Характеристика нормальной изменчивости скелетно-мышечной массы в зависимости от пола и возраста по данным биоимпедансного анализа

ХАРАКТЕРИСТИКА НОРМАЛЬНОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ СКЕЛЕТНО-МЫШЕЧНОЙ МАССЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛА И ВОЗРАСТА ПО ДАННЫМ БИОИМПЕДАНСНОГО АНАЛИЗА

1, 2, 3, 4, 5,

5, 5, А4.

1НТЦ «Медасс», 2МГУ им. , 3ИВМ РАН, 4МГФСО, 5ВНИИФК (Москва)

Введение. Одной из задач мониторинга и оценки эффективности лечения хронических заболеваний, связанных с нарушениями пищевого статуса и энергетического гомеостаза, является оценка скелетно-мышечной массы (Lukaski, 2005). Скелетная мускулатура – это основная (в количественном отношении) компонента состава тела тканевого уровня. Масса скелетных мышц составляет в среднем 30-40% массы тела и может испытывать значительные колебания как на индивидуальном, так и на популяционном уровне в зависимости от уровня физической подготовки, пищевого статуса и других факторов. Она определяет максимальную аэробную мощность и в физиологических исследованиях служит мерой адаптационного резерва организма (Weibel et al., 2004).

В настоящей работе методом одночастотного биоимпедансного анализа получены оценки нормальных значений скелетно-мышечной массы (СММ) в зависимости от пола и возраста у здоровых людей, посещавших занятия в четырех фитнес клубах Москвы. Биоимпедансные и антропометрические оценки СММ сопоставлены между собой и с другими показателями состава тела у российских спортсменов высокой квалификации и представителей общей популяции того же возрастного диапазона. Приводятся результаты корреляционного анализа данных.

Материалы и методы. С 2002 года проводилось биоимпедансное обследование состава тела у лиц, посещающих занятия в фитнес клубах г. Москвы. Общее количество обследованных составило 3439 человек.

В лаборатории спортивной антропологии, морфологии и генетики ВНИИФК (зав. лабораторией д. б.н. ) проводилось комплексное обследование российских спортсменов высокой квалификации, включающее антропометрию и биоимпедансный анализ состава тела. Были обследованы спортсмены – представители разных видов спорта (академическая гребля, биатлон, велоспорт, волейбол, легкая атлетика, лыжи, синхронное плавание). Общий размер выборки составил 230 человек (138 мужчин и 92 женщины в возрасте от 15 до 35 лет). Основную часть выборки (80%) составили мастера спорта, мастера спорта международного класса и заслуженные мастера спорта, включая представителей сборных команд России, среди которых – чемпионы России, мира и Олимпийских игр. Остальные 20% имели квалификацию кандидата в мастера спорта. Измерения были выполнены в 2005 г. Из группы посещающих фитнес клубы были выбраны все индивиды, относящиеся к возрастному диапазону 15-35 лет (всего 2133 человека, из них 740 мужчин и 1393 женщин). Результаты использовались для сопоставления с оценками состава тела спортсменов.

Величину импеданса измеряли на правой стороне тела в положении лежа на непроводящей поверхности по стандартной тетраполярной схеме на частоте 50 кГц с использованием анализатора состава тела АВС-01 «Медасс» (НТЦ «Медасс», Москва). Скелетно-мышечную массу вычисляли по формуле Янсена (Janssen et al., 2000):

СММ (кг) = 0.401 ´ (ДТ2/R) + 3.825 ´ Пол – 0.071 ´ Возраст + 5.102,

где ДТ – длина тела (см), R – активное сопротивление (Ом), Пол = 1 (мужской), 0 (женский), Возраст (лет). Остальные показатели состава тела (безжировую, клеточную и активную клеточную массу тела) вычисляли на основе измеренных значений параметров импеданса по встроенным формулам.

Толщину кожно-жировых складок на различных участках тела измеряли калипером Ланге по схеме Лутовиновой, Уткиной и Чтецова (Лутовинова и соавт., 1970). Антропометрические оценки скелетно-мышечной массы и массы жировых тканей получены по формулам Матейки (Matiegka, 1921):

СММ (кг) = ДТ ´ r2 ´ k1,

МЖТ (кг) = d ´ S ´ k2,

где ДТ – длина тела (м), k1 = 6.5, k2 = 1.3 – константы, полученные экспериментальным путем, r – среднее значение радиусов плеча, предплечья, бедра и голени без подкожного жира и кожи (см), определяемое по формуле r = (сумма обхватов плеча, предплечья, бедра (см) / 25.12) – (сумма жировых складок на предплечье, плече (спереди и сзади), бедре и голени (мм)/100), d – средняя толщина подкожно-жирового слоя вместе с кожей (мм), S – площадь поверхности тела (м2), определяемая по формуле Дюбуа (Du Bois, Du Bois, 1989). Обхват плеча измеряли в спокойном состоянии в месте наибольшего развития; обхват предплечья – в месте наибольшего развития мышц на свободно свисающей руке, мышцы расслаблены; обхват голени – в месте наибольшего развития икроножной мышцы; обхват бедра измеряли под ягодичной складкой, вес тела равномерно распределен на обе ноги, расположенные на ширине плеч. Складки определяли в том же положении, что и обхваты (Мартиросов, 1982; Мартиросов и соавт., 2006).

Результаты. На рис. 1 показаны гистограмма плотности распределения численности обследованных групп (отдельно для мужчин и для женщин), а в табл. 1 и 2 – абсолютные и относительные (нормированные на массу тела и безжировую массу) значения скелетно-мышечной массы посетителей фитнес клубов, в зависимости от возраста. На рис. 1 видно, что основной возраст посещения фитнес клубов женщинами составляет 25 лет – 34 года, а мужчинами – 30-40 лет. Данные, приведенные в табл. 1 и 2, можно рассматривать как нормальные диапазоны изменчивости соответствующих показателей в зависимости от возраста. Как у мужчин, так и у женщин имеется выраженная тенденция к уменьшению с возрастом доли скелетно-мышечной ткани в безжировой массе тела (СММ/БМТ).

Рис. 1. Гистограмма плотности распределения численности обследованной группы посетителей фитнес клубов для женщин (n=2066, слева) и мужчин (n=1373, справа) в зависимости от возраста

Табл. 1. Биоимпедансные оценки абсолютных и относительных значений скелетно-мышечной массы у мужчин – посетителей фитнес клубов г. Москвы в зависимости от возраста (среднее ± стандартное отклонение)

Показатель	Возраст, лет
15-19 лет n=33	20-29 лет n=387	30-39 лет n=698	40-49 лет n=351	50-59 лет n=69	60-65 лет n=10
СММ, кг	35.5 ± 3.7	36.6 ± 4.6	37.6 ± 4.5	37.2 ± 4.4	37.0 ± 4.5	33.1 ± 3.6
СММ/МТ	0.47 ± 0.06	0.45 ± 0.05	0.42 ± 0.05	0.41 ± 0.05	0.40 ± 0.04	0.40 ± 0.04
СММ/БМТ	0.57 ± 0.03	0.54 ± 0.02	0.53 ± 0.02	0.52 ± 0.02	0.51 ± 0.01	0.50 ± 0.01

Табл. 2. Биоимпедансные оценки абсолютных и относительных значений скелетно-мышечной массы у женщин – посетителей фитнес клубов г. Москвы в зависимости от возраста (среднее ± стандартное отклонение)

Показатель	Возраст, лет
15-19 лет n=64	20-29 лет n=810	30-39 лет n=804	40-49 лет n=310	50-59 лет n=100	60-65 лет n=14
СММ, кг	23.3 ± 2.2	23.3 ± 2.8	23.1 ± 2.9	23.4 ± 3.0	22.7 ± 2.8	23.3 ± 5.2
СММ/МТ	0.40 ± 0.05	0.39 ± 0.05	0.36 ± 0.05	0.34 ± 0.05	0.31 ± 0.04	0.30 ± 0.03
СММ/БМТ	0.51 ± 0.02	0.50 ± 0.02	0.49 ± 0.02	0.47 ± 0.02	0.45 ± 0.02	0.44 ± 0.02

Для характеристики верхних значений нормального диапазона скелетно-мышечной массы в табл. 3 приведены антропометрические данные и показатели состава тела спортсменов высокой квалификации (n=230, возраст 15-35 лет). Оценки состава тела спортсменов получены с использованием двух методов – антропометрии и биоимпедансного анализа. Для сравнения показаны выборочные данные по посетителям фитнес клубов, относящимся к тому же возрастному диапазону (размер выборки составил 2133 человека).

Табл. 3. Состав тела высококвалифицированных спортсменов и лиц, занимающихся фитнесом, по данным антропометрии и биоимпедансного анализа (среднее ± стандартное отклонение)

Показатели	Спорт	Фитнес
Мужчины n=138	Женщины n=92	Мужчины n=740	Женщины n=1393
Возраст, лет	22.2 ± 4.6	22.2 ± 4.7	28.8 ± 4.7	27.8 ± 4.6
Длина тела, см	183.0 ± 10.6	172.3 ± 8.7	178.9 ± 6.4	166.8 ± 5.9
Масса тела, кг	79.4 ± 14.0	65.7 ± 10.5	85.1 ± 15.1	61.9 ± 11.1
ИМТ, кг/м2	23.5 ± 2.1	22.0 ± 2.1	26.6 ± 4.4	22.2 ± 3.8
ЖМТ, кг	10.2 ± 5.6	15.4 ± 5.5	16.9 ± 9.0	15.5 ± 7.8
МЖТ (антр.), кг	7.7 ± 3.2	10.7 ± 4.2	-	-
БМТ, кг	69.1 ± 9.6	50.4 ± 6.3	68.2 ± 8.2	46.4 ± 4.8
СММБИА, кг	38.5 ± 5.0	26.3 ± 3.6	36.7 ± 4.3	23.2 ± 2.8
СММантро, кг	41.8 ± 8.0	32.8 ± 5.7	-	-
%СММБИА	49.0 ± 3.5	40.3 ± 3.3	38.1 ± 4.9	43.8 ± 5.3
%СММантро	52.5 ± 2.0	49.8 ± 2.3	-	-
АКМ, кг	43.6 ± 6.3	29.8 ± 4.1	40.4 ± 6.2	24.7 ± 4.7

Из табл. 3 следует, что спортсмены были в среднем на 5,5-6,5 лет моложе посетителей фитнес клубов, при этом имели достоверно большую длину тела. Жировая масса тела у спортсменов-мужчин была значимо меньше, а у женщин практически не отличалась. Абсолютные значения безжировой массы у мужчин значимо не отличались, а у женщин-спортсменок были выше. Основные индикаторы физической работоспособности – скелетно-мышечная и активная клеточная масса – в абсолютных показателях у мужчин отличались незначительно, но процентное содержание СММ и АКМ было существенно выше у спортсменов. У женщин значимо отличались все четыре показателя.

Состав тела у спортсменов дополнительно оценивали по данным антропометрии. Полученные антропометрические оценки СММ и %СММ были выше как у мужчин, так и у женщин.

В табл. 4 показаны величины корреляций показателей состава тела у спортсменов и представителей общей популяции. Наиболее сильная корреляционная связь имеет место между показателями физической работоспособности (СММ, АКМ и БМТ у спортсменов (рис. 3, 4), СММ и БМТ для общей популяции), при этом корреляции биоимпедансной и антропометрической оценок СММ также оказались велики (0.93 для мужчин и 0.90 для женщин, рис. 5). Интересно, что значимым коррелятом физической работоспособности у спортсменов высокой квалификации является длина тела.

Табл. 4. Корреляции между показателями состава тела и антропометрическими индексами у спортсменов высокой квалификации и лиц, занимающихся фитнесом

Показатели	Спорт	Фитнес
Мужчины	Женщины	Мужчины	Женщины
СММБИА	АКМ	0,95	0,94	0,82	0,62
СММБИА	СММантро	0,93	0,90	-	-
СММБИА	БМТ	0,99	0,99	0,96	0,95
СММБИА	ИМТ	0,67	0,69	0,52	0,43
АКМ	ИМТ	0,70	0,77	0,64	0,44
ЖМТ	ИМТ	0,76	0,72	0,87	0,91
ОВО	ИМТ	0,72	0,73	0,72	0,65
БМТ	Длина тела	0,88	0,75	0,50	0,49
СММБИА	Длина тела	0,86	0,72	0,51	0,50
АКМ	Длина тела	0,81	0,63	0,38	0,23

Рис. 2. Корреляции биоимпедансных оценок скелетно-мышечной и активной клеточной массы у лиц в возрасте 15-35 лет, занимающихся фитнесом (левый график - женщины, правый - мужчины)

Рис. 3. Корреляции биоимпедансных оценок скелетно-мышечной и активной клеточной массы у высококвалифицированных спортсменов (левый график - женщины, правый - мужчины)

Рис. 4. Корреляции биоимпедансных оценок скелетно-мышечной и безжировой массы у высококвалифицированных спортсменов (левый график - женщины, правый - мужчины)

Рис. 5. Корреляции биоимпедансных и антропометрических оценок скелетно-мышечной массы у высококвалифицированных спортсменов (левый график - женщины, правый - мужчины)

Обсуждение и выводы. Результаты биоимпедансного обследования посетителей фитнес клубов Москвы использованы нами для построения нормальных диапазонов абсолютных и относительных значений скелетно-мышечной массы тела (табл. 1, 2). Эти данные будут использованы для построения шкалы норм БИА в последующих версиях программного обеспечения анализатора состава тела АВС-01 «Медасс».

Как и ожидалось, полученные оценки высоко коррелируют с безжировой и активной клеточной массой тела. Необходимы дальнейшие исследования для выяснения специфичности и прогностической значимости этих показателей для характеристики состояния здоровья при решении различных задач клинической и спортивной медицины.

Список литературы

1.  , , Чтецов проблемы изучения вариаций подкожного жира // Вопр. антрпол. 1970. Вып. 36. С.32-54.

2.  Мартиросов исследования в спортивной антропологии. М.: ФиС, 19с.

3.  , , Руднев и методы определения состава тела человека. М.: Наука, 20с.

4.  , Руднев методы определения жировой и мышечной массы тела // Проблемы современной антропологии. М.: Флинта, Наука, 2004. С.40-62.

5.  Du Bois D., Du Bois E. F. A formula to estimate the approximate surface area if height and weight be known. 1916 // Nutrition. 1989. V.5, №5. P.303-311.

6.  Janssen I., Heymsfield S. B., Baumgartner R. N., Ross R. Estimation of skeletal muscle mass by bioelectrical impedance analysis // J. Appl. Physiol. 2000. V.89. P.465–471.

7.  Lukaski H. C. Assessing muscle mass. In: Heymsfield S. B., Lohman T. G., Wang Z. M., Going S. B. (Eds.) Human body composition (2nd edn). Champaign, IL: Human Kinetics, 2005. P.203-218.

8.  Matiegka J. The testing of physical efficiency // Am. J. Phys. Anthropol. 1921. V.4, №3. P.223-230.

9.  Weibel E. R., Bacigalupe L. D., Schmitt B., Hoppeler H. Allometric scaling of maximal metabolic rate in mammals: muscle aerobic capacity as determinant factor // Respir. Physiol. Neurobiol. 2004. V.140. P.115–132.