Резюме

Обективен: За измерване на разпределението на водата в тялото и за оценка на точността на осемполярен анализ на биоелектричен импеданс (BIA) за оценка на общата телесна вода (TBW) и извънклетъчната вода (ECW) при тежко затлъстяване.

Дизайн: Проучване в напречно сечение.

Настройка: Клиника за затлъстяване.

Теми: Общо 75 жени на възраст 18–66 години, 25 с индекс на телесна маса (ИТМ) между 19,1 и 29,9 kg/m 2 (т.е. без затлъстяване), 25 с BMI между 30,0 и 39,9 kg/m 2 (т.е. клас I и II със затлъстяване) и 25 с ИТМ между 40,0 и 48,2 kg/m 2 (т.е. клас III със затлъстяване).

Методи: TBW и ECW се измерват чрез разреждане на 2 H2O и Br. Съпротивление на тялото (R) е получена чрез сумиране на съпротивленията на ръцете, багажника и краката, измерени от осем-полюсна BIA (InBody 3.0, Biospace, Сеул, Корея). Индексът на съпротивление при честота х kHz (RIх) се изчислява като височина 2/Rх.

Резултати: ECW: TBW е сходен при жени с клас III (46 ± 3%, средно ± sd.) И клас I – II затлъстяване (45 ± 3%), но по-висок, отколкото при неносебирани жени (39 ± 3%, P 2. Осемполюсната BIA предлага точни оценки на TBW и ECW при жени с широк диапазон на ИТМ (19,1–48,2 kg/m 2) без необходимост от формули, специфични за популацията.

Спонсорство: Progetti di Ricerca Corrente, Istituto Auxologico Italiano.

Въведение

Целта на това проучване беше двойна: (1) да се установи дали ECW: TBW се различава при затлъстяване клас III срещу клас I – II затлъстяване и (2) за оценка на точността на осем-полярни BIA при оценката на TBW и ECW при затлъстели жени.

Материали и методи

Субекти

Изследваните субекти бяха: (1) 25 жени с индекс на телесна маса (ИТМ) между 19,1 и 29,9 kg/m 2 (т.е. без затлъстяване), (2) 25 жени с ИТМ между 30,0 и 39,9 kg/m 2 (т.е. клас I и II със затлъстяване) и, (3) 25 жени с ИТМ между 40,0 и 48,2 kg/m 2 (т.е. клас III със затлъстяване). Жени с ИТМ 2 бяха наети сред персонала на Университета в Модена, а тези с ИТМ ⩾ 30,0 kg/m 2 сред пациентите от Трето отделение по метаболитни заболявания на Италианския ауксологичен институт. Субектите бяха избрани въз основа на следните критерии: (1) възраст ⩾ 18 години; (2) отсъствие на сърдечно, бъбречно, чернодробно, ендокринно и друго основно заболяване; (3) менструален цикъл между 6-ия и 10-ия ден за фертилни жени; (4) отсъствие на клинично откриваемо задържане на течности (периферен оток или лимфедем), (5) липса на употреба на лекарства, за които е известно, че пречат на хомеостазата на водата в тялото и (6) липса на енергични физически упражнения през предходните 48 часа. Протоколът за изследването е одобрен от Етичния комитет на Италианския ауксологичен институт и всички субекти са дали своето информирано съгласие.

Антропометрия

Wt и височина (Ht) са измерени с точност до 0,1 kg и 0,001 m след Ръководство за антропометрично стандартизиране (Lohman et al, 1988). ИТМ се изчислява като Wt (kg)/Ht (m) 2 .

Осемполярна BIA

Съпротивление (R) на ръцете, багажника и краката се измерва след бърза нощ (⩾ 8 часа) при честоти 5, 50, 250 и 500 kHz с осем-полярен тактилно-електроден импеданс-метър (InBody 3.0, Biospace, Сеул, Корея) . Този инструмент използва осем тактилни електроди: два са в контакт с дланта (E1, E3) и палеца (E2, E4) на всяка ръка и два с предния (E5, E7) и задния аспекти (E6, E8) на подметката на всеки крак (Фигура 1).

тялото

Пътища за измерване на InBody 3.0 (възпроизведени с разрешение от Biospace). Субектът стои с нея или с подметките си в контакт с крачните електроди и хваща ръчните електроди. Съкращения: RRA = съпротивление на дясната ръка; RT = съпротивление на багажника; RLA = съпротивление на лявата ръка; RRL = съпротивление на десния крак; RLL = съпротивление на левия крак (вижте текста за подробности).

Субектът стои с нея или с подметките си в контакт с крачните електроди и хваща ръчните електроди. Последователността на измерванията, контролирана от микропроцесор, протича както следва. Променлив ток (a.c.) с интензитет 250 μA (Аз) се прилага между E1 и E5. Записаната разлика в напрежението (V) между E2 и E4 се разделя за I, за да се получи съпротивлението на дясната ръка (RRA). Същата операция се извършва с V записани между E4 и E8, за да се получи съпротивление на багажника (RТ) и с V записани между E6 и E8, за да се получи съпротивлението на десния крак (RRL). A.c. след това се прилага между E3 и E7 и стойността на V измерено между E2 и E4 се използва за изчисляване на съпротивлението на лявата ръка (RLA). И накрая, стойността на V измерено между E6 и E8 се използва за изчисляване на съпротивлението на левия крак (RLL).

2 H2O и Br разреждане

TBW се измерва чрез разреждане с 2 H2O и ECW чрез разреждане с Br. Всеки субект на гладно (⩾ 8 часа) получи точно претеглен разтвор, съставен от 2 H2O, NaBr и питейна вода. При двама неселектирани затлъстели 2 H2O и Br достигат равновесие в плазмата между 3,5 и 4,0 часа след приложение. По този начин се събират плазмени проби преди приложението на разтвора и 4 часа по-късно. Субектите се въздържаха от ядене и пиене през периода на уравновесяване. Концентрацията на 2 H2O в плазмата е измерена чрез FT-IR спектрофотометрия, използвайки метода на Лукаски и Джонсън (1985). TBW се изчислява като (2 H2O пространство за разреждане × 0,95), като се отчита неводното разпределение на 2 H2O. Концентрацията на Br се измерва чрез HPLC, използвайки метода на Wong et al (1989). ECW се изчислява като (пространство за разреждане на Br × 0.90 × 0.95), като се взема предвид неклетъчното разпределение на Br и ефекта на Donnan, съответно. Всички проби бяха измерени в три екземпляра и коефициентът на вариация на 2 H2O и Br измервания беше ⩽ 2%.

Статистически анализ

Резултати

Измерванията на жените са дадени в таблица 1.

Възрастта е сходна при неносените, клас I – II затлъстели и клас III затлъстели жени. Както се очаква, Wt и ИТМ са значително по-високи при затлъстелите, отколкото при неносените жени. TBW е значително по-висок при затлъстели, отколкото при неносебирани жени, но няма разлика в TBW между клас I – II и клас III затлъстяване. Въпреки това, TBW: Wt е значително по-нисък при жени със затлъстяване от клас III, отколкото при тези със затлъстяване от клас I – II и при тези последни, отколкото при неносебните жени. ECW е значително по-висок при затлъстели, отколкото при неносеб жени, но няма разлика в ECW между клас I-II и клас III затлъстяване. По същия начин ECW: TBW е значително по-висок при затлъстели, отколкото при неносебирани жени, но няма разлика в ECW: TBW между клас I – II и клас III затлъстяване. R5 и R500 показаха същата тенденция на ECW и TBW, като са по-високи при затлъстелите, отколкото при затлъстелите жени и подобни при затлъстяване от клас I – II и III.

Тъй като ANCOVA не откри никакво влияние на състоянието на затлъстяване върху TBW-RIх или ECW-RIх взаимоотношения (вж. Статистически анализ), рандомизирахме извадката от проучването на две половини. Половина (н= 37) е използван за разработване на предсказващи алгоритми на TBW и ECW, които са били кръстосани за останалата половина (н= 38).

Както в предишното ни проучване (Bedogni et al, 2002), ние разработихме уравнение за прогнозиране на TBW от RI500 (панел a1 от фигура 2). RI500 обясни 82% от вариацията на TBW (P 2 = 0,46, P Фигура 2

Поколение (a1 и b1, н= 37) и кръстосано валидиране (a2 и b2, н= 38) от уравнения за предсказване за обща телесна вода и извънклетъчна вода в две произволни подпроби от жени. Съкращения: TBW = обща телесна вода; ECW = извънклетъчна вода; RIх= индекс на съпротивление при честота х kHz; BIA = анализ на биоелектричния импеданс; Radj 2 = коригиран коефициент на определяне; RMSE = грешка средно на квадрат; RMSE% = процент грешка средно на квадрат; PE = чиста грешка.

Както се очаква от електрическата теория, най-точното предсказване на ECW от RI е получено при 5 kHz, т.е. най-ниската честота, измерена от осем-полюсна BIA. RI обясни всъщност от 2 до 3% повече вариация на ECW при 5 kHz, отколкото при по-високи честоти (данните не са показани). Предсказващото уравнение на ECW от RI5 е дадено в панел b1 на фигура 2. RI5 обясни 87% от вариацията на ECW (P 2 = 0,19, P= 0,008). За по-пряко сравнение може да се отбележи, че RI5 обяснява 26% повече вариация на ECW от Wt (Radj 2 = 0,61, P 2 = 0,38, P

Дискусия

В това проучване не открихме разлика в ECW: TBW между клас III и клас I – II затлъстяване, дори ако затлъстелите жени имат разширена ECW: TBW в сравнение с неносените жени. Тъй като най-високият ИТМ на нашите жени е един от 48,2 kg/m 2, не можем да изключим, че експанзия на ECW: TBW може да се появи при по-високи нива на затлъстяване от клас III в сравнение със затлъстяването от клас I и II (Mazariegos et al, 1992; Guida et al, 2003). Що се отнася обаче до стойностите на ИТМ до 48,2 kg/m 2, ECW: TBW изглежда е еднакъв при жени със затлъстяване от клас I – II и клас III.

Що се отнася до прогнозирането на TBW и ECW от осемполярна BIA, това проучване показва, че често срещани алгоритми за предсказване могат да бъдат използвани при жени със затлъстяване и без затлъстяване, поне като се вземат предвид стойностите на ИТМ до 48,2 kg/m 2. ИТМ всъщност не е оказал влияние върху връзката TBW-RI500 и приносът му към връзката ECW-RI500 е скромен (19%). Докато това последно откритие предполага, че затлъстяването може да повлияе на оценката на ECW от осем-полюсна BIA, BMI е по-малко мощен предиктор от RI5 и не добавя към прогнозата за ECW от BIA. ИТМ обаче е просто сурогатен индекс на телесния състав, особено при неносещи индивиди, и са необходими точни измервания на телесните мазнини, за да се тества влиянието на телесния състав върху взаимоотношенията TBW-BIA и ECW-BIA.

Полученото в това изследване уравнение на TBW има практически същия наклон (1.0 срещу 1.1) от тази, получена в предишно проучване на 50 неносещи лица от двата пола (Bedogni et al, 2002). Прихващанията обаче са различни (14.0 срещу 11.1), вероятно защото в настоящото проучване са разгледани само жени с по-голяма индивидуална вариабилност в ИТМ. Нищото или пренебрежимо малко въздействие на Wt и BMI върху оценките на водните отделения предполагат, че осем-полярната BIA може да бъде по-малко специфична за популацията от четири-полярната BIA. Необходимо е обаче пряко сравнение на двата метода, за да се провери тази хипотеза.

Считаме от голямо значение факта, че BMI и Wt не са допринесли нищо или малко за дисперсията на TBW и ECW, необяснима от RI. Критиката, която често се повдига на BIA, всъщност е, че антропометричните показатели могат да бъдат по-добри предсказатели за телесния състав. Ние провеждаме политиката на системно тестване на тази хипотеза в нашите проучвания на BIA. Например не успяхме да покажем, че четириполюсната BIA при 50 kHz е по-точна от Wt при оценката на TBW и апендикулярния телесен състав при анорексични жени (Scalfi et al, 1997; Bedogni et al, 2003b). Дори ако използването на многочестотни уреди може да промени това доказателство, използването на импеданс-измервателен уред очевидно не е оправдано при тези обстоятелства. Настоящото проучване и нашият опит до момента (Malavolti et al, 2003) предполагат, че осем-полярната BIA е значително по-добра от Wt като показател за телесния състав. Както сме предложили на друго място (Malavolti et al, 2003), уникалните характеристики на осемполярните BIA, които могат да допринесат за много ниската му зависимост от Wt, са: (1) използването на тактилни електроди, избягване на проблеми, свързани с адхезивни електроди, (2 ) фактът, че цялото тяло е осемполюсно R е сумата на сегментарните съпротивления, получени с 5-цилиндров модел на човешкото тяло (Фигура 1) и (3) нечувствителността на осем-полярната BIA към позата на субекта.

Интересното е, че RMSE% и PE, свързани с кръстосаното валидиране на уравнението TBW в настоящото проучване, са по-ниски, отколкото в предишното ни проучване (5 срещу 8% и 2.1 срещу 3,1 л). Освен по-големия брой субекти, вероятно е по-голямата междуиндивидуална вариабилност при TBW: Wt, наблюдавана в настоящото проучване, е допринесла за този резултат (Scalfi et al, 1997). Не неочаквано (Bedogni et al, 1997), RMSE%, свързан с кръстосаното валидиране на уравнението ECW, е по-висок от този, свързан с уравнението TBW (8 срещу 5%). Такъв RMSE% обаче все още е приемлив за полеви изследвания на телесния състав. Фактът, че RI обясни по-голяма вариация на ECW при 5 kHz, отколкото при по-високи честоти, е в съгласие с електрическата теория. Увеличението на обяснения отклонение на ECW обаче е само ⩽ 3%, така че включването на честоти 2) без необходимостта от специфични за населението алгоритми.

Препратки

Bedogni G, Bollea MR, Severi S, Trunfio O, Manzieri AM & Battistini N (1997): Прогнозирането на общата телесна вода и извънклетъчната вода от биоелектричен импеданс при деца със затлъстяване. Евро. J. Clin. Nutr. 51, 129–133.

Bedogni G, Malavolti M, Severi S, Poli M, Mussi C, Fantuzzi AL & Battistini N (2002): Точност на осемточковия метод на тактилно-електроден импеданс при оценката на общата телесна вода. Евро. J. Clin. Nutr. 56, 1143–1148.

Bedogni G, Borghi A & Battistini N (2003a): Разпределение на вода в тялото и болести. Акта Диабетол. 40 (Suppl 1), S200 – S202.

Bedogni G, Marra M, Bianchi L, Malavolti M, Nicolai E, De Filippo E & Scalfi L (2003b): Сравнение на анализа на биоелектричния импеданс и двуенергийната рентгенова абсорбциометрия за оценка на апендикулярния телесен състав при анорексични жени. Евро. J. Clin. Nutr. 57, 1068–1072.

Deurenberg P (1996): Ограничения на метода на биоелектричния импеданс за оценка на телесните мазнини при тежко затлъстяване. Am. J. Clin. Nutr. 64, 449S – 452S.

Deurenberg P, van der Kooy K, Leenen R & Schouten FJ (1989): Импедансът на тялото до голяма степен зависи от вътрешно- и извънклетъчното разпределение на водата. Евро. J. Clin. Nutr. 43, 845–853.

Guida B, Trio R, Pecoraro P, Gerardi MC, Laccetti R, Nastasi A & Falconi C (2003): Разпределение на импедансния вектор по индекс на телесна маса и конвенционален анализ на биоелектричния импеданс при жени със затлъстяване. Nutr. Metab. Кардиоваск. Дис. 13, 72–79.

Lohman T, Roche A & Martorell R ed. (1988): Ръководство за антропометрично стандартизиране. Шампан, Илинойс: Книги по човешка кинетика.

Lukaski HC & Johnson PE (1985): Прост, евтин метод за определяне на общата телесна вода с помощта на проследяваща доза D2O и инфрачервена абсорбция на биологични течности. Am. J. Clin. Nutr. 41, 363–370.

Malavolti M, Mussi C, Poli M, Fantuzzi AL, Salvioli G, Battistini N & Bedogni G (2003): Кръстосано калибриране на осемполярен анализ на биоелектричен импеданс спрямо двуенергийна рентгенова абсорбциометрия за оценка на общото и апендикулярното тяло състав при здрави субекти на възраст 21–82 години. Ан. Хъм. Biol. 30, 380–391.

Mazariegos M, Kral JG, Wang J, Waki ​​M, Heymsfield SB, Pierson RN, Thornton JC & Yasumura S (1992): Състав на тялото и хирургично лечение на затлъстяването. Ефекти от загубата на тегло върху разпределението на течностите. Ан. Surg. 216, 69–73.

Raison J, Achimastos A, Asmar R, Simon A & Safar M (1986): Обем на извънклетъчната и интерстициалната течност при затлъстяване със и без свързана системна хипертония. Am. J. Cardiol. 57, 223–226.

Scalfi L, Bedogni G, Marra M, Di Biase G, Caldara A, Severi S, Contaldo F & Battistini N (1997): Предсказването на общата телесна вода от биоелектричен импеданс при пациенти с нервна анорексия. Br. J. Nutr. 78, 357–365.

Steijaert M, Deurenberg P, Van Gaal L & De Leeuw I (1997): Използването на многочестотен импеданс за определяне на общата телесна вода и извънклетъчната вода при затлъстели и слаби женски индивиди. Международна J. Obes. Relat. Metab. Разстройство. 21., 930–934.

Van Marken Lichtenbelt WD & Fogelholm M (1999): Увеличено извънклетъчно водно отделение, спрямо вътреклетъчно водно отделение, след намаляване на теглото. J. Appl. Физиол. 87, 294–298.

Waki M, Kral JG, Mazariegos M, Wang J, Pierson RN & Heymsfield SB (1991): Относително разширяване на извънклетъчната течност при затлъстели срещу. нонобез жени. Am. J. Physiol. 261, E199 – E203.

Wang J & Pierson RN (1976): Различната хидратация на мастна и постна тъкан изисква нов модел за разпределение на водата в тялото при човека. J. Nutr. 106, 1687–1693.

Wong WW, Sheng HP, Morkeberg JC, Kosanovich JL, Clarke LL & Klein PD (1989): Измерване на извънклетъчния обем вода чрез бромид-йонна хроматография. Am. J. Clin. Nutr. 50, 1290–1294.