UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra antropologie a zdravovědy Diplomová práce Marie Zachová Hodnocení tělesného složení u studentů Pedagogické fakulty UP v Olomouci Olomouc 2012 vedoucí práce: doc. PaedDr. Miroslav Kopecký, Ph.D.
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracovala samostatně a použila jsem jen uvedenou literaturu. V Olomouci dne 20. 6. 2012... podpis
Děkuji doc. PaedDr. Miroslavu Kopeckému, Ph.D. za odborné vedení diplomové práce, cenné rady, materiálové podklady a věcné připomínky.
Obsah 1 ÚVOD... 6 2 CÍLE A ÚKOLY PRÁCE... 7 3 TEORETICKÉ POZNATKY... 8 3.1 Charakteristika období časné dospělosti... 8 3.2 Tělesné složení... 10 3.2.1 Úrovně tělesného složení... 10 3.2.2 Modely tělesných komponentů... 13 3.3 Metody měření tělesného složení... 14 3.3.1 Antropometrie... 14 3.3.2 Denzitometrie... 32 3.3.3 Měření celkové tělesné vody... 34 3.3.4 Měření celkového tělesného draslíku... 35 3.3.5 Neutronová aktivační analýza... 36 3.3.6 Magnetická rezonance a počítačová tomografie... 36 3.3.7 Duální rentgenová absorpciometrie... 37 3.3.8 Bioelektrická impedanční analýza... 38 3.4 Tělesné komponenty... 43 3.4.1 Tuk... 43 3.4.2 Tukuprostá hmota... 46 3.4.3 Kosterní svaly... 46 3.4.4 Kosti... 47 3.4.5 Voda... 48 3.5 Obezita... 49 4 METODIKA PRÁCE... 52 4.1 Charakteristika zkoumaného souboru... 52 4.2 Organizace výzkumu... 53
4.2.1 Antropometrické měření tělesná výška... 53 4.2.2 Hodnocení tělesného složení pomocí BIA... 54 4.3 Statistické zpracování dat... 57 5 VÝSLEDKY... 59 5.1 Analýza tělesné kompozice... 67 5.2 Analýza kosterních svalů a tuků... 70 5.3 Analýza parametrů sloužících k diagnóze obezity... 72 5.4 Analýza skryté obezity... 74 6 ZÁVĚR... 78 7 SOUHRN... 80 8 SUMMARY... 81 9 REFERENČNÍ SEZNAM... 82 10 SEZNAM ZKRATEK... 87 11 PŘÍLOHY... 88
1 ÚVOD Tělesné složení je jedním ze základních ukazatelů stavu organismu. Vyjadřuje množství jednotlivých tělesných složek. Zastoupení jednotlivých tělesných komponent je převážně ovlivňováno výživou a pohybovou aktivitou, proto je možné jej pomocí změny životního stylu cíleně ovlivňovat. Období časné dospělosti je často prvním obdobím, kdy dochází k osamostatnění jedince. Osvojuje si své vlastní stravovací a pohybové návyky, které často přetrvávají i do pozdějších období. Zároveň je u těchto jedinců snazjší docílit změny životního stylu než v pokročilejším věku. Analýza tělesného složení dokáže určit, zda jsou jednotlivé frakce tělesné hmotnosti v rovnováze, a zároveň upozornit na případný rizikový životní styl měřené osoby. V teoretické části práce je proveden nástin jednotlivých tělesných komponent a metod pro stanovení tělesného složení. K orientačnímu posouzení bývá používán Body Mass Index. Tento údaj však neinformuje o velikosti jednotlivých frakcí, pouze klasifikuje výsledky do kategorií podle míry zdravotních rizik. Zjišťování zastoupení jednotlivých tělesných komponent se tedy jeví jako více objektivní postup. Tělesné složení živého člověka lze změřit pomocí několika metod. Většina z nich je však příliš náročná na finance i prostředí měření, některé dokonce vystavují probanda radioaktivnímu záření. Nenáročnou metodou je měření kožních řas, které však narušuje intimitu probandů. V současnosti byl největší rozvoj zaznamenán na poli bioelektrické impedance, metody využívající vodivosti elektrického proudu a měření jeho impedance při průchodu tělem. Využívá poznatku o horší vodivosti tukové tkáně a vyšší vodivosti vody, tvořící podstatnou součást tukuprosté hmoty. Bioelektrická impedance je neinvazivní a šetrná k soukromí probandů, ale zároveň velmi přesná. V praktické části byly zpracovány výsledky měření studentů v rámci výzkumu Somatický stav a životní styl studentů učitelství na PdF UP. Analýza byla provedena pomocí přístroje InBody 720. Bylo zjišťováno množství tělesného tuku, vody, proteinů i minerálů a zároveň prováděna diagnostika obezity. 6
2 CÍLE A ÚKOLY PRÁCE Cílem práce je zjistit somatický stav a porovnat parametry tělesného složení studentů PdF metodou bioelektrické impedance pomocí přístroje InBody 720. Dílčí cíle: 1. Změřit tělesnou výšku a hmotnost mužů a žen 2. Analyzovat tělesné složení pomocí InBody 720 3. Zařadit probandy do kategorií podle BMI a analyzovat tělesné složení v pásmech BMI 4. Porovnat parametry tělesného složení mužů a žen 5. Zjistit výskyt skryté obezity u žen 6. Porovnat parametry tělesného složení žen se skrytou obezitou a žen s normální tělesnou hmotností 7
3 TEORETICKÉ POZNATKY 3.1 Charakteristika období časné dospělosti Začátek tohoto období určují Otová a kol. (1998) dle několika kritérií. Z pohledu zákona se dospělým stává člověk, který dosáhl věku 18 let a nabyl tedy způsobilost k právním úkonům. Z hlediska biologického k dospělosti dochází mezi 16. 22. rokem, kdy jedinec dosahuje své biologické zralosti. Sociální dospělost člověk nabývá až osamostatněním se od rodičů, tedy v momentě, kdy je schopen se sám finančně zabezpečit, v 16 30 letech. V posledních letech v tomto období dochází ke dvěma trendům: vlivem brzkého nástupu puberty dochází i k jejímu dřívějšímu ukončení a dřívější biologické zralosti, ale zároveň dochází k prodlužování doby studia a tím i finanční závislosti na rodičích, tedy oddalování sociální zralosti (Machová, 2002). Období plné dospělosti bývá označováno jako období vrcholu tělesných schopností. Orgánové funkce, schopnost reakce, síla, motorické schopnosti a senzomotorická koordinace dosahují svého maxima mezi 25. a 30. rokem, poté velmi pozvolna klesají. Svalová síla vrcholí mezi 23. a 27. rokem, nohy mohou dosáhnout silového maxima po celé toto období, zatímco síla rukou vrcholí již kolem 20 let (Craig, Baucum, 1999). Měkota, Kovář a Štěpnička (1988) uvádějí, že jako první kulminují rychlostní dovednosti, následují dovednosti staticko-silové a vytrvalostní. Tělo mladého dospělého je schopné snášet i vysokou tréninkovou zátěž. V porovnání s ostatními obdobími dospělosti, v této etapě je nejmenší pravděpodobnost výskytu nadváhy. Jedinec si může velice snadno osvojit návyky týkající se zdraví a cvičení, snáze dochází ke změně a osvojení zdravého životního stylu (Craig, Baucum, 1999). Tělesné složení se stává přiměřené k fyzické námaze a genetickým dispozicím daného jedince. Dochází především ke zvyšování objemu svalů (Bláha a kol., 2007). S tímto souvisí i nárůst hmotnosti a dochází i k nabývání tuku v podkožní vrstvě (Machová, 2002). V tomto období je lidské tělo nejvíce schopné odolávat zátěži. Zároveň vrcholí sekrece pohlavních hormonů (Craig, Baucum, 1999). Z těchto důvodů bývá časná dospělost uváděna jako optimální období pro založení rodiny. Ženské tělo je na těhotenství nejlépe připravené mezi 25. a 30. rokem. V posledních letech se však 8
mateřství často odkládá do pozdějšího věku (Kočárek, 2010). Těhotenství ženy ve vyšším věku představuje větší zátěž pro organismus a horší návrat do normálu, než těhotenství ženy na počátku tohoto období (Craig, Baucum, 1999). Dokončuje se také prořezávání stálého chrupu, třetích molárů. Skelet postupně ukončuje osifikaci (Bláha a kol., 2007) a mezi 18. a 23. rokem vlivem uzavření růstových chrupavek ustává i růst dlouhých kostí (Kopecký a kol., 2010). Charakter a temperament jedince se postupně stabilizují (Kuric, 1986). Z psychologického hlediska je úkolem mladého dospělého především zvládnout svou profesní roli, udržet si stabilní partnerství a stát se rodičem (Vágnerová, 1999). Koncem tohoto období, tedy kolem 30. roku, počínají prakticky nezpozorovatelně involuční změny organismu (Příhoda, 1967). 9
3.2 Tělesné složení Marček (2007) označuje tělesné složení jako nejdůležitější ukazatel vývojového stupně v průběhu ontogeneze, úrovně zdraví, tělesné zdatnosti a výkonnosti. Základními vlivy působící na tělesné složení jsou pohybová aktivita, výživa a genetické dispozice (Kutáč, 2009). Jelikož je tělesné složení vysoce ovlivněno vnějšími faktory, je možné některé jeho komponenty pomocí změn životního stylu cíleně ovlivňovat. 3.2.1 Úrovně tělesného složení Při stanovení složení lidského těla jej lze rozčlenit na několik komponent. Tyto komponenty je možné stanovit z pohledu 5 základních úrovní: atomické, molekulární, celulární, tkáňové a celotělové. Na atomické úrovni rozeznáváme jednotlivé prvky, jako jsou: kyslík, vodík, uhlík, dusík, sodík, draslík, chlor, fosfor, vápník, hořčík, síru aj. (Lee, Gallagher, 2008). Zastoupení jednotlivých prvků v lidském těle je uvedeno v tabulce 1. Jednotlivé hodnoty vyjadřují atomové složení muže s hmotností 70 kg. Riegerová, Přidalová a Ulbrichová (2006) uvádí, že 98 % lidského těla je tvořeno především 6 základními prvky: kyslíkem, vodíkem, uhlíkem, dusíkem, fosforem a vápníkem. Zbývající množství tvoří dalších 44 prvků. Pro analýzu na atomové úrovni lze využít metodu neutronové aktivace a stanovení celkového tělesného draslíku. 10
Tabulka 1. Tělesné složení na atomické úrovni (Wang, Pierson, Heymsfield, 1992) Prvek Procento tělesné hmotnosti (v %) Množství (v kg) Kyslík 61,000 43,000 Uhlík 23,000 16,000 Vodík 10,000 7,000 Dusík 2,600 1,800 Vápník 1,400 1,000 Fosfor 0,830 0,580 Síra 0,200 0,140 Draslík 0,200 0,140 Sodík 0,140 0,100 Chlor 0,140 0,095 Hořčík 0,027 0,019 Celkem 99,537 69,874 Wang, Pierson a Heymsfield (1992) na molekulární úrovni rozlišují tělesný tuk, vodu, proteiny, glykogen a minerály někdy rozčleňované na kosterní a minerály měkkých tkání (Obrázek 1). Množství jednotlivých komponent na této úrovni může být stanoveno pomocí technik izotopové diluce a množství kostních minerálů pomocí DEXA. Extracelulární tělesná voda tvoří 26 % tělesné hmotnosti, intracelulární 34 %, proteiny 15 %, minerály 5,3 %, esenciální lipidy 2,1 % a neesenciální 17 %. (Hodnoty opět odpovídají referenčním hodnotám tělesného složení muže o hmotnosti 70 kg). Proteiny ve výzkumu tělesného složení obvykle zahrnují téměř všechny sloučeniny s obsahem dusíku. Glykogen je zásobní látkou určenou pro ukládání sacharidů. Je zahrnut v játrech a kosterních svalech. Termín minerály představuje anorganické látky zahrnující kovové i nekovové prvky. Bývají rozdělovány na minerály kosterní a nekosterní. Kosterní minerály obsahují většinu tělesného vápníku a fosforu. Nekosterní minerály zahrnují ostatní sloučeniny sodíku, draslíku a chloridy. Lipidy bývají často zaměňovány s tělesným tukem. Lipidy jsou tradičně chápány jako sloučeniny rozpustné v organických rozpouštědlech ale nerozpustné ve vodě. Jako tělesný tuk je však označována převážně subkategorie lipidů triacylglyceroly. 11
Některé metody na molekulární úrovni měří pouze tuk a tukuprostou hmotu, nebo tuk, kosti a tzv. zbytek. Je možné setkat se i s rozčleněním těla pouze na tukovou hmotu, vodu a beztukovou sušinu (Lee, Gallagher, 2008). Obrázek 1. Hlavní komponenty tělesného složení měřené na molekulární úrovni (Heyward, Wagner, 2004) Na celulární (buněčné) úrovni bývají rozlišovány tukové a netukové buňky, extracelulární tekutina a extracelulární pevné látky (Lee, Gallagher, 2008). Tkáňová úroveň zahrnuje tukovou tkáň, kosterní svalstvo, kostní tkáň, útrobní orgány a ostatní tkáně (Lee, Gallagher, 2008). Riegerová, Přidalová a Ulbrichová (2006) na této úrovni rozlišují i jednotlivé orgánové systémy, např. muskuloskeletární, kožní, respirační, nervový, vylučovací apod. Tuto úroveň lze zobrazit pomocí počítačové tomografie a magnetické rezonance. Celotělová úroveň tělesného složení zahrnuje jeho velikost, tvar a další vnější fyzické charakteristiky. K jejímu stanovení jsou využívány tělesné rozměry, jako jsou tělesná výška a délka jednotlivých segmentů, šířkové a obvodové rozměry, tloušťky kožních řas, celkový tělesný povrch, objem, hustota a Body mass index. Jakákoliv výraznější změna v předchozích čtyřech úrovních se projeví i na celotělovém modelu a naopak. Z tohoto vztahu vychází antropometrické metody, které pomocí měření na celotělové úrovni odhadují tělesné komponenty na předchozích čtyřech úrovních (Wang, Pierson a Heymsfield, 1992). 12
3.2.2 Modely tělesných komponentů Různé metody pro měření tělesného složení se od sebe liší mimo jiné i počtem komponent, které umožňují stanovit (Obrázek 2). Obrázek 2. Příklady komponentových modelů (Heyward, Wagner, 2004) Dvoukomponentový model V rámci tohoto modelu bývají rozlišovány dvě části: tuková (fat body mass) a tukuprostá hmota (fat free mass). Ellis (2000) uvádí, že přímé měření tukové hmoty je velmi složité. Proto bývá nejčastěji definována nepřímo jako rozdíl tělesné hmotnosti a tukuprosté hmoty. Nejstarší metodou využívající tohoto modelu je měření tělesné denzity. Tříkomponentový model Tento model rozděluje tělo na tři části: tuk, vodu a sušinu zahrnující proteiny a minerály. Někdy bývá zjednodušen na tuk, vodu a kosti (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Heyward a Wagner (2004) rozlišují i další varianty tříkomponentového modelu (Obrázek 2). Většinou se jedná o rozdíly spočívající 13
v různém zahrnutí minerálů v jednotlivých komponentech. Rozdělení ale může spočívat i v rozlišení intracelulární hmoty, extracelulární tekutiny a extracelulárních solí. Čtyřkomponentový model Tento model rozlišuje tuk, vodu, kostní minerály a proteiny (Heyward, Wagner, 2004). Riegerová, Přidalová a Ulbrichová specifikují komponenty zahrnuté do tohoto modelu v mírně odlišné formě. Rozdělují tělo na tuk, extracelulární tekutinu, buňky a minerály. Heyward a Wagner (2004) zmiňují i tzv. šestikomponentový model, který odpovídá měření na atomické úrovni. Zahrnuje tedy jednotlivé prvky obsažené v lidském organismu. Tento model tvoří voda, dusík, vápník, draslík, sodík a chloridy. 3.3 Metody měření tělesného složení Havlíčková a kol. (1999) rozlišují 3 úrovně metod na měření tělesného složení: I. úroveň znamená přímé měření, které je možné provést pouze posmrtně. Pro určení tělesného složení živých jedinců je zapotřebí využít měření jiných parametrů, které souvisí s množstvím jednotlivých komponent. Jde o měření na nepřímé II. úrovni, které často vyžaduje laboratorní podmínky a je ekonomicky i časově náročné. Zahrnuje hydrostatické vážení, kostní denzitometrii, měření celkové tělesné vody a měření pomocí izotopu kalia. Z této úrovně vychází i III. úroveň, která využívá rovnice stanovené na základě výsledků metod II. úrovně. Tyto metody jsou nenáročné na podmínky, lze je tedy jednoduše využít v terénu. Zahrnují metody antropometrie a impedanční analýzu. 3.3.1 Antropometrie Antropometrické metody určené pro odhad tělesného složení jsou jedny z nejstarších a dodnes používaných metod. Jejich největší výhodou je především snadná 14
použitelnost v terénu. Antropometrické metody zahrnují převážně tělesnou hmotnost a výšku, obvody hrudníku, pasu, boků a veškeré indexy získané z těchto údajů. Umožňují i podrobnější analýzu tělesných komponent pomocí měření tloušťky kožních řas (Bray, Gray, 1988). 3.3.1.1 Tělesná hmotnost Tělesná hmotnost je spolu s tělesnou výškou základním antropometrickým údajem. Její nadměrné hodnoty mohou poukázat na možné vysoké množství tělesného tuku a upozornit na související ohrožení zdravotními komplikacemi. Téměř každý člověk má snahu svou tělesnou hmotnost z estetických nebo zdravotních důvodů kontrolovat a ovlivňovat. Znalost a udržování své optimální tělesné hmotnosti je důležité zejména kvůli prevenci obezity a s ní souvisejícími chorobami, jako jsou srdečně cévní onemocnění, diabetes mellitus II. typu, hypertenze aj. (Martiník, 2007). Při posuzování optimální tělesné hmotnosti je nutné zohlednit veškeré individuální faktory, které se na hmotnosti mohou podílet. Jedná se především o genetické dispozice, množství pohybové aktivity a výživu v dětství (Roschinsky, 2006). Dále je nutné brát v úvahu také věk, pohlaví, tělesné složení i somatotyp jedince. Z těchto důvodů je stanovení ideální hmotnosti velmi komplikované (Kleinwächterová, Brázdová, 2001). Tělesnou hmotnost lze posuzovat podle vztahu ke zdravotním rizikům. K tomuto účelu lze použít tzv. tabulky ideální hmotnosti vytvořené Metropolitan Life Insurance v roce 1983. Tyto tabulky vychází z údajů o mortalitě a hmotnost s nejnižší mortalitou označují jako ideální tělesnou hmotnost (Hainer a kol., 2004). Za lehkou obezitu je pak považováno 120 140 % ideální tělesné hmotnosti. Jako výrazná obezita je udáváno 140 200 % ideální tělesné hmotnosti a hodnoty přesahující tento údaj jsou již označovány za morbidní obezitu (Martiník, 2007). Tyto tabulky se však v současnosti příliš nevyužívají kvůli stáří naměřených údajů a nepřesnostem vyplývajících z odění a obutí probandů (Svačina, Bretšnajdrová, 2008). 15
3.3.1.2 Indexy Tělesná hmotnost je těsně spjata s tělesnou výškou. Z tohoto důvodu se k jejímu posuzování používají také indexy. Ty slouží především k vyjádření několika rozměrů pomocí jednoho číselného údaje (Fetter a kol., 1967). Pro účely zjištění tělesného složení bývají používány převážně hmotnostně výškové indexy nebo indexy využívající poměr tělesných obvodů. Brocův index Tento index stanovuje tzv. ideální tělesnou hmotnost z údaje o tělesné výšce (Fetter a kol., 1967). Mastná (1999) zmiňuje také možnost vyjádření tělesné hmotnosti v procentech na základě vzorce pro ideální hmotnost. Tato procenta získáme podílem skutečné a ideální hmotnosti násobené koeficientem 100. Výsledek do 10 15 % představuje nadváhu, do 25 % obezitu 1. stupně, do 50 % obezitu 2. stupně a do 75 % obezitu 3. stupně. Údaje vyšší než 75 % označuje za monstrózní obezitu, při které jedinci hrozí vážné zdravotní problémy. Tento index se v současnosti příliš nevyužívá, především z toho důvodu, že jej lze použít pouze pro osoby s tělesnou výškou v rozmezí 155 a 165 cm (Fetter a kol., 1967). 16
Index tělesné plnosti Index tělesné plnosti, nazývaný také Rohrerův index, je na rozdíl od ostatních indexů vhodný i pro použití u probandů v různých vývojových obdobích (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Bývá doporučován zejména pro měření jedinců v období puberty, kdy je velmi obtížné hodnocení podle běžně používaného Body mass indexu (Provazník a kol., 1995). Hmotnost bývá udávána v kg a tělesná výška v cm. Normální rozmezí pro muže je mezi 1,2 a 1,4, pro ženy mezi 1,25 a 1,5 (Kleinwächterová, Brázdová, 2001). Pignetův index Tento index může být nazýván také jako Index zdatnosti nebo Index robusticity (Fetter a kol., 1967; Kleinwächterová, Brázdová, 2001). K výpočtu používá navíc i obvod hrudníku (v cm). Tabulka 2. Hodnocení Pignetova indexu (Fettera a kol., 1967) Pod 10 Velmi silný Hyperstenický 10 15 Silný 16 20 Dobrý 21 25 Střední 26 30 Slabší 31 35 Velmi slabý Nad 36 Špatný Normostenický Astenický 17
Index Pignet Vervaekův Pro výpočet tohoto indexu je rovněž zapotřebí údaj o obvodu hrudníku (v cm). Hodnocení výsledných hodnot je uvedeno v tabulce 3. Tabulka 3. Hodnocení Pignet Vervaekova indexu (Fetter a kol., 1967; Kleinwächterová, Brázdová, 2001) Pod 70 Astenický 70,1 83,0 Štíhlý 83,1 93,0 Přiměřený 93,1 104,0 Silný Nad 104,1 Hyperstenický 18
Body mass index Body mass index, nazývaný také Quételetův index, byl vytvořen již v roce 1836 a v současnosti jde o jeden z nejpoužívanějších. Jedná se o údaj používaný po celém světě pro stanovení, do jaké hmotnostní kategorie člověk spadá (Svačina, 2002). Údaj lze spočítat pomocí tělesné hmotnosti (v kg) a tělesné výšky (v m). Výsledný údaj bývá nejčastěji posuzován podle Mezinárodní klasifikace World Health Organization uvedené v tabulce 4. Tabulka 4. Hodnocení Body Mass indexu 1 BMI (kg/m 2 ) Klasifikace Základní rozmezí Rozšířené rozmezí Těžká pod 16,00 pod 16,00 Podváha Střední 16,00 16,99 16,00 16,99 Mírná 17,00 18,49 17,00 18,49 Fyziologické rozmezí 18,50 24,99 18,50 22,99 23,00 24,99 Nadváha (předstupeň obezity) 25,00 29,99 25,00 27,49 27,50 29,99 1. stupně 30,00 34,99 30,00 32,49 32,50 34,99 Obezita 35,00 37,49 2. stupně 35,00 39,99 37,50 39,99 3. stupně nad 40,00 nad 40,00 1 http://apps.who.int/bmi/index.jsp?intropage=intro_3.html 19
Kokaisl (2007) uvádí i kategorie rozdílné pro muže a ženy (Tabulka 5). Hodnoty určené pro ženy bývají zpravidla o jednotku nižší než hodnoty týkající se mužů. Tabulka 5. Hodnocení Body Mass Indexu pro jednotlivá pohlaví (Kokaisl, 2007) Kategorie BMI (kg/m 2 ) Muži Ženy Velká podváha Pod 18,4 Pod 17,4 Podváha 18,5 19,9 17,5 18,4 Normální 20,0 24,9 18,5 23,9 Nadváha 25,0 29,9 24,0 28,9 Obezita 1. stupně 30,0 34,9 29,0 33,9 Obezita 2. stupně 35,0 39,9 34,0 38,9 Obezita 3. stupně nad 40,0 nad 39,0 Výše uvedené kategorie vyplývají z míry rizika způsobeného množstvím tukové tkáně a jsou použitelné pouze pro kavkazskou rasu (Svačina a kol., 2010). Zároveň jsou vhodné pouze pro dospělé jedince, pro klasifikaci dětského BMI byly vytvořeny speciální percentilové grafy (Pařízková, Lisá, 2007). Při hodnocení BMI je nutné zohlednit i to, že výsledky se během života neustále mění. Bylo zjištěno, že hodnoty stoupají průměrně o 1 kg/m 2 za 10 let života (Provazník a kol., 1995). Svačina a Bretšnajdrová (2008) zmiňují vzájemnou propojenost mezi BMI a úmrtností. Čím je vyšší BMI, tím vzrůstá i úmrtnost. Je patrný vzestup zdravotních komplikací již od BMI 25 kg/m 2. Jedinci s BMI nad 40 kg/m 2 se většinou nedožívají více jak 60 let. Tento stupeň obezity bývá označován také jako morbidní. Nověji jsou také používány termíny superobézní pro osoby nad 50 kg/m 2 a supersuperobézní pro osoby nad 60 kg/m 2. Quételetovu indexu bývá i přes jeho používanost vytýkáno několik nedostatků. Jedná se totiž o údaj vycházející pouze z tělesné výšky a hmotnosti, tudíž nerespektuje další individuální charakteristiky, které je nutné při hodnocení tělesné hmotnosti vzít také v úvahu. Osoby s vyšším BMI, bývají hodnoceny jako obézní, jelikož se předpokládá, že jejich zvýšené hodnoty jsou způsobeny nadměrným množstvím tuku v těle. Stejně tak ale mohou být způsobeny i množstvím svalové tkáně, vody nebo mohutností kostry (Vilikus, Brandejský, Novotný, 2004). Může se tedy stát, 20
že podle klasifikace Body mass indexu bude za obézní označena osoba, která má nízké procento tělesného tuku, ale vysoké množství svalové hmoty. Zároveň je možné, aby jedinec s vysokým množstvím zásobního tuku, měl BMI ve fyziologickém rozmezí. Tento jev bývá nazýván latentní (skrytá) obezita (Pařízková, Lisá, 2007). Ve snaze upřesnit výsledky stanoveného BMI ve vztahu ke zdravotním rizikům bývá tento index při diagnostice obezity často doplněn indexem lépe charakterizujícím tělesné proporce, WHR indexem. WHR index Tento index lépe vyjadřuje rozložení tuku u různých jedinců (Obrázek 3). Vychází z poznatku, že androidní typ obezity, kdy je tuk orientován převážně v oblasti břicha, je spojen s daleko více zdravotními komplikacemi než typ gynoidní s umístěním tuku převážně v oblasti hýždí (Svačina, Bretšnajdrová, 2008). Obrázek 3. Distribuce tělesného tuku (Carr, 2003) 21
Název WHR index vychází z anglického pojmu waist to hip ratio. Jedná se tedy o poměr pasu a boků. Obvod pasu bývá měřen v polovině vzdálenosti mezi dolním okrajem žeber a hřebenem kosti kyčelní. U neobézních osob, především u žen, je místo měření snadno rozeznatelné jako nejužší místo na trupu (Vilikus, Brandejský, Novotný, 2004). Obvod boků bývá měřen v místě největšího vyklenutí hýždí (Obrázek 4). Obvodové rozměry jsou měřeny v cm. Obrázek 4. Měření obvodu pasu a boků (Heyward, Wagner, 2004) Jako rizikové hodnoty bývají pro ženy označovány výsledky nad 0,85. Pro muže jsou jako rizikové nejčastěji uváděny hodnoty nad 1,0 (Hainer, 2003). Heyward a Wagner (2004) uvádějí normy pro hodnocení WHR indexu vztažené k pohlaví a věku probanda. Hodnocení je klasifikováno z hlediska ohrožení zdravotními komplikacemi (Tabulka 6). 22
Ženy Muži Tabulka 6. Normy WHR indexu pro muže a ženy (Heyward, Wagner, 2004) Věk Riziko Nízké Střední Vysoké Velmi vysoké 20 29 pod 0,83 0,83-0,88 0,89-0,94 nad 0,94 30 39 pod 0,84 0,84-0,91 0,92-0,96 nad 0,96 40 49 pod 0,88 0,88-0,95 0,96-1,00 nad 1,00 50 59 pod 0,90 0,90-0,96 0,97-1,02 nad 1,02 60 69 pod 0,91 0,91-0,98 0,99-1,03 nad 1,03 20 29 pod 0,71 0,71-0,77 0,78-0,82 nad 0,82 30 39 pod 0,72 0,72-0,78 0,79-0,84 nad 0,84 40 49 pod 0,73 0,73-0,79 0,80-0,87 nad 0,87 50 59 pod 0,74 0,74-0,81 0,82-0,88 nad 0,88 60 69 pod 0,76 0,76-0,83 0,84-0,90 nad 0,90 Vilikus, Brandejský a Novotný (2004) uvádějí odlišná kritéria za použití více kategorií (Tabulka 7). Původní vzorec pro výpočet WHR indexu doplňují násobením koeficientem 100. Tabulka 7. Hodnocení WHR indexu (Vilikus, Brandejský, Novotný, 2007) Muži Ženy Velmi nízký Pod 82,2 Pod 68,6 Nízký 82,3 84,9 68,7 72,5 Snížený 85,0 87,6 72,6 76,4 Normální 87,7 93,1 76,5 84,3 Zvýšený 93,2 95,8 84,4 88,2 Velmi vysoký Nad 98,6 Nad 92,2 Abdomino gluteální index Vilikus, Brandejský a Novotný (2004) upozorňují na možné nepřesnosti indexu WHR, které mohou vzniknout špatným určením místa pro měření obvodu pasu. Z tohoto důvodu doporučují spíše používat abdomino gluteální index (AGI), který bývá měřen v přesně stanoveném bodě omphalionu. Oba obvody jsou měřeny v cm. Vzorec pro tento index je tedy následující: 23
I přes podobnost obou indexů, je pro hodnocení AGI nutné použít odlišné kategorie (Tabulka 8). Tabulka 8. Hodnocení abdomino gluteálního indexu (Vilikus, Brandejský, Novotný, 2004) Muži Ženy Velmi nízký pod 84,1 pod 74,2 Nízký 84,2 86,4 74,3 77,8 Snížený 86,5 88,6 77,9 81,5 Normální 88,7 93,3 81,6 88,9 Zvýšený 93,4 95,6 89,0 92,5 Vysoký 95,7 97,7 92,6 96,2 Velmi vysoký nad 97,8 nad 96,3 Autoři zároveň poukazují na možnou nespolehlivost obou indexů, která může být způsobena individuálními proporci hýždí. V poslední době bývá od stanovování WHR a AG indexu ustupováno a bývá používán pouze obvod pasu, který má lepší výpovědní hodnotu z hlediska rizika zdravotních komplikací, zvláště metabolického syndromu a srdečně cévních onemocnění (Vítek, 2008). Údaje bývají měřeny v cm (Tabulka 9). Tabulka 9. Hodnocení obvodu pasu (Vítek, 2008) Riziko vzniku kardiovaskulárních chorob Riziko vzniku metabolického Zvýšené Vysoké syndromu Muži 94 101 cm Nad 102 cm Nad 98 cm Ženy 80 87 cm Nad 88 cm Nad 88 cm Kombinací obvodu pasu nebo jeho indexů a BMI je možné dojít k částečným informacím o tělesném složení. Indexy informují především o příliš nízkých nebo příliš vysokých hodnotách, na základě nichž bývá usuzováno na zvýšené množství tukové tkáně v organismu. Žádný z těchto indexů však není schopen podat informace 24
o přesném množství jednotlivých komponent lidského těla. Pro získání těchto údajů je nutné použít následující metody. 3.3.1.3 Kaliperace Metoda měření tloušťky kožních řas se provádí pomocí speciálního nástroje kaliperu. Kaliperů je používáno několik typů, mezi nejznámější patří Bestův, dalšími jsou typy Somet, Lafayette, Lange, Harpenden (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Kaliper typu Best je používán pro metodiky Pařízkové a Matiegky, které jsou na našem území nejvíce užívané. Umožňuje zajistit stálý tlak na kožní řasu, čímž jsou výrazně eliminovány možné nepřesnosti měření (Pařízková, Lisá, 2007). Kaliperace vychází především z předpokladů, že místa na těle určená pro měření kožních řas zastupují průměrnou vrstvu subkutánní tukové hmoty a že mezi množstvím celkového a podkožního tuku je stálý neměnný poměr. V podkožní vrstvě je umístěno přibližně 50 % celkového tělesného tuku (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Kožní řasy bývají měřeny v milimetrech a většinou na pravé straně těla, i když v měření mezi pravou a levou polovinou nebyly zaznamenány žádné rozdíly (Havlíčková a kol., 1999). Při měření kožní řasy se nejprve palcem a ukazováčkem prohmátne vrstva podkožního tuku v místě měření. Následně se kožní řasa pomocí prstů mírně oddálí od tkáně (svalu) ležící pod ní (Obrázek 5). Přibližně 1 cm od prstů jsou přiloženy kontaktní plochy kaliperu a zaznamenány hodnoty (Pařízková, 1962). Měření probíhá na několika různých místech na těle a výsledné hodnoty bývají dosazovány do tzv. regresních rovnic na výpočet procenta tuku. Těchto rovnic je známo velké množství. Odlišují se od sebe především počtem měřených kožních řas. Rovnice využívající pouze 2 kožní řasy jsou používány převážně v zahraničí. V českých podmínkách je nejčastěji využívána metodika podle Matiegky a podle Pařízkové. 25
Obrázek 5. Měření kožních řas (Heyward, Wagner, 2004) Regresní rovnice bývají specifikovány pro různé populace především podle věku, pohlaví a etnického původu (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Bray a Gray (1988) zdůrazňují nutnost zohlednit distribuci tuku u různých věkových skupin. Je dokázáno, že se vzrůstajícím věkem má i množství tělesného tuku stoupající tendenci. Součet hodnot tloušťky kožních řas však zůstává neměnný. Tělesný tuk se tedy hromadí převážně v jiných oblastech než v subkutánní vrstvě. Regresní rovnice bývají odlišovány i podle typu použitého kaliperu a podle metody, ze které rovnice vychází (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). I přes jednoduchost použití v terénu, má tato metoda několik zásadních nedostatků. Provazník a kol. (1995) upozorňují především na fakt, že ne u každého člověka lze zachytit kožní řasu, tloušťka lidské kůže je velmi individuální a u extrémně obézních probandů nestačí kaliper. Na tento nedostatek upozorňují i Duren a kol. (2008). Zmiňují, že horní hranice meřitelnosti kožních řas se u většiny kaliperů pohybuje mezi 45 a 55 mm. U takto vysokých rozměrů je zároveň velmi nesnadné uchopit kožní řasu správně a zároveň odečítat z kaliperu naměřené hodnoty. Samotné měření je velmi náročné na přesnost. Pro správné měření pomocí kaliperu jsou zapotřebí především dostatečné zkušenosti s měřením (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Avšak i zkušení měřitelé se mohou dopustit chyby v měření až 5 %. Je tedy nutné s touto možnou chybou počítat a dbát na přesnou lokalizaci míst pro měření. Z tohoto důvodu bývá také doporučováno měření opakovat třikrát a poté určit průměr naměřených hodnot (Havlíčková a kol., 1999). 26
Metoda odhadu tělesného složení dle Matiegky Prvním člověkem, který se pokusil pomocí antropometrie stanovit množství jednotlivých tělesných komponent, byl prof. Jindřich Matiegka. V roce 1921 vytvořil metodiku pro odhad tělesného složení (Vilikus, Brandejský, Novotný, 2004). Celkovou tělesnou hmotnost rozdělil na hmotnost kostry, hmotnost kůže a podkožního tuku, hmotnost kosterních svalů a hmotnost zbytku. Tzv. zbytek zahrnuje mimo jiné hmotnost orgánů a vypočítá se pomocí rozdílu celkové hmotnosti a ostatních tří komponent. K výpočtu těchto komponent jsou kromě kožních řas, tělesné výšky a hmotnosti zapotřebí i šířkové a obvodové rozměry (Fetter a kol., 1967). Všechny výsledné hmotnosti jednotlivých komponent jsou vypočítány v gramech (Pařízková, Lisá, 2007). Hmotnost kostry (O) Pro výpočet hmotnosti tohoto komponentu je zapotřebí údajů o tělesné výšce a šířkách 4 kloubů zápěstí (o 1 ), kotníku (o 2 ), epikondylu kosti pažní (o 3 ) a epifýzy kosti stehenní (o 4 ). Veškeré údaje jsou měřeny v cm. Naměřené šířky kloubů jsou následně sečteny a vyděleny čtyřmi. Hmotnost kostry je poté vypočítána pomocí součinu předchozího výsledku umocněného na druhou, tělesné výšky a konstanty 1,2. L - t lesn v ka v cm k 1-1,2 Hmotnost kůže a podkožního tuku (D) K vypočtení tohoto údaje je zapotřebí údajů o 6 kožních řasách: nad dvouhlavým svalem pažním (d 1 ), na dlaňové straně předloktí v nejširším místě (d 2 ), nad čtyřhlavým svalem stehenním (d 3 ), na lýtku (d 4 ), na hrudníku v místě okraje žeber 27
(d 5 ), na břiše v 1/3 vzdálenosti mezi pupkem a trnem kosti kyčelní (d 6 ). Kožní řasy jsou měřeny kaliperem typu Best v mm. Hodnoty naměřených kožních řas v cm jsou sečteny, vyděleny šesti a násobené jednou polovinou. Dále je nutné znát tělesnou výšku (v cm) a tělesnou hmotnost (v kg) a z těchto údajů určit povrch těla - S (v cm 2 ). Hmotnost kůže a podkoží (D) je součinem těchto údajů a koeficientu k 2. k 2 0,13 S povrch t la Hmotnost svalstva (M) Výpočet hmotnosti svalů se provádí z údajů o obvodu paže, předloktí stehna a lýtka v cm. Z těchto obvodů bývá dopočten poloměr příslušného segmentu, od kterého je následně nutné odečíst příslušnou tloušťku kožní řasy (v cm). Součet výsledných údajů bývá opět vydělen čtyřmi a druhá mocnina výsledku je vynásobena hodnotou tělesné výšky a koeficientem 6,5. k 3 6,5 L t lesn v ka 28
Hmotnost zbytku (R) Výsledný údaj lze dopočítat odečtením všech výše spočtených komponent od celkové hmotnosti. R hmotnost zbytku O hmotnost kostry D hmotnost k e a podko n ho tuku M hmotnost svalstva (Fetter a kol., 1967; Bláha a kol., 1986; Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006; Kokaisl, 2007) Bláha et al. (1986) zmiňují i vzorec pro vypočítání zbytku. Lze jej spočítat s pomocí biakromiální a bikristální šířky, transverzálního i sagitálního průměru hrudníku v cm. Na z klad vypoč taného zbytku lze provést i korekci hmotnosti jednotliv ch komponent. č (a a) - biakromi ln ka (ic ic) - bikrist ln ka TT - transverz ln pr m r hrudn ku H. sag. - sagit ln pr m r hrudn ku L - t lesn v ka k 4-0,35 Metoda odhadu podílu tuku podle Pařízkové Tato metoda vyžaduje měření 10 kožních řas kaliperem typu Best. Naměřené hodnoty lze následně dosadit do regresních rovnic, které vycházejí z denzitometrie. Pařízková (1962) zmiňuje, že závislosti mezi celkovým tukem vypočítaným pomocí denzitometrie a tloušťkou 6 kožních řas si povšimli již Brožek a Keys, na základě které následně vytvořili regresivní rovnici. Podobnou souvislostí avšak s různým počtem měřených kožních řas se ve svých pracích zabývají i Pascale a Allen (Pařízková, 1962). 29
Právě z Allenových prací bylo vybráno 10 kožních řas určených pro tuto metodiku. Všechny kožní řasy jsou měřeny v milimetrech (Obrázek 6). 1. Hlava na tváři, vodorovně ve výšce spojnice mezi nozdry a tragem 2. Krk pod bradou nad jazylkou, ve svislé rovině 3. Hrudník I v přední axilární čáře, podél velkého svalu prsního 4. Hrudník II v přední axilární čáře, podél průběhu 10. žebra 5. Břicho vodorovně v první čtvrtině spojnice mezi pupkem a předním trnem kyčelním 6. Bok nad hřebenem kosti kyčelní, podél průběhu hrany 7. Paže uprostřed vzdálenosti mezi nadpažkem a výběžkem kosti loketní, podél paže nad trojhlavým svalem pažním 8. Záda pod dolním úhlem lopatky 9. Stehno na stehně nad čéškou, noha opřená o špičku 10. Lýtko podél osy nohy, asi 5 cm pod zákolenní jamkou Obrázek 6. Místa meření kožních řas podle Pařízkové (Vilikus, Brandejský, Novotný, 2004) Sedm z těchto řas je měřeno zepředu a pouze záda, paže a lýtko jsou měřeny na dorzální straně. Kožní řasy na stehně a lýtku bývají měřeny na mírně pokrčené, uvolněné noze a opřené o špičku (Pařízková, 1962; Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006; Vilikus, Brandejský, Novotný, 2004; Pařízková, Lisá, 2007). 30
Ze součtu všech naměřených řas lze vypočítat u dětí do 16 let denzitu. U dospělých lze pomocí následujících vzorců odhalit množství tělesného tuku v procentech: Muži od 17 do 45 let: Ženy od 17 do 45 let: % T procento tuku t lesné hmotnosti x součet deseti ko n ch as (mm) (Riegerová, Přidalová, Ulbichová, 2006) Pro výpočet množství tělesného tuku je používána i celá řada jiných regresních rovnic. Tyto rovnice však pracují s menším množstvím kožních řas, většinou jde o kombinace dvou až pěti řas (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Hainer a kol. (2011) uvádí i tzv. index centrality, který slouží spíše k orientačnímu vyšetření. Jedná se o poměr dvou kožních řas subskapulární (Obrázek 7) a na tricepsu. Tyto řasy lokalizací odpovídají řasám na zádech a na paži uvedených výše. Obrázek 7. Měření subskapulární řasy (Heyward, Wagner, 2004) Pařízková (1962) zmiňuje, že celkovou hmotnost tělesného tuku lze určit i z jediné kožní řasy. Spolehlivost výsledků se však zvyšuje s množstvím naměřených údajů určených pro výpočet. 31
3.3.2 Denzitometrie Termín denzitometrie označuje metody, které k určení tělesného složení využívají měření tělesné denzity. Tato metoda využívá především poznatku o denzitě jednotlivých tělesných komponent především tukové a tukuprosté hmotě, jejichž hodnoty jsou u všech jedinců relativně konstantní. Z celkové tělesné denzity je tedy možné vypočítat množství tělesného tuku. K tomuto výpočtu bývají používány regresní rovnice od různých autorů. Nejpoužívanější rovnice jsou od autorů Lohmana, Siriho a Brožka (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006; Lohman, 1992): é é é Tělesnou denzitu je možné určit pomocí několika metod, nejčastěji používanou je hydrodenzitometrie a pletysmografie. Vycházejí ze základního vztahu, že tělesná denzita je rovna podílu tělesné hmotnosti a objemu (Heymsfield a kol., 2005) 3.3.2.1 Hydrodenzitometrie Tento termín je dnes už vnímán spíše jako synonymum pro denzitometrii, i přes to, že tělesná denzita může být změřena i jinými způsoby. Bývá označován i jako hydrostatické nebo podvodní vážení (Heymsfield a kol., 2005). Jak již bylo zmíněno výše, podvodní vážení bývá využíváno pro zjištění tělesného objemu nutného pro výpočet denzity. Při této metodě je využito principů Archimédova zákona (Obrázek 8). Pro výpočet objemu je zapotřebí údaje o rozdílu hmotnosti těla ve vzduchu a ve vodě vyděleného hustotou vody, ve které je proband vážen. 32
BV =t lesn objem W a = hmotnost ve vzduchu W w = hmotnost ve vod D w = denzita vody (Heymsfield a kol., 2005) Pařízková a Lisá (2007) dodávají, že dosazovaná denzita vody by měla odpovídat teplotě použité vody. Většinou bývá používána voda o teplotě 37 C a hustotě 0,996 g/cm 3. Při výpočtu je nutné brát v úvahu i objem vzduchu v plicích i gastrointestinálním traktu probanda. Objem vzduchu v plicích bývá měřen buď přímo během podvodního vážení, nebo bezprostředně po něm. Je možné jej odhadnout i ze všeobecně známých spirometrických objemů (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Jako množství gastrointestinálního plynu bývá dosazován jeho předpokládaný objem 100 ml (Jebb a kol., 1993). Ze zjištěného objemu těla lze vypočítat tělesnou denzitu a z ní pak pomocí regresních rovnic určit procento tuku. Hydrodenzitometrie je vysoce závislá na aktivním zapojení měřených subjektů. Z tohoto důvodu může být problematická při použití u dětí nebo obézních jedinců, protože je obtížné ponořit je zcela pod vodu (Duren a kol., 2008). Obrázek 8. Podvodní vážení s měřením reziduálního objemu vzduchu v plicích (Heymsfield a kol., 2005) 33
3.3.2.2 Pletysmografie Pletysmografie je alternativou k hydrodenzitometrii. Probandi nejsou při měření umístěni do vody, ale do uzavřené komory vyplněné vzduchem (Obrázek 9). Po umístění probanda do tohoto prostoru a utěsnění dveří dochází k měření změn tlaku vzduchu uvnitř. Z těchto změn lze následně zjistit i objem měřeného subjektu (Ellis, 2000; Hainer a kol., 2011). Za přednosti této metody je považována poměrně vysoká rychlost a přesnost měření a nevýhodou je ekonomická náročnost vybavení (Gallagher, Shaheen, Zafar, 2008). Obrázek 9. Schéma pletysmografie (Ellis, 2000) 3.3.3 Měření celkové tělesné vody Tato metoda spočívá v měření objemu celkové tělesné vody pomocí izotopové diluce. Tělesná voda je v tukuprosté hmotě zastoupena v relativně konstantním množství 73,2 %. Bylo zjištěno, že při různých úrovních hydratace organismu se poměr intracelulární a extracelulární tekutiny neustále mění, ale poměr tělesné vody a tukuprosté hmoty zůstává relativně stálý. Lze z ní tedy zjistit množství tukové hmoty, chápané jako rozdíl tělesné hmotnosti a tukuprosté hmoty (Ellis, 2000). Do těla je vpravena látka (tracer), která se rozšíří v celém organismu. Nejčastěji jde o vodu označenou neradioaktivními izotopy vodíku triciem a deuretiem nebo kyslíkem 18 O. Tyto izotopy lze následně detekovat pomocí hmotové spektrometrie. K detekci 34
nepoužívanějšího deuretia je možné použít i infračervenou absorpci nebo plynovou chromatografii (Hainer a kol., 2011; Pařízková, Lisá, 2007). Ellis (2000) doplňuje, že tuto metodu lze využít i k určení extracelulární tekutiny, kdy je jako tracer použit brom podávaný orálně. Pro detekci lze využít vysokotlakou kapalinovou chromatografii, ale i spektroskopii a rovněž hmotovou spektrometrii. Za přednosti této metody bývá považována použitelnost pro všechny věkové kategorie a snadné vpravení izotopů. Jako nedostatek se jeví vysoké nároky na vybavení a laboratorní podmínky při měření a velké nepřesnosti v případě onemocnění probandů (Gallagher, Shaheen, Zafar, 2008). 3.3.4 Měření celkového tělesného draslíku Tato metoda společně s neutronovou aktivační analýzou umožňuje rozlišení komponent na atomické úrovni. Vychází z poznatku o souvislosti mezi množstvím draslíku a tukuprosté hmoty v lidském těle. V tukuprosté hmotě je konstantní koncentrace draslíku. Z toho vyplývá, že jestliže známe celkové množství draslíku v těle, lze následně zjistit i množství tukuprosté hmoty (Duren a kol., 2008). Obsah draslíku v těle u mužů činí 2,66 g/kg tukuprosté hmoty a 2,5 g/kg tukuprosté hmoty u žen. Dusík je rovnoměrně zastoupen i v celkové tělesné vodě. Jeho množství je 3,41 g/l tělesné vody u mužů a 3,16 g/l u žen (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Pro měření je využito přirozeného izotopu draslíku 40 K, který je zastoupen 0,0125 % v celkovém draslíku. Tento izotop vyzařuje gama záření, které je možné zaznamenat pomocí speciálních celotělových detektorů (Hainer a kol., 2011). 35
3.3.5 Neutronová aktivační analýza První poznatky, že neutronová aktivační analýza by mohla být použita pro měření tělesného složení in vivo, byly známy před více než 40 lety (Heymsfield a kol., 2005). Tato technika využívá působení neutronů na různé prvky v těle. Pokud je atom vystaven působení neutronu, může se stát radioaktivním. Uvolní tedy gama záření, které může být detekováno. Toto měření lze provádět ihned po aktivaci nebo s určitým časovým odstupem (Ellis, 2000). Detekce záření je prováděna pomocí gama spektrografie (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Pro detekci některých prvků je možné použít i monitorovací přístroj použitý pro měření celkového draslíku. Pomocí této metody lze zjistit prvky, jako jsou vodík, kyslík, uhlík, dusík, vápník, fosfor, sodík, chlor a draslík, ale i méně obsažené prvky zahrnující kadmium, rtuť, železo, jód, hliník, lithium, bor a křemík (Ellis, 2000). Neutronová aktivační analýza je velmi přesná a měření zabere až 1 hodinu (Duren a kol., 2008). Její hlavní nevýhody spočívají především v určité radiační zátěži, kterou představuje, a v malém množství zařízení, která mají potřebné technické zázemí (Hainer a kol., 2011). 3.3.6 Magnetická rezonance a počítačová tomografie Obě tyto metody slouží spíše k zobrazení tělesného složení. Pro stanovení tělesného složení bývají užívány zřídka především z důvodů nízké dostupnosti a vysoké ekonomické náročnosti (Hainer a kol., 2011). Duren a kol. (2008) poukazují i na skutečnost, že tyto metody není vhodné používat pro příliš obézní jedince. Magnetická rezonance není schopna zachytit velké tělesné velikosti, může být použita pouze u jedinců s normálními nebo mírně zvýšenými tělesnými rozměry. Pomocí počítačové tomografie lze sice měřit i obézní jedince, ale z důvodů velkého množství radiačního záření je tuto metodu nevhodné používat pro zobrazování celého těla. Je tedy vhodnější používat ji pouze pro posuzování nitrobřišního tuku. 36
3.3.7 Duální rentgenová absorpciometrie Tato technika je jednou z nejnovějších. Slouží ke stanovení celkového tělesného složení a zároveň umožňuje vyhodnotit skladbu jednotlivých tělesných segmentů (Pařízková, Lisá, 2007). Tato metoda je v literatuře často uváděna pod zkratkou DEXA Dual Energy X Ray Absorptiometry. Metoda využívá dvou různě intenzivních rentgenových paprsků a možnosti meřitelnosti jejich absorpce (zeslabení), která závisí na tloušťce, hustotě a chemickém složení podkladové tkáně. DEXA umožňuje měřit množství a hustotu kostních minerálů, nekosterní tukuprostou hmotu a množství tukové hmoty (Heyward, Wagner, 2004). Výraznou výhodou této metody je její přesnost a jako nedostatek lze vnímat především její náročnost na čas, finance i vybavení pracoviště (Hainer a kol., 2011). Problémové může být i použití u obézních a vysokých pacientů (Obrázek 10). Skenery DEXA mají snímací plochu obvykle o rozměrech 190 x 60 cm, tudíž probandy přesahující tyto rozměry nelze změřit zcela přesně (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Tuto chybu lze však eliminovat pomocí softwaru, který je schopen chybějící části dopočítat a který je součástí moderních přístrojů (Hainer a kol., 2011). Obrázek 10. Stanovení tělesného složení pomocí metody DEXA (Hainer a kol., 2011) 37
3.3.8 Bioelektrická impedanční analýza Tato metoda využívá schopnosti tkání a celého těla vést elektrický proud, která byla objevena již před více než sto lety (Ellis, 2000). Bioelektrická impedance se pro hodnocení složení lidského těla používá od 80. let, kdy bylo na trh uvedeno několik komerčních přístrojů, což vedlo ke zvýšení zájmu o tuto metodu. V současnosti je tato metoda pravděpodobně nejpoužívanější, především díky přenositelnosti, levným pořizovacím nákladům a snadnému ovládání přístrojů (Havlíčková a kol., 1999; Ellis, 2000). Metoda využívá různého šíření střídavého elektrického proudu o nízké intenzitě a vysoké frekvenci v jednotlivých komponentech lidského těla, kdy je měřen odpor těla vůči tomuto proudu (Hainer a kol., 2011; Pařízková, Lisá, 2007). Analýza slouží především ke stanovení hodnot tělesného tuku, aktivní tělesné hmoty, extracelulární i intracelulární tělesné vody a stupně bazálního metabolismu. Ke zjištění těchto a dalších údajů je využita řada regresních rovnic. Do nich je možné prostřednictvím přístroje dodatečně dosazovat i další charakteristiky probanda, např. věk, pohlaví, tělesnou výšku a hmotnost (Havlíčková a kol., 1999). Při analýze proud o nízké intenzitě prochází probandovým tělem a jeho impedance je měřena pomocí BIA analyzéru. Pomocí bioelektrické impedance je možné změřit celkovou tělesnou vodu, protože elektrolyty ve vodě jsou dobrými vodiči proudu. Pokud je tělesné vody vyšší objem, proud prochází skrze tělo snáze a s nižším odporem. Pokud je v těle přítomno větší množství tělesného tuku, je procházející proud vystaven většímu odporu. Tuková tkáň působí spíše jako izolátor než jako vodič elektrického proudu, což je dáno i nižším obsahem vody v ní. Z celkové tělesné vody může být stanovena tukuprostá hmota. Tukuprostá hmota obsahuje relativně vysoké množství tělesné vody, proud skrz ni prochází tedy s nízkou resistencí (Heyward, Wagner, 2004). Zastoupení tělesné vody v tukuprosté hmotě je v dospělosti relativně konstantní 73,2 %. Díky znalosti tohoto procenta je tedy možné množství tukuprosté hmoty (FFM) z celkové tělesné vody (TBW) vypočítat. 38
Při hodnocení tělesného složení pomocí této metody u dětí je nutné vycházet z úrovně hydratace odpovídající jejich charakteristikám. Množství tělesné vody je nejvyšší v dětském věku a postupně s věkem klesá, celkově se hydratace tukuprosté hmoty pohybuje mezi 61 82 % (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Pro hodnocení tělesného složení pomocí impedance byl dříve využíván střídavý proud 800 ma o frekvenci 50 khz. V současnosti je využíváno spíše multifrekvenční bioelektrické impedance, kdy je měřen stejný proud na různých úrovních frekvence od 0 do 1000 khz (Havlíčková a kol., 1999). Multifrekvenční analýzy se začalo užívat především z toho důvodu, že dříve používaná frekvence 50 khz primárně měřila extracelulární prostor a nebyla schopna proniknout buněčnými membránami. Multifrekvenční bioelektrická impedance vysílá proud o nižších i vyšších frekvencích (Obrázek 11). V nižších frekvencích (pod 10 khz) je měřen extracelulární prostor a ve vyšších frekvencích (nad 100 khz) je vysílaný proud schopen proniknout i dovnitř buněk a měřit tedy i intracelulární prostor (Hainer a kol., 2011). Obrázek 11. Schéma průchodu elektrického proudu buňkami v nízkých a vysokých frekvencích (http://www.e-inbody.com/tech/skill.html) Pro měření celkové tělesné vody bylo u některých přístrojů využito předpokladu, že tělo je jednoduchý válec. Tímto postupem se však zvyšuje procento chyby u výsledku. V současnosti je používána spíše segmentová technologie, kdy je tělo rozděleno do pěti válců na končetiny a trup (Obrázek 12). Analýza je pak prováděna 39
v každém segmentu zvlášť (www.biospace.cz). Při tomto postupu je chyba měření oproti jednoválcovému modelu výrazněji eliminována. Obrázek 12. Pětiválcový model tělesného složení (Heyward, Wagner, 2004) Při měření se proband dotýká elektrod, které vysílají elektrický proud a zároveň měří i impedanci (Ellis, 2000). Aplikace konstantn ho st davého proudu n zké intenzity vyvol v impedanci v či en proudu z vislou na frekvenci, délce vodiče, jeho konfiguraci a pr ezu. (Pařízková, Lisá, 2007) Jednotlivé přístroje pro měření bioelektrické impedance se od sebe liší především umístěním a počtem elektrod. Ke komerčnímu použití slouží především bimanuální (bipolární) nebo bipedální přístroje. Bimanuální přístroje jsou uchopitelné do rukou, proud z nich prochází pouze horní části těla (Obrázek 13). Bipedální přístroje mají často vzhled podobný osobní váze. Proud je opět měřen pouze ve spodní části těla (Obrázek 15). Tyto přístroje posléze vypočítávají i množství komponent v neměřené části, kterými neprobíhal proud. U tohoto postupu může docházet k chybám především u žen, které nemají rovnoměrné rozmístění tuku na horní i dolní polovině těla. 40
Obrázek 13. Příklad bimanuálního přístroje (Heyward, Wagner, 2004) Pro odborné využití jsou vhodnější tetrapolární impedanční analyzéry kombinující bimanuální i bipedální použití. Toto měření bývá nejčastěji prováděno ve stoje, kdy proband přímo stojí na elektrodách přístroje a do rukou uchopí zbývající elektrody, nebo vleže, kdy se elektrody lepí na pokožku měřeného (Obrázek 14). Umístění elektrod bývá ve středu metakarpálních kůstek a na zápěstí, na noze na kotníku a ve středu metatarzálních kůstek. Mezi nejznámější přístroje využívané pro tuto metodu patří InBody, Bodystat, Tanita a Omron (Hainer a kol., 2011; Pařízková, Lisá, 2007; Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006, Havlíčková a kol., 1999). Obrázek 14. Tetrapolární měření vleže (Heyward, Wagner, 2004) 41
Obrázek 15. Průběh proudu při bimanuálním a bipedálním měření (http://www.inbody.cz/pristroje-bia.php) Mezi hlavní přednosti bioelektrické impedanční analýzy patří především její časová nenáročnost, ve srovnání s ostatními metodami nízké pořizovací náklady, relativně snadná přenositelnost přístrojů a tím i snazší využití v terénu. Z hlediska probanda je metoda příjemnější, není při ní nutné narušovat jeho soukromí a je snáze použitelná i pro obézní jedince (Heyward, Wagner, 2004; Havlíčková a kol., 1999). Výsledky mohou být ovlivněny stavem hydratace, který může být příčinou chyby 2 4 %. Dále závisí na aktuální tělesné teplotě, zásobách svalového glykogenu. U bipedálních či bimanuálních přístrojů záleží i na distribuci tuku. Pokud je použit přístroj, u kterého proband přímo stojí na elektrodách, může měření znesnadnit i stav kůže na ploskách nohou (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006; Hainer a kol., 2011). Pařízková a Lisá (2007) v souvislosti s touto metodou upozorňují na nutnost striktního dodržování předepsaného postupu, aby byly zachovány standardní podmínky. Metoda není vhodná pro ženy v raném stadiu těhotenství, v premenstruační a menstruační fázi, kdy dochází k výrazným změnám v hydrataci organismu, pro osoby užívající léky ovlivňující distribuci vody a jedince s kardiostimulátory a protézami (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). 42
3.4 Tělesné komponenty Základními tělesnými komponenty jsou tuk a tukuprostá hmota. V rámci tukuprosté hmoty jsou rozlišovány i kosti, kosterní svaly a tělesná voda. Některé metody umožňují i výpočet podrobnějších údajů, jako jsou tělní minerály, proteiny, či rozdělení vody na extracelulární a intracelulární. 3.4.1 Tuk Nejčastěji zjišťovanou komponentou lidského těla je tělesný tuk. Jde o nejrozmanitější složku lidského těla, kterou je možné pomocí změn ve výživě a pohybovém režimu ovlivňovat. Jedná se především o změny v poměru příjmu a výdeje energie (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Největší část tukové tkáně tvoří tukové buňky adipocyty (Svačina a kol., 2010). Tukovou tkáň je možné rozlišit z hlediska její stavby i funkce na tzv. hnědý a bílý tuk. Hnědý tuk je v největším množství zastoupen v novorozeneckém období, kdy je ho v těle 30 40 g, poté dochází k jeho postupnému ubývání (Trojan a kol., 2003). U dospělých jej lze v malém množství nalézt mezi lopatkami, na zátylku, podél velkých cév v hrudníku a břiše atd. (Ganong, 2005). Jeho množství v dospělém věku stoupá při vystavení organismu chladu, menší množství je v těle obézních jedinců (Hainer a kol., 2011). Hnědá tuková tkáň je charakteristická především vysokou inervací. Buňky této tkáně jsou nazývány multilokulární adipocyty. Uvnitř buněk je více malých tukových kapének a mnoho mitochondrií, z čehož plyne i charakteristické zabarvení celé tkáně (Hainer a kol., 2011; Ganong, 2005). Hainer a kol. (2011) tuto tkáň označují za vývojově blízkou svalové tkáni. Hnědý tuk je typický vysokou metabolickou aktivitou, jež má význam především ve tvorbě tělesného tepla. Pokud je organismus vystaven chladu, nebo přijal nadměrné množství potravy, ze sympatických zakončení na tukových buňkách je vyplavován noradrenalin, který se následně uplatňuje při termogenezi (Hainer a kol., 2011). 43
Bílá tuková tkáň je složena z unilokulárních adipocytů částečně upevněných v síti kolagenních vláken. Jde o buňky s jednou kapénkou tuku a menším obsahem mitochondrií. Její inervace je výrazně nižší než u hnědé tkáně (Ganong, 2005; Svačina a kol., 2010). Hainer a kol. (2011) uvádějí, že inervováno je pouze 3 5 % buněk bílé tkáně. Kromě unilokulárních adipocytů jsou v bílé tukové tkáni zastoupeny také krevní cévy zajišťující zásobu těchto buněk, fibroblasty, leukocyty, makrofágy a preadipocyty (Svačina a kol., 2010). Hlavní funkcí tukové tkáně je vytvářet zásobárnu energie. Tyto zásoby z hlediska evoluce zajišťovaly hromadění tuku v obdobích, kdy byl dostatek potravy, a tím umožňovaly jedinci přežít v období kalorického nedostatku. Při současném vysokém životním standartu nedochází k obdobím hladovění, v důsledku čehož může dojít k nadměrnému ukládání tělesného tuku a tím i smrtelným komplikacím (Polák a kol., 2006). Tukové zásoby v organismu jsou ukládány ve formě triacylglycerolů v tukových kapénkách adipocytů (Hainer a kol., 2011). U dospělých jedinců při ukládání tuků nedochází k vytváření nových tukových buněk, ale pouze k jejich hypertrofii (Svačina a kol., 2010). V bílých tkáních probíhá rozpad glukózy na mastné kyseliny a syntéza zásobních tuků. Při hladovění jsou tyto tukové zásoby odbourávány a vyplavují zpět do krve mastné kyseliny (Ganong, 2005), dochází k úbytku tělesné hmotnosti, snižuje se objem adipocytů, ale také tělesných orgánů, svalů, zvyšuje se poměr extracelulární tekutiny oproti intracelulární (Nečas a kol., 2006). Druhou funkcí tukové tkáně je funkce metabolická. Produkuje řadu aktivních látek, zejména adipokiny, které mohou ovlivňovat okolní tukovou tkáň nebo jsou vyplavovány do krve a působí na kosterní svaly, játra, mozek aj. (Polák a kol., 2006). Podílí se na metabolismu ostatních tkání, inzulinové senzitivitě, řízení obsahu tuku v těle a vzniku metabolického syndromu (Hainer a kol., 2011). Tuková tkáň funguje i jako mechanická ochrana orgánů proti vnějším vlivům, zejména nárazům. Je schopná ukládat toxiny, léky a vitamíny rozpustné v tucích a vytvářet aktivní hormony z prekurzorů. Známá je i termoregulační funkce tuku daná jeho nízkou tepelnou vodivostí (Trojan a kol., 2003; Svačina a kol., 2010). Rozložení a množství tuků je výrazně závislé na pohlaví, ženy mají tuku více než muži. U průměrného neobézního mladého muže tuk tvoří 15 % tělesné hmotnosti. Za obezitu se považuje množství překračující 20 %. U žen je fyziologický obsah tukové tkáně stanoven na 23 % tělesné hmotnosti a o obezitu se jedná u množství tuku 44
nad 28 % (www.inbody.cz). Vznik obezity výrazně souvisí s věkem a množstvím aktivní tělesné hmoty, jejíž množství s přibývajícím věkem klesá. Zároveň dochází ke snižování bazálního metabolismu. Proto je s přibývajícím věkem nutné pro prevenci obezity postupně snižovat energetickou hodnotu přijímané potravy (Ganong, 2005). Ohrožení zdraví nevyplývají pouze z nadměrného nebo příliš nízkého množství tukové tkáně, ale i z jeho umístění, které výrazně ovlivňuje rizika srdečně cévních onemocnění. Tato distribuce tuku je zjistitelná pomocí použití metod DEXA, indexu centralizace nebo segmentální bioelektrické impedance (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Tvar postavy lze tedy podle umístění tukové tkáně rozdělit na androidní a gynoidní typ. Androidní typ bývá označován i jako typ jablko nebo mužský typ. Tuk je v tomto případě distribuován především v horní části těla v útrobní oblasti. Proto je tento tuk označován také jak viscerální (útrobní). Tato varianta tukové distribuce se však nevyskytuje pouze u mužů. Pro ženy je ukládání tuku v oblasti trupu charakteristické především v období menopauzy. Viscerální tuk obsahuje velké buňky rezistentní na inzulín, je metabolicky aktivnější a vyplavuje do plazmy větší množství mastných kyselin. Adrenergní receptory jsou zde zastoupeny ve vyšší hustotě. Při redukci tělesného tuku se tento tuk ztrácí rychleji než tuk podkožní. Obezita s vysokým množstvím viscerálního tuku má více zdravotních komplikací, jako jsou hypertenze, hyperfiltace v ledvinách, zvýšené riziko trombózy a dalších srdečně cévních onemocnění a diabetes mellitus. Gynoidní typ bývá často vzhledem přirovnáván k hrušce. Tento typ se vyznačuje distribucí tuku převážně v dolní části těla, zahrnuje převážně podkožní tuk. Subkutánní tuk obsahuje méně buněk senzitivních na inzulin a adrenergních receptorů. Tento typ je náchylnější na onemocnění žlučníku, páteře, cév a problémy při defekaci. Snižování množství tuku distribuovaného v hýžďové oblasti probíhá pomaleji než v abdominální oblasti (Holeček, Rokyta, Vlasák, 2007). 45
3.4.2 Tukuprostá hmota Další složkou nejčastěji zjišťovanou při studování tělesné kompozice je tukuprostá hmota. Dříve byl spíše používán termín aktivní tělesná hmota, který zahrnoval i složku esenciálních lipidů. Protože bylo velmi složité odlišit tyto lipidy od neesenciálních, začalo se používat termínu tukuprostá hmota, která je definována jako rozdíl všech tkání a tělesného tuku. Je tvořena ze 60 % svalstvem, 25 % opěrnými a pojivovými tkáněmi a 15 % tvoří hmotnost vnitřních orgánů (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). 3.4.3 Kosterní svaly Základní vlastností kosterních svalů je schopnost vědomé kontrakce a relaxace, čímž je umožněn pohyb (Trojan a kol., 2003). Tvoří největší zásobu glykogenu v těle, probíhá v nich metabolismus aminokyselin a při nedostatku energie z potravy se stávají zdrojem proteinů (Hainer a kol., 2011). Svačina a kol. (2010) zmiňují i jejich význam pro dýchání a udržování tělesného tvaru. Kosterní svalstvo u dospělých mužů zaujímá přibližně 40 % tělesné hmotnosti, narůstají nejvíce od 15 do 17 let, kdy svůj objem až zdvojnásobí. Až do 40 let je jich udržováno relativně stálé množství a pak následuje pokles. Ženy na svalech nejvíce mohutní mez 13 a 15 lety, dochází k nárůstu až o 50 %, pokles svalové tkáně je u nich patrný až po 60. roce. Průměrně kosterní svaly tvoří 30 % hmotnosti žen (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Množství ale i kvalita svalové tkáně jsou především ovlivněny pohybovou aktivitou, nejvyšších hodnot bývá dosahováno u jedinců věnujících se silovým sportům. Velký vliv na svalovou tkáň mají také genetické a nutriční faktory (Svačina a kol., 2010). Během tělesného pohybu je vysoce aktivován energetický metabolismus ve svalech, dochází k jeho zvýšení až o 95 % a působí i několik hodin po pohybu (Hainer a kol., 2011; Svačina a kol., 2010). Pokud je pohybová aktivita omezena, dochází k úbytku bílkovin a tím i svalové tkáně. K úbytku svalové i tukové tkáně dochází také při omezení energetického příjmu bez pohybové aktivity. Jestliže je však 46
energetický příjem jedince omezen, ale zachováno dostatečné množství pohybové aktivity, dochází k čerpání energie převážně z tukové tkáně (Svačina a kol., 2010). Z hlediska funkce bývají rozlišovány 2 typy svalových vláken. Typ I. zahrnuje vlákna červená o malé síle a nízké unavitelnosti. Využívají převážně aerobního metabolismu a jsou přizpůsobené dlouhotrvající práci o nízké intenzitě. Jsou zahrnuty převážně ve svalech nutných pro vzpřímený postoj. Vlákna II. typu jsou označována také jako bílá. Jsou schopná pracovat o vysoké rychlosti a síle, ale po krátkou dobu. Vykonávají i jemné precizní pohyby. Energii získávají především prostřednictvím anaerobní glykolýzy, kdy dochází k uvolňování kyseliny mléčné (Ganong, 2005). Někdy je rozlišována i další varianta II. typu vláken. Jde o rychlá vlákna o střední síle, která se mohou přizpůsobit aerobní i anaerobní glykolýze a jsou málo odolná vůči únavě. Tyto druhy vláken jsou různě zastoupeny v různých svalech. Žádný sval není tvořen pouze jedním z těchto typů. Zastoupení vláken v jednotlivých svalech se může v závislosti na zdravotním stavu různě měnit (Svačina a kol., 2010). 3.4.4 Kosti Kostra zaujímá 15 20 % tělesné hmotnosti, z toho 80 % tvoří kompaktní kost a zbylá procenta tvoří kost trámčitá. Kosti jsou tvořeny organickou složkou matrix, buňkami a anorganickými minerály. Organická složka se skládá z kolagenu, nekolagenních bílkovin a proteoglykanů. Anorganické minerály představují 2/3 hmotnosti kosti. Obsahují především sloučeniny vápníku, fosforu, uhličitany, sodík a hořčík. Kosti a zuby zahrnují 99 % veškerého vápníku v těle (Svačina a kol., 2010). V rámci zjišťování tělesného složení bývají měřeny celkové i kostní minerály. Pokud jich je nedostatek, má jedinec vyšší riziko artritidy, osteoporózy a zlomenin (www.inbody.cz). 47
3.4.5 Voda Tělesná voda se podílí na tělesné hmotnosti mužů 62 % a 53 % u žen, u obézních osob zastupuje pouze 45 % tělesné hmotnosti z důvodu nízkého obsahu vody v tukové tkáni (Svačina a kol., 2010). Voda tvoří značnou část krve, ledvin a kůže, nejméně je obsažená v kostech a tuku. Voda bývá podle umístění rozdělována na intracelulární a extracelulární (Rokyta a kol., 2000). Intracelulární tekutina je součástí všech buněk v lidském těle, ale množství jejího obsahu se v různých buňkách velmi liší. Představuje asi 40 % tělesné hmotnosti. Extracelulární tekutina zastupuje zbylých 20 % hmotnosti. Je charakteristická rychlejšími změnami v jejím složení i množství. Lze ji rozdělit na intravazální a intersticiální tekutinu. Intravazální voda je tvořena plazmou probíhající v mízních a krevních cévách. Zastupuje přibližně 5 % tělesné hmotnosti. Zbylých 15 % tvoří intersticiální tekutina, tkáňový mok uložený v mezibuněčném prostoru, který se významně podílí na udržování homeostázy organismu (Svačina a kol., 2010). Pokud je množství intersticiální tekutiny zvýšené, dochází ke tvorbě otoků (Nečas a kol., 2006). Extracelulární tekutina je z 94 % tvořena vodou a zbylých 6 % tvoří organické a anorganické látky. Odlišné je zastoupení těchto tekutin v těle žen z důvodu vyššího množství tuku v oblasti prsou a okolí ledvin. 32 % tvoří intracelulární tekutina a 21 % extracelulární (Rokyta a kol., 2000). Zvláštní kategorii tvoří transcelulární tekutina. Rokyta a kol. (2000) ji označují za extracelulární tekutinu se speciálními funkcemi. Jedná se o mozkomíšní mok, synoviální tekutinu v kloubech, sekrety v trávicím ústrojí, abdominální a pleurální dutině, nitrooční tekutinu. 48
3.5 Obezita Ačkoliv obezita nebyla dříve pokládána za chorobu, v současnosti bývá označována jako třetí nejrozšířenější choroba ve vyspělých zemích. Svačina a Bretšnajdrová (2008) uvádějí, že v České republice je nadváhou nebo obezitou postižena polovina obyvatel. I přes to ji stále mnoho lidí nepokládá za vážnou nemoc a ne zcela si uvědomují rizika, která z ní vyplývají. Obezita je charakterizována jako nadměrné ukládání tuků v organismu, lze ji tedy diagnostikovat i podle metod pro zjištění tělesného složení (Svačina, Bretšnajdrová, 2008). Za častou příčinu obezity bývá považována výživa, především nadměrný příjem energie často v kombinaci s nízkým výdejem. Může se jednat ale i o konzumaci živin v nesprávném poměru. Potrava by se měla ideálně z 50 % skládat ze sacharidů, ze 20-35 % by měla být tvořena tuky a z 15 20 % bílkovinami (Vítek, 2008). Na vzniku se může podílet přílišná konzumace tuků, sacharidů, ale i alkoholu, zvýšený příjem bílkovin se na vzniku obezity většinou nepodílí (Hainer a kol., 2011). Pařízková a Lisá (2007) v této problematice zmiňují především nízký příjem vitamínů, polysacharidů a vlákniny a upozorňují na zvýšenou konzumaci jednoduchých sacharidů, jako jsou cukry, a tuků obsahujících převážně nasycené mastné kyseliny. Problémem se stává i rozvržení jídla během celého dne, vynechávání snídaní a naopak přejídání ve večerních hodinách. Dalším faktorem vzniku je nízký výdej energie, především nedostatek pohybové aktivity. Pařízková a Lisá (2007) v této souvislosti vidí příčinu především v usnadnění dopravy a nedostatku míst pro sportovní aktivity. Na vzniku obezity se mohou podílet i určité genetické predispozice, k jejichž aktivaci dochází především působením nesprávné životosprávy (Vítek, 2008). Dále může být vznik obezity podpořen řadou faktorů, jako jsou stáří jedince, pohlaví, nízké vzdělání a příjem, manželství, mateřství, špatné stravovací zvyklosti v rodině, některé léky, hormonální antikoncepce, nízká porodní váha jedince, stres a nedostatek spánku. Bývá s ní spojováno i stravování v restauracích a zvětšování porcí jídla v nich, kvalita těchto jídel a především propagace a dostupnost nezdravých potravin a receptů. Určitý vliv je připisován i střevní mikroflóře, způsobu trávení volného času, tělesné výšce a virovým infekcím. Proti obezitě naopak může do určité 49
míry působit kojení v dětském věku, ale i kouření, které zvyšuje energetický výdej (Vítek, 2008; Svačina, Bretšnajdrová, 2008; Pařízková, Lisá, 2007). Pařízková a Lisá (2007) zmiňují kromě zjevné obezity i obezitu skrytou, která je charakteristická normální hmotností a zvýšeným podílem tuku v organismu ve srovnání s ostatními komponenty. Dále je podle distribuce tukové tkáně rozlišována androidní a gynoidní obezita (viz kapitola tělesný tuk) lišící se mimo jiné obsahem útrobního a podkožního tuku. Vyšší obsah útrobního tuku je spojován s vyšším nebezpečím metabolických komplikací (Svačina, Bretšnajdrová, 2008). Obezita je provázena řadou zdravotních rizik, která stoupají již ve fázi nadváhy. Svačina a Bretšnajdrová (2008) tyto komplikace rozdělují na mechanické a metabolické. Mechanické komplikace souvisí především s vysokou hmotností jedince. Jedná se především o bolesti páteře a kloubů, ploché nohy, dušnost, spánková apnoe. Obézním hrozí i horší rekonvalescence po úrazech, operacích, či porodu. Jako metabolická komplikace bývá označován především Reavenův metabolický syndrom. Jde o soubor několika symptomů vznikajících na základě inzulinové resistence a zvýšené sekreci adrenalinu a noradrenalinu. Souvisí se zvýšeným krevním tlakem, zvýšenou glykemií, zvýšenou hladinou triglyceridů a nízkou hladinou HDL cholesterolu v krvi. Jedinec s metabolickým syndromem je charakterizován obvodem pasu nad 94 cm u mužů a 80 cm u žen a přítomností alespoň dvou z výše uvedených příznaků (Svačina, Bretšnajdrová, 2008; Vítek, 2008). Lidé trpící obezitou jsou ohroženi i celou řadou dalších nemocí, jako jsou především tvorba karcinomů, tvorba trombů, ateroskleróza, dna, žlučové kameny a koliky, ischemická choroba srdeční, ischemická nemoc dolních končetin, mozková mrtvice, refluxní choroba jícnu a žaludku, steatóza jater, zácpa, chronické selhání ledvin, Alzheimerova demence, astma, neplodnost, u těhotných riziko poporodního krvácení, předčasného porodu, těhotenského diabetu a mnoho dalších. S obezitou souvisí i řada psychosociálních problémů, nedostatek sebevědomí, deprese, rozvoj neuróz a společenská diskriminace (Svačina, Bretšnajdrová, 2008; Hainer a kol., 2011; Vítek, 2008). Základem prevence i léčby obezity je zabr nit vlivu v ech faktor, které ji mohou zp sobit (Pařízková, Lisá, 2007). V léčbě se uplatňuje především úprava stravovacích a pohybových návyků spolu s kognitivně behaviorální terapií a péčí psychologa. Ve smyslu výživy jde především o snahu snížit energetický příjem potravy při dodržení správných nutričních hodnot. Pohyb snižuje riziko metabolických 50
komplikací a napomáhá odbourávat tukovou tkáň, zvyšuje energetický výdej organismu. Při kognitivně behaviorální terapii se jedinec učí správnému vztahu k jídlu a pohybu, podporovat svou vůli a umět se kontrolovat, zvládat své emoce. Při selhání komplexní terapie je možné využít i farmakoterapii a v poslední řadě absolvovat i chirurgický zákrok. Léky používané k léčbě obezity mohou účinkovat ve formě zvýšení energetického výdeje, mohou v CNS vyvolávat pocit nasycení anebo zabraňovat vstřebávání tuků v organismu. V chirurgické terapii se uplatňují metody způsobující zmenšování objemu žaludku, omezení vstřebávání látek z potravy nebo kombinace těchto metod (Hainer a kol., 2011). 51
4 METODIKA PRÁCE 4.1 Charakteristika zkoumaného souboru Měření tělesného složení bylo uskutečněno v průběhu výzkumu Somatický stav a životní styl studentů učitelství Pedagogické fakulty UP realizovaného v rámci studentské grantové soutěže Univerzity Palackého (číslo projektu PdF_2010_025). Měření se zúčastnilo celkem 305 probandů, z toho 35 mužů a 270 žen. Probandi byli studenty oboru učitelství, průměrný věk mužů byl 22,03 roků a žen 20,85 roků. Zastoupení probandů v jednotlivých věkových skupinách je uvedeno v tabulce 10. Tabulka 10. Věk probandů Věk Muži Ženy n % n % 19 5 14,29 75 27,78 20 3 8,57 55 20,37 21 4 11,43 48 17,78 22 6 17,14 50 18,52 23 11 31,43 20 7,40 24 4 11,43 15 5,56 25 1 2,86 6 2,22 26 1 2,86 1 0,37 Celkem 35 100 270 100 52
4.2 Organizace výzkumu Výzkum byl realizován v říjnu a listopadu 2010. Měření probíhalo v dopoledních hodinách v laboratoři Relax umístěné v suterénu budovy Pedagogické fakulty. O probíhajícím měření studenty informovali členové realizačního týmu a vyučující, studenti se mohli zúčastnit dobrovolně. Měření jednotlivých tělesných komponent probíhalo pomocí metody bioelektrické impedanční analýzy na přístroji InBody 720. Před měřením byli probandi podrobně seznámeni se zásadami pro správné měření odpovídajícím pokynům výrobce přístroje. Probandům byla nejprve změřena tělesná výška a tento údaj byl spolu s údajem o věku a pohlaví probanda zaznamenán do softwaru přístroje. Po změření byl probandům vytisknut záznamní list s jejich hodnotami a podány informace o jejich tělesném složení. Přístroj i antropometrické vybavení bylo zapůjčeno od Katedry antropologie a zdravovědy. 4.2.1 Antropometrické měření tělesná výška Tělesná výška je měřena pomocí antropometru s přesností na 0,1 cm. Je definována jako vertikální vzdálenost bodu vertex od podložky. Proband stojí ve vzpřímeném postoji na pevné podložce zády u stěny a hlavu má ve frankfurtské horizontále. Paty, hýždě i lopatky se dotýkají stěny, špičky nohou jsou u sebe. Antropometr je postaven kolmo k zemi ke špičkám probanda. Jezdec s jehlou antropometru je posouván směrem dolů, dokud se nedotkne bodu vertex. Následně je ze stupnice odečtena tělesná výška. 53
4.2.2 Hodnocení tělesného složení pomocí BIA Tělesná hmotnost a množství jednotlivých tělesných komponent bylo měřeno pomocí přístroje InBody 720. Tento přístroj je charakteristický vysokou přesností výsledků, měření je velmi rychlé, bezpečné, lehce proveditelné a nenarušuje soukromí probandů. Během měření prochází tělem probandů v bezpečné míře střídavý proud a je spočítána impedance. Na základě tohoto údaje je možné zjistit celkové množství vody v těle. Z celkové tělesné vody je možné vypočítat množství tukuprosté hmoty za použití poznatku, že v tukuprosté hmotě je tělesná voda zastoupena v konstantním množství 73,2 %. Rozdílem tělesné hmotnosti a množství tukuprosté hmoty je možné získat údaj o množství tělesného tuku. InBody 720 vysílá proud o několika frekvencích: 5, 50, 250, 500 a 1000 khz. Frekvence pod 50 khz procházejí pouze extracelulárním prostorem a nad 200 khz i prostorem intracelulárním. Díky tomu je možné stanovit množství intracelulární i extracelulární vody. Impedance je měřena v jednotlivých tělesných segmentech trupu, nohách a rukách, tělo je rozděleno do pěti válců. Na rozdíl od ostatních přístrojů využívajících jednoválcového modelu, je tato metoda mnohem přesnější a nedochází k ovlivňování segmentů mezi sebou. Analýzu je nutné provádět za dodržení několika podmínek. Před testem není vhodné cvičit, sprchovat se nebo saunovat, protože pocení může ovlivnit výsledky. Měření by se rovněž nemělo provádět u žen během menstruace, kdy mohou být vlivem zadržování vody v těle způsobeny nepřesnosti. Měření je vhodné provádět při pokojové teplotě. Probandi by měli být na lačno nebo alespoň minimálně 2 hodiny od posledního jídla a před měřením použít toaletu (www.biospace.cz, www.inbody.cz). Před měřením je do přístroje vložen údaj o tělesné výšce, pohlaví a věku. Probandi jsou měřeni bez ponožek a jen v lehkém oblečení s vyprázdněnými kapsami a sundanými šperky. Proband je na přístroji ve vzpřímeném postoji. Plosky nohou se dotýkají elektrod, paty jsou umístěny na zadních elektrodách. Po stoupnutí na přístroj je proband zvážen a hmotnost zaznamenána do softwaru přístroje. Po té lze uchopit rukojeti, palec se dotýká horní elektrody a zbývající prsty se dotýkají elektrody na spodní části rukojeti. Lokty jsou mírně oddáleny od trupu (Obrázek 16). 54
Obrázek 16. Správný postoj při měření na InBody 720 2 InBody 720 analyzuje tělo na 4 základní komponenty tělesnou vodu, tuk, bílkoviny a minerály. Při měření tělesné vody je možné rozlišit mimobuněčnou (ECW) a vnitrobuněčnou (ICW) vodu. Údaje jsou měřeny v litrech. Ideální poměr mezi ICW a ECW je 3:2. Pokud je množství ECW vyšší, dochází k otokům, což může naznačovat onemocnění jater, ledvin, špatný stav výživy nebo zánětlivá onemocnění (www.biospace.cz). Množství proteinů i minerálů je měřeno v kg. Proteiny jsou spolu s nekosterními minerály a tělesnou vodou součástí měkké beztukové hmoty. Celkové množství minerálů je z 80 % tvořeno kostními minerály. Pokud je celkové množství minerálů nižší než 3,5 % tělesné hmotnosti, zvyšuje se riziko zlomenin, osteoporózy a artritidy. InBody 720 dále umožňuje analyzovat množství tělesného tuku a kosterního svalstva (v kg). Stanoví normu, ideální množství jednotlivých tělesných komponent vzhledem k hmotnosti, pohlaví a věku jedince, z této normy je stanoveno normální rozmezí pro danou osobu, což umožňuje snadné zhodnocení výsledků. Jako normální 2 http://www.inshape-sports.de/uploads/pics/inbody-geislingen-goeppingen-koerperfettmessung.jpg 55
rozsah kosterních svalů je určeno 90 110 % ideálního množství kosterního svalstva a 80 160 % tělesného tuku (www.inbody.cz). Z údajů o tělesné výšce a hmotnosti je vypočítán Body Mass index a vyhodnocován podle norem WHO (Tabulka 11). Přístroj slouží i pro stanovení WHR indexu, tedy poměru mezi obvodem pasu a obvodu boků. Muži s WHR indexem nad 0,90 a ženy nad 0,85 jsou považováni za obézní (www.inbody.cz). Tabulka 11. Kategorie BMI podle norem WHO (Hainer a kol., 2011) BMI Kategorie pod 18,49 Podváha 18,50 24,99 Normální rozmezí 25,00 29,99 Nadváha (preobézní stav) nad 30,00 Obezita Na základě regresních rovnic vycházejících z metody CT je možné vypočítat i oblast vnitřního tuku (v cm 2 ). Udává průřezovou oblast tělesného tuku na úrovni čtvrtého a pátého bederního obratle. Oblast vyšší než 100 cm 2 značí zvýšené riziko metabolických komplikací obezity. Z údaje o množství tělesného tuku a tělesné hmotnosti lze spočítat i procento tuku v těle. Za fyziologických podmínek je v mužském těle 10 20 % tělesného tuku a v ženském těle 18 28 % tuku. Vyšší hodnoty naznačují obezitu jedince (www.inbody.cz). 56
4.3 Statistické zpracování dat Naměřené hodnoty byly zpracovány pomocí softwaru Lookin Body a následně převedeny do programu Microsoft Excel 2007. V tomto programu byly zjištěny i základní statistické charakteristiky: aritmetický průměr ( ), směrodatná odchylka (s), maximální hodnota (x max ), minimální hodnota (x min ), variační šíře (R), variační koeficient (V) a normalizační index (N i ). Statistické charakteristiky byly počítány podle Hendla (2006) a podle Chrásky (1998). Aritmetický průměr je součet všech hodnot vydělený jejich počtem. - aritmetick pr m r n - četnost x i - hodnota hodnoceného souboru Směrodatná odchylka vyjadřuje míru variability od středních hodnot (průměru), tedy to jak se od sebe jednotlivé hodnoty liší. s - sm rodatn odchylka - aritmetick pr m r n - četnost x i - hodnota hodnoceného souboru Variační rozpětí je rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší naměřenou hodnotou. x min - nejni nam en hodnota x max - nejvy nam en hodnota R - variačn rozp t 57
Variační koeficient slouží k vyjádření, kolik procent z průměru tvoří směrodatná odchylka (Hendl, 2006; Chráska, 1998). V - variačn koeficient s - sm rodatn odchylka - aritmetick pr m r Normalizační index slouží k porovnání znaků mezi sebou. Určuje, o kolik se liší konkrétní hodnota od průměru referenčního souboru. Výsledek je v jednotkách směrodatné odchylky. Hodnota normalizačního indexu nižší než 1,5 je označována jako vysoce podprůměrná, - 1,5 až - 0,75 jako podprůměrná, - 0,75 až 0,75 průměrná, 0,75 1,5 nadprůměrná a nad 1,5 směrodatné odchylky vysoce nadprůměrná (Bláha a kol., 1990). - pr m r hodnoceného souboru - pr m r referenčn ho souboru s sm rodatn odchylka N i normalizačn index 58
5 VÝSLEDKY Sledovaný soubor tvořilo 270 žen a 35 mužů. Probandi byli změřeni pomocí přístroje InBody 720. V tabulce 12 jsou uvedeny základní statistické údaje o složení těla mužů a žen. Průměrná tělesná výška žen činí 166,62 cm a mužů 179,41 cm. V komparaci s průměrnými výsledky Bláhy et al. (1986), které činí 165,5 cm u žen a 177,6 cm u mužů, jsou naměřené hodnoty žen o 1,12 cm větší. Muži dosahují tělesné výšky vyšší o 1,81 cm. Tělesná výška žen je více variabilní než výška mužů, pohybuje se v rozmezí od 150 cm do 187 cm. Muži měřili od 169,50 cm do 194,70 cm. Hmotnost žen se pohybuje od 37,81 kg do 124,78 kg, průměrná hmotnost je 62,16 kg (Tabulka 12). Z toho vyplývá, že nejvyšší naměřená hmotnost (124,78 kg) je dvojnásobkem průměrné hodnoty souboru (62,16 kg) a více než trojnásobná než nejnižší naměřená hmotnost (37,81 kg). Variační šíře žen dosahuje hodnoty 86,97 kg. Průměrná hmotnost mužů činí 77,61 kg, naměřená hmotnost je v rozmezí 60,87 123,47 kg. Pokud porovnáme naměřené výsledky s výzkumy Bláhy et al. (1986), kdy hmotnost žen dosahovala 59,3 kg a hmotnost mužů 75 kg, vychází průměrná hmotnost žen o 2,86 kg vyšší než referenční hodnoty a hmotnost mužů vyšší o 2,61 kg. Průměrné BMI žen je 22,37 kg/m 2 a mužů 24,12 kg/m 2. Ve srovnání s normami dle WHO se průměrné BMI mužů blíží horní hranici fyziologického rozmezí BMI. Při posouzení probandů podle klasifikace WHO se v normálním rozmezí BMI 18,50 24,99 kg/m 2 nachází 214 žen (79,26 %) a 25 mužů (71,43 %). V pásmu podváhy je zahrnuto 15 žen (5,56 %). Do pásma nadváhy bylo zařazeno 35 žen (12,96 %) a 8 mužů (22,86 %). Obezitou trpí 6 žen (2,22 %) a 2 muži (5,71 %). Zastoupení jednotlivých pásem BMI je patrné z grafu 1. Graf 1. Zastoupení mužů a žen v jednotlivých pásmech BMI podle WHO % 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 BMI pod 18,49 BMI 18,50-24,99 BMI 25,00-29,99 BMI nad 30,00 Ženy Muži 59
Průměrné hodnoty WHR indexu (Tabulka 12) se rovněž pohybují v normálním rozmezí, u žen dosahuje hodnoty 0,80 a u mužů 0,84. Ve srovnání s normálním rozmezím WHR indexu, které činí 0,75 0,85 pro ženy a 0,80 0,90 pro muže, měli 1 žena a 1 muž výsledné hodnoty pod spodní hranicí tohoto rozmezí a 13 (4,81 %) žen a 2 muži (5,71 %) WHR index nad horní hranicí normálního rozmezí. Vyšší hodnota poměru pasu a boků znamená androidní typ obezity a s ním spojené riziko metabolického syndromu. Ve srovnání hodnot žen s WHR mužů (Graf 2) dosahuje WHR index žen podprůměrných hodnot (N i = -1,02 s). Co se týče tělesného složení, ženské tělo obsahuje průměrně 44,73 kg tukuprosté hmoty, což je 72,56 % z celkové tělesné hmotnosti. Množství tukuprosté hmoty mužů odpovídá 62,93 kg (82,19 % tělesné hmotnosti). Hmotnost tukuprosté hmoty zahrnuje množství tělesné vody (intracelulární a extracelulární vody), proteinů a minerálů. Průměrný objem intracelulární vody (ICW) činí 20,33 l (32,98 %) pro ženy a 28,98 l (37,86 %) pro muže (Tabulka 12). Pokud srovnáme výsledné hodnoty ICW s normálním rozmezím stanoveném pomocí InBody 720, dosahuje objem ICW 47 žen (17,4 %) hodnot nižších, než je vypočtené rozmezí, a 7 mužů (20 %) a 15 žen (5,56 %) hodnot vyšších. Srovnání žen s muži v grafu 2 ukazuje, že hodnoty jsou vysoce podprůměrné (N i = -3,49 s). Výsledný průměr extracelulární vody v tabulce 12 (ECW) dosahuje u žen hodnoty 12,44 l (20,18 % tělesné hmotnosti) a u mužů 17,15 l (22,39 %). Vycházíme-li z norem, stanovených prostřednictvím InBody 720, nadměrné množství ECW mělo 14 žen (5,19 %) a 5 mužů (14,29 %). Rokyta a kol. (2000) uvádějí, že množství ICW u žen zastupuje 32 % a ECW 21 % tělesné hmotnosti. Hodnoty ICW pro muže dosahují 40 % tělesné hmotnosti a ECW 20 % hmotnosti. Naměřené hodnoty žen jsou velmi blízké hodnotám uvedeným v literatuře, výsledky ICW mužů jsou o 2,14 % nižší a výsledky ECW jsou vyšší o 2,39 %. Naměřené hodnoty z tabulky 12 ukazují, že celková tělesná voda zastupuje 53,16 % tělesné hmotnosti žen a 60,25 % hmotnosti mužů. Svačina a kol. (2010) uvádí zastoupení tělesné vody u žen 53 % a u mužů 62 %. Průměrné procento tělesné vody žen tedy odpovídá zmíněným hodnotám, naměřené množství vody u mužů je nižší. Rozdílné zastoupení tělesné vody u mužů a žen souvisí s vyšším množstvím tukuprosté hmoty u mužů, která je mnohem bohatší na obsah vody než tkáň tuková, která se u žen vyskytuje ve větším množství. 60
Průměrná hmotnost proteinů v těle žen je 8,79 kg, tedy 14,26 % (Tabulka 12). Obsah minerálů v těle mužů je 12,53 kg, 16,37 %. Minerály tvoří 5,14 % hmotnosti žen (3,17 kg) a 5,57 % hmotnosti mužů (4,28 kg). Podle manuálu InBody by mělo být 80 % všech minerálů v těle zastoupeno minerály kosterními. Kosterní minerály zahrnují 83,07 % veškerých minerálů žen a 82,20 % minerálů mužů. Zastupují 4,27 % tělesné hmotnosti žen a 4,56 % tělesné hmotnosti mužů. Výsledky odpovídají hodnotám podle Riegerové, Přidalové a Ulbichové (2006), které uvádějí, že kostní minerály u dospělých jedinců tvoří 4 5 % tělesné hmotnosti. Podle údajů z tabulky 12 zastupují kosterní svaly celkem 39,72 % tělesné hmotnosti žen (24,51 kg) a 46,76 % hmotnosti mužů (35,80 kg). Riegerová, Přidalová a Ulbrichová (2006) uvádějí množství kosterního svalstva 30 % u žen a 40 % u mužů. V komparaci s těmito údaji, jsou naměřené hodnoty obou pohlaví vyšší. Ve srovnání s normálním rozmezím stanoveným přístrojem InBody má 55 žen (20,37 %) množství svalů nižší, 9 mužů (25,71 %) a 18 žen (6,67 %) se ocitají nad horní hranicí. Zkoumané ženy měly průměrně 27,44 % tělesného tuku (17,43 kg), muži 17,82 % (14,67 kg). Ve srovnání s normálním rozmezím procent tělesného tuku pro ženy, jenž činí 18 28 %, je 12 žen (4,44 %) hodnoceno jako s nízkým procentem tělesného tuku, 145 žen (53,70 %) se nachází ve fyziologickém rozmezí a 113 žen (41,85 %) má nadměrné množství tuku v těle. Nejnižší naměřená hodnota procent tělesného tuku činila 12,14 % tělesné hmotnosti a nejvyšší 50,45 % (Tabulka 12). Vycházíme-li z normálního rozmezí množství tělesného tuku pro muže 10-20 % hmotnosti, mají 4 muži (11,43 %) nízký obsah tuku, 21 mužů (60 %) normální množství a 10 mužů (28,57 %) nadměrné množství tuku v těle. Výsledky se pohybovaly v rozmezí 6,75 % a 44,81 % tělesné hmotnosti mužů. Průřezová oblast viscerálního tuku u žen dosahuje průměrných hodnot 47,98 cm 2. Nad hranicí 100 cm 2, která značí viscerální typ obezity, byly výsledky 4 mužů (11,43 %) a 10 žen (3,70 %). Nejvyšší naměřená oblast útrobního tuku byla 196,36 cm 2. Tato hodnota činí téměř dvojnásobek horní hranice fyziologického rozmezí. Pokud srovnáme hodnoty jednotlivých charakteristik žen s muži, jsou hodnoty tělesné výšky, ICW, ECW, TBW, proteinů, minerálů, kosterních minerálů, tukuprosté hmoty i kosterního svalstva vysoce podprůměrné. Hodnota WHR indexu i tělesné hmotnosti je podprůměrná, hodnota BMI, tělesného a viscerálního tuku je průměrná a údaj o procentu tělesného tuku je nadprůměrný (Graf 2). Muži mají celkově vyšší 61
množství tukuprosté hmoty, s čímž souvisí i vyšší množství kosterních svalů, tedy i tělesné vody a proteinů. Vyznačují se i vyšší robusticitou kostry a tedy i vyšším množstvím minerálů. Graf 2. Porovnání somatických charakteristik žen s muži pomocí normalizačního indexu N i 1,50 0,75 0,00-0,75-1,50-2,25-3,00-3,75 62
Tabulka 12. Základní statistické charakteristiky tělesného složení pro jednotlivá pohlaví Parametr Ženy (n = 270) Muži (n = 35) s x min x max R V s x min x max R V Tělesná výška (cm) 166,62 6,28 150,00 187,00 37,00 3,77 179,41 5,82 169,50 194,70 25,20 3,24-2,20 Hmotnost (kg) 62,16 9,83 37,81 124,78 86,97 15,82 77,61 12,73 60,87 123,47 62,60 16,41-1,21 Intracelulární voda (l) 20,33 2,42 14,80 32,30 17,50 11,91 28,98 2,48 24,60 35,60 11,00 8,56-3,49 Extracelulární voda (l) 12,44 1,48 9,20 19,50 10,30 11,94 17,15 1,60 14,50 21,50 7,00 9,34-2,94 Celková tělesná voda (l) 32,77 3,89 24,20 51,80 27,60 11,88 46,13 4,06 39,20 57,10 17,90 8,80-3,29 Proteiny (kg) 8,79 1,05 6,40 14,00 7,60 11,92 12,53 1,07 10,60 15,40 4,80 8,54-3,49 Minerály (kg) 3,17 0,39 2,20 5,45 3,25 12,35 4,28 0,43 3,44 5,31 1,87 9,97-2,58 Kosterní minerály (kg) 2,64 0,33 1,85 4,51 2,66 12,44 3,52 0,37 2,84 4,44 1,60 10,48-2,39 Měkká beztuková hmota (kg) 42,09 5,00 31,00 66,60 35,60 11,89 59,41 5,19 50,50 73,50 23,00 8,74-3,34 Tukuprostá hmota (kg) 44,73 5,32 33,00 71,20 38,20 11,89 62,93 5,54 53,30 77,80 24,50 8,80-3,29 Kosterní svalstvo (kg) 24,51 3,16 17,26 40,17 22,91 12,89 35,80 3,23 30,12 44,48 14,36 9,02-3,50 Tělesný tuk (kg) 17,43 6,40 4,60 53,60 49,00 36,73 14,67 9,96 5,60 55,40 49,80 67,87 0,28 Procento tělesného tuku (%) 27,44 6,22 12,14 50,45 38,31 22,66 17,82 7,97 6,75 44,81 38,06 44,72 1,21 Oblast útrobního tuku (cm 2 ) 47,98 23,28 5,01 187,30 182,29 48,52 64,70 37,20 23,92 196,36 172,44 57,50-0,45 WHR index 0,80 0,03 0,74 0,97 0,23 3,77 0,84 0,04 0,78 0,97 0,19 4,99-1,02 BMI (kg/m 2 ) 22,37 3,12 14,49 39,73 25,24 13,96 24,12 3,86 19,08 36,43 17,35 15,99-0,45 Vysv tlivky: pr m r R variačn e s sm rodatn odchylka V variačn koeficient x min nejni nam en hodnota N i normalizačn index x max nejvy nam en hodnota N i 63
Jak můžeme vidět v tabulce 13, tělesná hmotnost mužů i žen stoupá se vzrůstajícím BMI. Ve srovnání žen s muži, jsou ženy ve všech pásmech hodnoceny jako vysoce podprůměrné. Se zvyšujícím BMI však tento rozdíl mírně klesá. Hodnoty procent tělesného tuku se se vzrůstajícím BMI rovněž zvyšují (Tabulka 14). Nejvyšší hodnota tělesného tuku v normálním rozmezí BMI je 39,08 %, oproti tomu v pásmu nadváhy činí nejnižší hodnota 23,50 %. Z těchto údajů vidíme, že BMI u všech jedinců dostatečně nevypovídá o tělesném složení. V normálním pásmu se mohou nacházet jedinci obézní a v pásmu nadváhy jedinci s normálním množstvím tuku. Zajímavá je rovněž nejvyšší hodnota tělesného tuku v pásmu podváhy, jež dosahuje 29,04 %. Ve srovnání s normou je již jedinec klasifikován jako obézní, i přes to, že jeho BMI se nachází v rozsahu podprůměrných hodnot. U mužů nejsou rozdíly nejvyšších a nejnižších hodnot v jednotlivých pásmech tak markantní jako u žen. Ve shodných pásmech BMI dosahuje procento tuku mužů nižších hodnot než u žen. Parametry žen jsou ve srovnání s muži v normálním pásmu i pásmu nadváhy výrazně nadprůměrné, u obézních jedinců průměrné. Oblast útrobního tuku se vzrůstajícím BMI opět vykazuje zvyšující se tendenci (Tabulka 15). Muži mají ve všech pásmech BMI vyšší oblast viscerálního tuku než ženy. To souvisí s častější distribucí tuku v oblasti břicha u mužů, než u žen, kde převládá distribuce v oblasti hýždí. Nad hranicí 100 cm 2 se nacházely 4 ženy a 2 muži z pásma BMI 25,00 29,99 kg/m 2 a všichni muži i ženy s BMI nad 30,00 kg/m 2. Nejnižší oblast viscerálního tuku u žen je 5,01 cm 2 (BMI 18,99 kg/m 2 ) a u mužů 23,92 cm 2 (BMI 19,08 kg/m 2 ). Nejvyšší výsledky tohoto parametru dosahují hodnot 187,30 cm 2 u žen (při BMI 36,42 kg/m 2 ) a 196,36 cm 2 u mužů (při BMI 36,43 kg/m 2 ). Se vzrůstajícím BMI se zvyšují i rozdíly jednotlivých hodnot. Zatímco v normálním rozmezí jsou hodnoty žen ve srovnání s muži průměrné, v pásmu nadváhy jsou již podprůměrné a v pásmu obezity vysoce pod průměrem. 64
Tabulka 13. Základní statistické charakteristiky tělesné hmotnosti mužů a žen v pásmech BMI (kg) Ženy (n = 270) Muži (n = 35) BMI BMI Hmotnost BMI Hmotnost N i n (kg/m 2 n ) s x (kg/m 2 min x max R V ) s x min x max R V pod 18,49 15 17,72 47,70 4,23 37,81 53,97 16,16 8,86 - - - - - - - - - 18,50-24,99 216 21,64 60,39 5,91 47,10 77,76 30,66 9,79 25 22,18 72,13 6,63 60,87 83,48 22,61 9,19-1,77 25,00-29,99 35 26,77 72,91 6,16 61,83 86,33 24,50 8,44 8 27,21 85,88 8,40 75,09 105,00 29,91 9,78-1,54 nad 30,00 6 34,23 97,08 17,59 76,83 124,78 47,95 18,12 2 36,04 112,93 10,54 102,39 123,47 21,08 9,33-1,50 Tabulka 13. Základní statistické charakteristiky procent tělesného tuku mužů a žen v pásmech BMI (%) Ženy (n = 270) Muži (n = 35) BMI BMI Procento tělesného tuku BMI Procento tělesného tuku N i n (kg/m 2 n ) s x (kg/m 2 min x max R V ) s x min x max R V pod 18,49 15 17,72 19,45 3,81 12,14 29,04 16,90 19,60 - - - - - - - - - 18,50-24,99 216 21,64 26,17 4,66 12,76 39,08 26,32 17,79 25 22,18 13,81 3,31 6,75 20,88 14,13 23,97 3,73 25,00-29,99 35 26,77 35,56 4,40 23,50 43,56 20,06 12,37 8 27,21 24,42 2,53 19,98 27,43 7,45 10,36 4,40 nad 30,00 6 34,23 42,41 4,25 36,03 50,45 14,42 10,03 2 36,04 41,56 3,26 38,30 44,81 6,51 7,83 0,26 Vysv tlivky: pr m r R variačn e s sm rodatn odchylka V variačn koeficient x min nejni nam en hodnota N i normalizačn index x max nejvy nam en hodnota BMI body mass index n četnost 65
Tabulka 15. Základní statistické charakteristiky oblasti útrobního tuku mužů a žen v pásmech BMI (cm 2 ) Ženy (n = 270) Muži (n = 35) BMI BMI Oblast útrobního tuku BMI Oblast útrobního tuku N i n (kg/m 2 n ) s x (kg/m 2 min x max R V ) s x min x max R V pod 18,49 15 17,72 17,65 7,91 9,62 36,86 27,24 44,81 - - - - - - - - - 18,50-24,99 216 21,64 42,38 13,44 5,01 88,91 83,90 31,71 25 22,18 46,05 13,23 23,92 79,00 55,08 28,73-0,28 25,00-29,99 35 26,77 80,20 14,45 53,36 111,85 58,49 18,01 8 27,21 94,65 15,23 73,90 119,35 45,45 16,09-0,95 nad 30,00 6 34,23 127,93 30,09 102,03 187,30 85,27 23,52 2 36,04 177,98 18,38 159,59 196,36 36,77 10,33-2,72 Vysv tlivky: pr m r R variačn e s sm rodatn odchylka V variačn koeficient x min nejni nam en hodnota N i normalizačn index x max nejvy nam en hodnota BMI body mass index 66
5.1 Analýza tělesné kompozice Z tabulky 16 a grafu 3 je patrné, že se u obou pohlaví hodnoty intracelulární vody (ICW), extracelulární vody (ECW) a celkové tělesné vody (TBW) s narůstajícím BMI zvyšují. Hodnoty se zvyšují výrazněji u žen než u mužů, kde dochází pouze k minimálnímu nárůstu. K nejvyššímu nárůstu parametrů dochází v kategorii intracelulární vody u žen. Ve všech kategoriích BMI je tělesná voda žen ve srovnání s muži vysoce podprůměrná (Graf 5). Rozdíly mezi muži a ženami v množství ICW se s rostoucím BMI výrazně zvyšují, naproti tomu, rozdíly v množství ECW rostou jen nepatrně. Nižší množství tělesné vody u žen souvisí zároveň s nižším obsahem tukuprosté hmoty a vyšším zastoupení tuků v těle žen než u mužů. Zatímco tukuprostá hmota obsahuje relativně vysoké množství tělesné vody (73,2 %), tuková tkáň obsahuje pouze 10 % vody (Riegerová, Přidalová, Ulbrichová, 2006). Graf 3. Množství vody v těle mužů a žen v jednotlivých pásmech BMI l i t r y 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 BMI pod 18,49 BMI 18,50-24,99 BMI 25,00-29,99 BMI nad 30,00 ICW ženy ICW muži ECW ženy ECW muži TBW ženy TBW muži Vysv tlivky: ICW intracelul rn voda ECW extracelul rn voda TBW celkov t lesn voda BMI body mass index 67
Výsledky v tabulce 17 a grafu 4 dokazují, že množství proteinů i minerálů se zvyšuje v různých pásmech BMI. Nárůst hodnot je výraznější u žen než u mužů. Ve srovnání s muži jsou výsledky sledovaných žen vysoce podprůměrné (Graf 5). Se vzrůstajícím BMI se zvyšují i rozdíly v množství proteinů mužů a žen. Graf 4. Množství proteinů a minerálů u žen a mužů v souvislosti s pásmy BMI kg 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 BMI pod 18,49 BMI 18,50-24,99 BMI 25,00-29,99 BMI nad 30,00 Proteiny ženy Proteiny muži Minerály ženy Minerály muži Graf 5. Porovnání tělesné kompozice žen s muži v pásmech BMI pomocí normalizačního indexu N i 0,00-0,75-1,50-2,25-3,00-3,75-4,50-5,25-1,97-2,45-2,86-2,85-2,84-3,23-3,10-3,25-3,05-3,60-3,89-4,16-4,11-4,82-4,92 ICW ECW TBW Proteiny Minerály BMI 18,50-24,99 BMI 25,00-29,99 BMI nad 30,00 Vysv tlivky: ICW intracelul rn voda ECW extracelul rn voda TBW celkov t lesn voda N i normalizačn index BMI body mass index 68
Tabulka 16. Analýza celkové tělesné vody u mužů a žen v jednotlivých pásmech BMI (l) BMI n BMI (kg/m 2 ) Ženy (n = 270) Muži (n = 35) ICW ECW TBW BMI ICW ECW TBW n s s s (kg/m 2 ) s s s pod 18,49 15 17,72 17,39 1,25 10,74 0,81 28,13 2,04 - - - - - - - - 18,50-24,99 216 21,64 20,22 2,06 12,38 1,28 32,60 3,32 25 22,18 28,62 2,60 16,94 1,60 45,57 4,18 25,00-29,99 35 26,77 21,37 2,22 12,98 1,35 34,35 3,56 8 27,21 29,83 2,03 17,56 1,61 47,39 3,62 nad 30,00 6 34,23 25,47 5,04 15,63 3,06 41,10 8,10 2 36,04 30,05 0,95 18,05 0,85 48,10 1,80 Tabulka 17. Hodnocení množství proteinů a minerálů u mužů a žen v jednotlivých pásmech BMI (kg) BMI n BMI (kg/m 2 ) Ženy (n = 270) Muži (n = 35) Proteiny Minerály BMI Proteiny Minerály n s s (kg/m 2 ) s s pod 18,49 15 17,72 7,52 0,54 2,65 0,21 - - - - - - 18,50-24,99 216 21,64 8,74 0,89 3,16 0,32 25 22,18 12,37 1,12 4,19 0,42 25,00-29,99 35 26,77 9,24 0,96 3,37 0,36 8 27,21 12,90 0,89 4,49 0,37 nad 30,00 6 34,23 11,03 2,19 3,99 0,90 2 36,04 13,00 0,40 4,54 0,28 Vysv tlivky: ICW intracelul rn voda s - sm rodatn odchylka ECW extracelul rn voda TBW celkov t lesn voda BMI body mass index - aritmetick pr m r n - četnost 69
5.2 Analýza kosterních svalů a tuků Tělesná hmotnost se v souvislosti se vzrůstajícím BMI rovnoměrně u obou pohlaví zvyšuje. Množství svalové hmoty v souvislosti s BMI pozvolna stoupá u obou pohlaví (Tabulka 18, Graf 6). Hmotnost žen je ve srovnání s muži vysoce podprůměrná, v souvislosti s rostoucím BMI vykazuje normalizační index rostoucí tendenci (Graf 7). Množství svalů v pásmech BMI u žen i mužů nepatrně vzrůstá. Hmotnost svalové hmoty ve srovnání žen s muži je vysoce podprůměrná a se stoupajícím BMI má klesající tendenci. Tyto vysoké rozdíly ve množství svalové tkáně a vyšší hodnoty komponent tělesného složení jsou způsobeny především produkcí androgenů, které způsobují růst netukových tkání u mužů (Máček, Máčková, 1997). Množství tělesného tuku se u obou pohlaví v závislosti na BMI výrazně zvyšuje. V pásmech BMI 18,50 24,99 kg/m 2 a 25,00 29,99 kg/m 2 dosahují ženy vyšších hodnot než muži. Muži s BMI nad 30,00 však měli tělesného tuku více než ženy (Graf 6). Tyto výsledky korelují se srovnáním žen s muži pomocí normalizačního indexu. Zatímco ženy v normálním rozmezí dosahují vysoce nadprůměrných hodnot směrodatné odchylky, v pásmu nadváhy je výsledek 1,21 směrodatné odchylky, tedy nadprůměrný, a v pásmu obezity se pohybuje těsně pod průměrným rozmezím (Graf 7). Graf 6. Absolutní množství kosterních svalů a tělesného tuku mužů a žen v jednotlivých pásmech BMI (kg) kg 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 BMI pod 18,49 BMI 18,50-24,99 BMI 25,00-29,99 BMI nad 30,00 Hmotnost ženy Hmotnost muži Svalová hmota ženy Svalová hmota muži Tělesný tuk ženy Tělesný tuk muži 70
Graf 7. Porovnání žen s muži v jednotlivých pásmech BMI pomocí normalizačního indexu N i 2,25 1,50 2,07 1,21 0,75 0,00-0,75-1,50-2,25-1,77-1,54-1,50-0,78-3,00-3,75-3,24-4,50-5,25-4,15-4,64 Hmotnost Svalová hmota Tuky BMI 18,50-24,99 BMI 25,00-29,99 BMI nad 30,00 71
5.3 Analýza parametrů sloužících k diagnóze obezity Výsledky v tabulce 19 dokazují, že průměrné hodnoty procent tělesného tuku se v jednotlivých pásmech BMI zvyšují u obou pohlaví. V pásmu normální váhy a nadváhy jsou hodnoty žen ve srovnání s muži výrazně nadprůměrné (Graf 8). V pásmu obezity jsou průměrné. Vyšší zastoupení tukové frakce v těle žen je způsobeno estrogeny, jde o přípravu těla ženy na možné mateřství (Máček, Máčková, 1997). Hodnota WHR indexu rovněž ukazuje zvyšující se tendenci. Průměrné hodnoty obou pohlaví v pásmech nad 30,00 kg/m 2 jsou vyšší než horní hranice normy. V kategorii BMI značící nadváhu mělo celkem 7 žen hodnotu WHR indexu vyšší než 0,85. V pásmu obezity tuto hodnotu překračovaly všechny naměřené výsledky. Nad hranicí WHR indexu 0,90 byli 2 muži s BMI nad 30 kg/m 2 (Tabulka 19). Graf 8. Porovnání procent tělesného tuku a oblasti útrobního tuku žen s muži v pásmech BMI N i 4,5 3,75 3 2,25 1,5 0,75 2E-15-0,75-1,5-2,25-3 3,76 4,4 Procento tuku v těle 0,26-0,26-0,95-2,72 Oblast útrobního tuku BMI 18,50-24,99 BMI 25,00-29,99 BMI nad 30,00 72