). Ez a korrekció a nem elhízott alanyok eredményeit változatlanul hagyja, és a BMI növekedésével elkerüli az eredmények hirtelen változását. A korrekciós tényezők statisztikailag szignifikánsak voltak (o 2 .

Lineáris összefüggést találtunk az FFM között a 4C modell és az MRI által értékelt SMM között (online kiegészítő. S1. Ábra). Az FFM tehát felhasználható az SMM előrejelzésére. Az SMM azonban csak a nők és a férfiak FFM-jének 45–49% -át teszi ki. Ez a kapcsolat azt is megmagyarázza, hogy a DXA-val mérve miért becsülik túl az apendikuláris izomtömeget (online kiegészítés. S2. Ábra). Míg az izomszövet térfogatát MRI-vel mérjük, a DXA eredményei sovány lágyrész-tömeget képviselnek, amely FFM csont nélkül. Ezért a végtagok sovány puha szövete az SMM helyettesítőjeként az izmosság túlértékeléséhez vezet [22]. Az alacsony izomtömeg különböző módszereken alapuló definíciói ezért eltérnek az Idős emberek szarkopéniájával foglalkozó európai csoport irányelveitől és a Cancer Cachexia Nemzetközi Konszenzusától [23]. A rákos betegek alacsony izomtömegének előfordulása az izmok mérésének módszerétől függhet [24]. A seca mBCA 515 eszköz használatával az SMM előrejelzésének előnyei vannak az FFM előrejelzésével szemben, mivel a tiszta hiba az MRI-hez képest kisebb a korrigált SMM egyenletnél, mint a javított FFM alapján számított SMM esetében (1,41 vs. 1,50 kg mindenki számára és 2,09 vs. 2,14 kg elhízott betegek esetében).

Vizsgálatunk korlátozásaként a résztvevők egészségesek voltak, eltekintve attól, hogy elhízottak, és az eredmények nem feltétlenül érvényesek olyan betegeknél, akiknek zavart hidratációhoz vezető betegségei vannak. A korrekciókat a seca mBCA 515 eszközben végrehajtott BIA egyenletekre is kiszámították, és nem alkalmazhatók más BIA eszközökre. Továbbá, a 3C és 4C modellek referenciaként nem voltak függetlenek, mert ADP, D2O hígításból és DXA-ból származó információkat tartalmaztak.

Összefoglalva, a DXA és ADP referencia módszerekkel mért FFM-nek szisztematikus hibája van az elhízásban. Ezek a módszerek ezért nem megfelelő normák az elhízás testösszetételére. A klinikai gyakorlatban a korrigált BIA mérések alkalmazása az FFM vagy az SMM számára megfelelő alternatíva lehet, amennyiben a BIA egyenleteket validálják egy 4C vagy 3C modellhez vagy MRI-hez képest, mint a seca mBCA 515 eszközben alkalmazott egyenletek.

Etikai nyilatkozat

Ezt a tanulmányt a németországi Kieli Christian Albrechts Egyetem Orvosi Etikai Bizottsága hagyta jóvá, és az 1964-es helsinki nyilatkozatban és annak későbbi módosításaiban meghatározott etikai normáknak megfelelően készült. Minden alany a részvétel előtt teljes körűen megalapozott és írásos beleegyezését adta.

Közzétételi nyilatkozat

Björn Jensen és Kristin Klückmann a seca alkalmazásában áll. Anja Bosy-Westphal szolgál, Manfred J. Müller pedig a seca tanácsadója volt. Wiebke Braun, Corinna Geisler és Markus Both kijelentik, hogy nincsenek összeférhetetlenségük.

Finanszírozók

Ezt a munkát a seca gmbh & co támogatásával támogatták. kg., Németország.