1
HODNOCENÍ STAVU SLOŽENÍ A VÝŽIVY ČLOVĚKA Kontrolní otázky: 1. Co je to aktivní tělesná hmota? 2. Jaký je rozdíl mezi zásobním a strukturním tukem? 3. Které hormony působí lipolyticky? 4. V čem se liší metody měření podkožního tuku kaliperem a bioimpedancí?
Úvodem:
Klinická antropologie nám může mnoho říct o složení těla a může nám pomoci při diagnostice celé řady metabolických, endokrinních, onkologických, ortopedických a dalších onemocněních, jejichž důsledkem jsou i poruchy tělesného rozvoje (poruchy růstu – nízký a vysoký vzrůst, poruchy složení těla – vysoká tuková složka, poruchy struktury kosti aj.). Pro hodnocení tělesné konstituce a stupně obezity se používají indexy odvozené z hlavních antropometrických parametrů – hmotnosti a výšky. Pro fyziologické posouzení stavu výživy a klinické posouzení zdravotního stavu nejsou hmotnostní indexy postačující, protože vycházejí z předpokladu normálního zastoupení tuku a tukuprosté hmoty těla (ATH – aktivní tělesné hmoty). U obézních jedinců je obezita doprovázena zvýšeným podílem zásobního tuku, u dospělých především na trupu (s rozdíly mezi mužským a ženským typem obezity), proto je třeba stanovit procento podkožního tuku a jiné parametry pro celkový obraz o zkoumaném jedinci. Například BMI vyšší jak 25 u sportovce s rozvinutou svalovou hmotou nemusí znamenat nadváhu, neboť množství podkožního tuku oproti tukuprosté hmotě bude nižší než u jedince se stejným BMI, ale vyšším procentem podkožního tuku. Zhodnocení aktivní tělesné hmoty (proti depotnímu tuku) může být provedeno měřením tloušťky kožní řasy, densitometrie, spektrometrie aj. Tyto metody však nejsou běžně dostupné. V klinické a epidemiologické praxi se používá kaliperová metoda, založená na měření tloušťky několika kožních řas (polovina depotního tuku je pod kůží a jeho obsah koreluje s celkovým tukem v těle). Další metodou pro stanovení procenta podkožního tuku je metoda bioimpedanční, je velmi jednoduchá a snadno dostupná, je však zatížená větší chybou než standardní metoda pomocí kaliperu. Cílem praktika je seznámit se s klinickými rutinními přístupy k hodnocení stupně obezity. Praktické cvičení se uskuteční na celé studijní skupině, což umožní vedle individuálního posouzení stavu výživy i stanovení normálních a obézních osob v profesně homogenním vzorku populace. Potřeby: Váha, měřidlo výšky, krejčovský metr, kaliper
Parametry a indexy vycházející z antropometrických ukazatelů: Plocha těla v m2 Požívá se pro srovnání jednotlivých funkční parametrů vztažených k ploše těla. Je také přesným měřítkem pro výpočet BM. Určíme jej buď nomogramem, nebo vzorcem, například podle DuBois, E.F. (1916). Povrch = (hmotnost
0,425
. výška
0,725
. 71,48).10-4
ATH/Aktivní tělesná (tukuprostá) hmota
100 − %tuku * hmotnost 100
ATH =
Brocův index Nejjednodušší a nejužívanější způsob pro běžnou praxi se stanovuje ideální hmotnost nejčastěji podle Broca, kdy za ideální hmotnost je považována ta, která představuje v kg hodnotu získanou odečtením 100 od hodnoty tělesné výšky v cm. Ideální hmotnost se stanovuje podle vzorce: Muži: Ženy:
tělesná výška (cm) - 100 tělesná výška (cm) – 100 – 10 %
2 Při přepočtu, kolik procent své ideální hmotnosti sledovaná osoba dosahuje, lze klasifikovat 5 stupně obezity: Stupeň obezity Mírný - nadváha Obezita I. stupně Obezita II. stupně Obezita III. stupně Morbidní/monstrózní obezita (většinou doprovázena vážnými zdravotními komplikacemi)
% ideální hmotnosti 110 –115 115 –120 125 –150 150 -200 > 200
Queteletův index/ Body Mass Index (BMI) Na základě úvah o ideální hmotnosti je zpracován nomogram pro stanovení indexu tělesné hmotnosti = BMI (body mass index), který se vypočítá, dělíme-li hmotnost v kg druhou mocninou výšky v metrech. Z nomogramu získáme hodnotu BMI tak, že vedeme spojnici mezi údajem naší výšky a údajem naší hmotnosti (krajní sloupce nomogramu) a tam, kde tato přímka protne sloupec BMI je naše hodnota indexu tělesné hmotnosti. Hodnocení výpočtů tělesné hmotnosti dle Brocova indexu
Kategorie Podváha Norma Nadváha
Obezita Těžká obezita
Index tělesné hmotnosti – BMI (kg*m-2) Muži < 20 20 – 24.9 25 – 29.9 Nižšího stupně 25.0 – 26.9 Vyššího stupně 27.0 – 29.9 30 – 39.9 >40
Ženy < 19 19 – 23.9 24 – 28.9
24.0 – 25.9 25.9 – 28.9
29 – 38.9 > 39
Podle: Mastná,B.: Nadváha, obezita, výživa, Triton, Praha 2002
Hodnoty nad 27,2 u mužů a 27,3 u žen představují již rizika pro vznik hypertenze, hypercholesterolémie a diabetu. U žen navíc častější výskyt rakoviny děložního čípku, dělohy, vaječníků a prsu a u mužů rakoviny tračníku, rekta a prostaty. Stanovení obvodu v pase Velmi jednoduché, zato velmi výstižné a pro některé jedince deprimující. Obvod v pase (cm) Kategorie Muži Doporučené rozmezí ≤ 94 Nutné snížit hmotnost 95 – 102 Snížení hmotnosti vyžaduje lékařskou pomoc > 102
Ženy ≤ 80 81 - 90 > 90
Stanovení indexu pas/boky Obvod v pase nevystihuje fyziologické mezipohlavní rozdíly v rozložení tuku, kdy i nadváha může být s výrazně odlišným prognostickým závěrem. U muže nadváha spojená s nadbytkem tuku v oblasti pasu – centrální typ (lidově „sud“ či „jabko“), je podstatně prognosticky nebezpečnější například ve vztahu k výskytu kardiovaskulárních chorob, než nadváha při fyziologickém rozložení tuku u ženy v oblasti hrudní a gluteální – typ gynoidní (lidově „hruška“). Tyto poznatky vedly k zavedení bezrozměrného indexu: poměr pas/boky (anglicky Waist/Hip Ratio = WHR) v bezrozměrném čísle. Doporučený poměr je : pro ženy pro muže
< 0.80 < 1,00
3 Měření tělesného tuku kaliperem Kromě nezanedbatelné metabolické funkce má tělesný tuk i další funkce – termoregulační a ochrannou. Fyziologické zastoupení tuku (v %) u lidského organizmu se liší v závislosti na věku a pohlaví: Věk
< 30let
>30 let
Muži Ženy
14 – 20 % 17 – 24 %
17 – 23 % 20 – 27 %
Pro pravidelné sledování změn tělesného tuku je doporučováno dodržovat při měření stejné podmínky, včetně nejvhodnější doby měření (nejméně dvě hodiny po obědě a před večeří). Procento tuku stanovíme změření tloušťky kožních řas kaliperem. Existuje několik metodik pro měření kožních řas, lišící se počtem měřících míst na těle. V našem případě použijeme metodu měření 10 kožních řas a 1 řasy nad musculus triceps brachii. Poměrně spolehlivě lze jimi zhodnotit podíl tělesného tuku a netukové tělesné hmoty. Pomůcky: kaliper, tabulky pro výpočet %T, kalkulačka Provedení: Vyšetřovanou osobu změříme a zvážíme, pomocí kaliperu stanovíme procento podkožního tuku. Při měření postupujeme, tak, že palcem a ukazovákem řasu v daném místě uchopíme a tahem, ji oddělíme od svalů pod ní. Pak druhou rukou umístíme měřící plošky kaliperu za vrchol ohybu kůže ( ve vzdálenosti cca 1 cm od prstů) a uvolníme měřidlo, čímž začne působit na kůži konstantní tlak. Tloušťku řasy v mm musíme odečíst do 2 sekund, doporučuje se ale pro zvýšení přesnosti měření opakovat. Změříme 10 kožních řas, podle metodiky, která bude vysvětlena na cvičení. Tabulka pro hodnocení měření kožní řasy nad tricepsem (KŘT)*
*
Data převzata s Brodanová, M., Anděl, M.: Infuzní terapie, parenterální a enterální výživa, Grada, 1993
4
Měření svalové hmoty Komplexnější pohled na stav výživy organismu získáme tehdy, hodnotíme li vedle kožní řasy a tělesného tuku také parametry svalové tkáně. V klinice jsou nejčastěji užívanými parametry obvod svaltva paže (OSP v cm) a korigovaná plocha svastva (k-PSP v cm2) Pomůcky: krejčovský metr, kalkulačka Provedení: 1. V polovině volně svěšené nedominatní paže změříme obvod (OP), aniž by došlo ke stlačení tkání. 2. Změřenou hodnotu korigujeme na sílu vrstvy podkožní tkáně stejné pokusné osoby podle vzorce: OSP = OP – π * KŘT
všechny hodnoty v cm OP – obvod paže KŘT – kožní řasa
Tabulka pro posouzení obvodu svalstva paže (OSP) Ztráta svalové hmoty Žena Muž
Žádná > 20.0 cm > 25.0 cm
Hraniční 14.0 – 21.0 cm 19.5 – 22.5 cm
Vyčerpaná < 17 cm < 13 cm
(NHANES I a II) stejně jako u předchozí tabulky
Korigovaná plocha svalstva paže (k-PSP) V předchozí úloze byl vypočten obvod svalstva paže a to i s korekcí k podkožní tkáni, tento výpočet však nezohledňuje korekci na plochu pažní kosti. S ohledem na tyto skutečnosti se vypočítává tzv. korigovaná plocha svalstva paže. Pomůcky: kalkulačka Vzorce pro výpočet: Pro ženy Pro muže
k-PSP = [ (OP - π * KŘT)2 / 4 π] – 6,5 k-PSP = [ (OP - π * KŘT)2 / 4 π] – 10
všechny hodnoty v cm OP – obvod paže KŘT – kožní řasa
střední těžký Deficit svalstva (cm2) žádný mírný Žena > 36.3 29.1 – 36.3 25.5 – 29.0 < 25.4 Muž > 40.9 32.8 – 40.8 28.7 – 32.7 < 28.6 BAZÁLNÍ A PRACOVNÍ METABOLISMU ČLOVĚKA Pojem metabolismus vyjadřuje soubor všech chemických a energetických přeměn v organismu, které tak zajišťují základní podmínku existence forem života - kontinuitu procesu výměny hmoty a energie s okolním prostředím. Příjem a výdej hmoty a energie je v jednoduchém základním vztahu, který lze vyjádřit bilanční rovnicí: příjem = výdej ± zásoby organismu Příjem energie je zajišťován přísunem a zpracováním základních živin (bílkovin, cukrů, tuků). Dále jsou potřebné minerální látky, vitamíny a voda. Závisí tedy na kvalitě i kvantitě přijímané potravy, tj. správné výživě. Může být bez škody pro organismus přerušen i na řadu dní. Mezičlánkem, z kterého je možné energii čerpat nebo naopak do něj ukládat, jsou zásoby organismu. Zásobní hotovosti jsou pooly - sacharidů (jaterní a svalový glykogen), lipidů i proteinů (albuminová hotovost). Výdej energie je plynulý děj, jehož přerušení je neslučitelné se životem, a proto nemůže být závislý na okamžitém příjmu potravy. Představuje jednak podíl využité energie, jednak podíl, který připadá na ztráty (zejména tepelné).
5 Využitá energie znamená energii používanou pro základní energetickou přeměnu (bazální metabolický obrat - BM), tj. energii nutnou k udržení základních funkcí organismu nezbytných k životu (krevní oběh, dýchání, činnost žláz s vnitřní sekrecí, membránový transport ap.). Energetická potřeba nad tuto základní úroveň je dána další činností organismu. Hodnota energetické přeměny závisí na řadě faktorů, zejména na věku, výšce, hmotnosti a pohlaví. Z bilanční rovníce plyne, že dlouhodobá převaha příjmu nad výdejem vede k růstu zásob (obezitě), naopak dlouhodobá převaha výdeje k postupnému vyčerpání rezerv a využívání vlastní tělesné hmoty (hubnutí, kachexie). Kvalitativní poruchy pak vznikají pří specifickém nedostatku jedné nebo více esenciálních složek potravy (proteinová malnutrice, hypovitaminosa, avitaminosa). Tento nedostatek může vzniknout jak nedostatečným přívodem dané složky potravy, tak i poruchami vstřebávání a špatným metabolickým zpracováním. Představa o množství využité energie v organismu a správném složení přijímané potravy je nezbytná pro rovnováhu mezi příjmem a výdejem a také, abychom dokázali zhodnotit, zda dochází ke kvantitativním či kvalitativním poruchám výživy, nebo zda jde o podíl změn účinnosti metabolismu. Měřící jednotky metabolismu: 1000 cal = 1 kcal = 4190 J = 4,19 kJ = 0,042 MJ 1000 J = 1 KJ = 239 cal = 0,239 kcal
Přeměna energie v klidu a při práci
Pro měření základní (bazální) energetické spotřeby je třeba dodržet podmínky tělesného a duševního klidu - což znamená nejméně půlhodinovou relaxaci na lůžku v klidném, zvukově izolovaném prostředí (vyšetřovaný nebude spát). Stav nalačno - 14 až 16 hod. od posledního jídla, které by nemělo obsahovat bílkoviny pro jejich největší specificko - dynamický efekt, termoneutrální prostředí - aby byly co nejméně namáhány termoregulační mechanismy (to zajišťuje měření při teplotě 20-22 °C). Vlastní klidovou energetickou přeměnu (KEP) měříme metodou nepřímé kalorimetrie. Při této metodě se stanovují buď konečné produkty metabolismu (CO2, H2O, močovina a další), nebo je možné změřit spotřebovaný O2. Měření všech konečných produktů je obtížné, mnohem snadnější a pohodlnější je stanovení spotřeby O2. Protože O2 není v organismu skladován a jeho spotřeba je úměrná okamžitým potřebám, je množství O2 spotřebované za jednotku času, v rovnovážném stavu, úměrné množství uvolněné energie. Průměrné množství uvolněné energie na 1 litr spotřebovaného O2 je 20,1 kJ (cca 5 kcal) a označuje se jako střední energetický ekvivalent kyslíku. Toto množství energie se uvolní při spálení (oxidaci) směsi živin v jejich optimálním poměru 1 litrem O2. (Optimální poměr živin: 60 % cukry, 25% tuky, 15 % bílkoviny). K zajištění klidové energetické přeměny 1,3 kcal/min je třeba asi 250 ml kyslíku. V klidu činí spotřeba kyslíku přibližně 3,5 ml/kg/min-1. Tato hodnota se označuje jako metabolický ekvivalent nebo 1 MET. Během práce organismu roste spotřeba kyslíku až na 2 – 5 l/min-1. Organismus musí být schopen zvládnout široké rozmezí požadavků na kyslík od hodnot 250 ml v klidu po hodnoty 20násobně vyšší při maximální zátěži, tedy hodnoty MET kolem 13. MET lze tedy použít pro srovnání energetické spotřeby v průběhu různých tělesných aktivit s klidovými hodnotami. V průběhu fyzické aktivity se spotřeba kyslíku vyjadřuje v litrech za minutu nebo mililitrech na kg hmotnosti za minutu. Známe-li hmotnost a spotřebu kyslíku, můžeme výdej v kaloriích odhadnout. Stanovení bazálního energetického výdeje (BEE) a aktuálního energetického výdeje (AEE) Pomůcky: tabulky podle Harrise a Benedicta, kalkulačka Při praktickém cvičení je obtížné splnit všechny podmínky měření. Proto vyhledáme v tabulkách náležitou hodnotu bazální energetické přeměny. Použijeme tabulky podle Harrise a Benedicta nebo výjdeme z Harris-Benedictovy formule. Tyto tabulkové hodnoty odpovídají metabolismu vzorku osob vyšetřovaných za skutečně bazálních podmínek (nalačno, v tělesném a duševním klidu, vleže, 2 dny bez příjmu bílkovin, při teplotě 20 °C, při hodnotě respiračního kvocientu 0,82 a předpokládaném množství uvolněné energie na 1 litr spotřebovaného 02 20,1 kJ = 4,82 kcal). Tabulkovou hodnotu BM (standard -BEE) získáme součtem náležitých hodnot, odpovídajících parametrům vyšetřované osoby (věk, výška, hmotnost, pohlaví).
6 Příklad: Výpočet energetické potřeby je dvojstupňový. Krok první je výpočet náležitého bazálního metabolismu, který vychází buď z tabulek nebo formule podle Harrise a Benedicta (1919). Krok dva, výpočet aktuálního energetického výdeje (AEE) vychází z BEE a přihlíží k faktoru aktivity, tělesné teploty a poškození. 1. Postup při výpočtu nál.BM (BEE) pomocí tabulek Harrise a Benedicta pro 21 letého muže s výškou 176 cm a hmotností 74 kg Faktor pro hmotnost + faktor pro věk a výšku
4 539 3 094
= nál. BM (BEE)
7 633 kJ.24 hod-1
Postup při výpočtu nál.BM (BEE) pomocí Harris-Benedictovy formule Formule můžeme použit, pokud nemáme k disposici HB tabulky, výsledek je totožný jako při použití tabulek. Pro muže Pro ženy
BEE (kJ/d) = [66,47 + (13,75. hmotnost) + (5,0 . výška) – (6,76 . věk)] . 4,2 BEE (kJ/d) = [655,10 + (9,56 . hmotnost) + (1,85 . výška) – (4,68 . věk)] . 4,2
2. Výpočet aktuálního energetického výdeje (AEE) AEE (kJ/24hod-1) = BEE . AF .TF .IF Hodnoty faktorů: Faktor AF Ležící pacient Ležící pacient, ale Mobilní pacient Zdravý * práce * práce * práce
žena mobilní pacient lehká střední těžká
1,55 1,64 1,82
muž 1,1 1,2 1,3
1,60 1,78 2,10
Faktor teploty TF 38 °C 39 °C 40 °C 41 °C
1,1 1,2 1,3 1,4
Faktor poškození IF Nemocný bez komplikací Pooperační stav Mnohačetné fraktury Sepse Peritonitida polytrauma Mnohočetná poranění + sepse Popáleniny do 20 % Popáleniny do 40 % Popáleniny nad 40% Hypertyreosa Kóma Umělá ventilace
1,0 1,1 1,2 – 1,35 1,3 1,2 – 1,5 1,4 – 1,8 1,6 1,0 – 1,5 1,5 – 1,85 1,85 – 2,05 1,1 – 2,0 0,9 0,8 – 0,9
7 Stanovení denního energetického příjmu a výdeje energie Správná výživa by měla být: kvantitativně dostatečná – s ohledem na aktuální energetickou potřebu organismu kvalitativně dostatečná správně rozložená v čase. Zabezpečení správné výživy má rozhodující význam pro jeho zdravotní stav, psychickou a fyzickou výkonnost, pro adaptační schopnosti jedince na změny sociálních, ekonomických a ekologických podmínek i na zvýšenou expozici k různým zátěžím a stresům. Proto každá technicky vyspělá a prosperující společnost disponuje doporučenými výživovými dávkami, které zohledňují dané civilizační podmínky i míru sociálního vědomí, stravovací zvyklosti, sortiment a kvalitu potravin. Doporučené dávky se mění podle nejnovějších poznatků vědy a výživě. Adekvátní strava musí mít dostatečnou energetickou hodnotu, aby byl uhrazen bazální metabolismus, stimulační účinek potravy, ztráty nevyužitých derivátů potravy stolicí a močí a měnící se potřeby energie pro svalovou práci. Stanovení denního výdeje energie provedeme tak, že k hodnotě bazálnímu metabolismu, který jsme již získali v předchozím úkolu, připočteme přírůstek na trávicí činnost a na specificko-dynamický účinek živin ( 10 % bazálního metabolismu, živiny totiž zvyšují metabolismus samy o sobě, i kdyby neprošly trávicím ústrojím. Nejvýraznější účinek mají bílkoviny – zvýší metabolismus za 3-4 hodin po požití o 20 – 40%, smíšená strava o 10 - 12%, nejméně tuky) a přírůstek na výdej energie spojený s tělesnou činností. Přírůstek na výdej energie spojený s tělesnou činností získáme z tabulek ve cvičení. Jednotlivé činnosti prováděné lidským organismem jsou zde vyjádřeny v hodnotách MET a je třeba je přepočítat podle reálných hodnot získaných v praktiku. Množství energie přijaté během dne vypočítáme podle výživových tabulek, stanovením energetické hodnoty potravin a nápojů zkonzumovaných během typického dne v týdnu.
Jméno vyšetřovaného: Hodiny činnosti
Druh činosti
BM/24hod: Energetický výdej
BM/1hod.
Druh potravy a tekutin
00,00 – 02,00 02,0004,00 04,0006,00 06,0008,00 08,0010,00 10,0012,00 12,0014,00 14,0016,00 16,0018,00 18,0020,00 20,0022,00 22,0024,00 Celkem
Celkem Poměr výdej/příjem: ±
Nepřímá kalorimetrie – aktuální energetický výdej (AEE) měřením
Energetický příjem
8 Spotřebu O2 pro určení klidové energetické přeměny změříme u vyšetřované osoby na přístroji Aerosport Inc. Měření provedeme vleže s maximálním uvolněním s tím vědomím, že stanovené standardní podmínky měření, uvedené výše, v praktických cvičeních nedodržíme úplně. Měření budeme provádět na pokusné osobě 10 minut. Získané hodnoty použijeme pro výpočet BM podle vzorce. Vypočítanou vlastní KEP porovnanou s hodnotou z Benedictových tabulek (standardem) a výsledek vyjádříme v %. Hodnota 100 ± 15 % je fyziologická. Hodnoty mimo tuto mez ukazují na poruchu rychlosti metabolické přeměny (hypo- nebo hypermetabolismus typický pro poruchu funkce štítné žlázy). Vzorec pro výpočet BM: AEE = VO2 * 20,1 * 144 = …………………….. (kJ/24 hod.) BM = AEE *100 = …………………………… (%) Standard
