Vztahy mezi tělesnou hmotností a skeletální a sexuální maturací. Stav výživy a biologický věk – vybrané auxologické aspekty

Tělesná hmotnost a sekulární trend, biologický věk, fenotypová plasticita auxologických dat
Nárůst tělesné hmotnosti s kalendářním věkem je všeobecně známou pediatrickou (ko)relací a hodnota hmotnosti těla je nejen v pediatrii nejčastěji používaným orientačním ukazatelem nutričního stavu. Složitější a specifickou pediatrickou situaci pak představují vztahy tělesné hmotnosti a biologického věku.

Ten lze v pediatrické praxi od narození až do ukončení růstu hodnotit podle skeletální maturace (orientačně podle charakteru růstové křivky, přesněji stanovením kostního věku) a po ukončení biologického dětství i podle stupně sexuální maturace (stadium prsní žlázy, resp. volumu testes).
Podoba těchto vztahů se ve fylogenezi i v ontogenezi člověka mění, stejně jako naše poznatky o nich. Nejznámější jsou v daných souvislostech mikroevoluční změny známé jako sekulární trend zvyšování tělesné výšky (korelátu skeletální maturace) a snižování věku puberty, resp. reprodukční zralosti (korelátu sexuální maturace). Těsná spojitost sekulárního trendu a charakteru výživy je všeobecně známým faktem. Měnlivost auxologických parametrů u jednotlivců i celých populací v souvislosti s nutričním stavem je příkladem pozoruhodné vývojové (fenotypové) plasticity a souvisejících adaptací, ale i maladaptací.

Dědičnost sexuální a skeletální (menarche, PHV) maturace versus nutriční stav (BMI)

Nejenom v souvislostech uvedených v úvodu je mimořádně zajímavou kapitolou ontogeneze a fylogeneze člověka puberta. Puberta představuje „pediatrický evergreen“, který však i v 21. století zůstává mystériem pro jednotlivce i biomedicínské experty. Pokusme se o analýzu vlivů dědičnosti a nutrice na sexuální a skeletální zrání. Uvádí se, že 50–80 % variace věku puberty je dáno genetickými rozdíly mezi jednotlivci. Za nejpřesnější dostupné hodnoty puberty se u dívek považuje menarche, u chlapců je to (vzhledem k nedostupnosti věku spermarche) věk při dosažení nejvyšší růstové rychlosti (PHV, peak height velocity). Známe vysokou dědičnost i vysoké korelace začátku puberty a věku PHV u mužského pohlaví, známá je rovněž vysoká dědičnost i vysoké korelace věku PHV a věku menarche u dívek. Loesch et al. (1995) identifikovali genetický systém kontrolující kostní zralost jako genetickou determinantu věku menarche. Pevná asociace sexuální a skeletální maturace je u zdravých jedinců empiricky dobře známá a v klinické praxi dobře využitelná (např.: menarche = 95 % konečné výšky, volum testes = přesný korelát kostního věku). Z přehledu prací na toto téma vyplývá, že heritabilita věku menarche dívek je nižší než heritabilita PHV chlapců.

Současně však empiricky a z celé řady odborných prací známe fakt, že věk začátku puberty (a tedy i věk PHV, resp. menarche) negativně koreluje s prepubertálními hodnotami BMI, který je dobrým orientačním ukazatelem tukové nadváhy (přesněji u dívek než u chlapců). Sekulární trend poklesu menarche a věku PHV, tedy geneticky determinovaných hodnot, souvisí od konce 19. století především se změnami stavu výživy (tělesné hmotnosti), u všech zmapovaných populací 20. století.
Vliv hodnoty BMI v dětství na věk při dosažení puberty dokládají nejnověji recentní americké studie o časnější pubertě jedinců (i celých subpopulací) s BMI vyšším než průměrným. Karlberg uvádí, že „1 BMI“ urychluje pubertu u obou pohlaví o 0,13 roku a nadváha, resp. obezita, se tak mimo jiné podílí i na prokazatelné redukci finální výšky těla jedinců s nadváhou. Pandemií nadváhy a obezity současných USA se vysvětluje historický zvrat: průměrná tělesná výška dospělých Američanů je poprvé v historii nižší než u jejich současných evropských předků.

Inverzní relaci věku menarche a prepubertálních hodnot BMI u dívek prokazuje bezpočet studií. Především současný „fattening of America“ tak přepisuje pediatrické normy USA, především u dívek, jejichž nástup puberty před 9. rokem již není americkými endokrinology vnímán jako předčasný, resp. není již indikací k léčebné intervenci. Průměrný věk menarche v současných USA je podle údaje Kaplowitze (2008) 12,5 roku, menarche obézních dívek newyorské studie (2002) je dokonce jen 11,9 roku. Jedná se o pokles z hodnoty 12,8 roku za 25 let, v nichž podíl amerických dívek s BMI > 85. percentil stoupl ve věkové skupině 10 až 15 let z 16 % na 27 %.

Puberta – manifestace reprodukční kompetence, leptin – metabolická brána puberty

Puberta představuje velký a složitý „orchestr“, jehož hormonální systémy nejsou dosud kompletně zmapovány. Nejnověji zde poznanou diádu kisspeptin (tzv. „detonátor“ puberty) a jeho receptor (protein GPR54) vysoce pravděpodobně aktivuje leptin, dnes již všeobecně známý hormon tukové tkáně. Dráha kisspeptinu a jeho receptoru zřejmě hraje vitální roli v endokrinní regulaci lidské reprodukce: kisspeptin stimuluje sekreci gonadotropinů přes hypotalamické dráhy aktivující GnRH neurony a současně je již známo, že mozkové buňky s receptory pro kisspeptin mají zároveň receptory pro leptin. Souvislost sexuálního zrání a nutričního stavu je tak dnes již zcela mimo pochybnost.

Pubertu, příhodně též označovanou jako „manifestaci reprodukční kompetence“, tedy charakterizují těsné a složité interakce mezi neuroendokrinními systémy (kontrolujícími uvolňování gonadotropinů) a systémy kontrolujícími metabolické regulace (včetně hypotalamické leptinergní dráhy). Leptin je dnes pro svou poznanou roli v daných interakcích trefně označován za metabolickou bránu puberty. Vzhledem k tomu, že se jedná o hormon tukové tkáně, nelze v dané problematice pominout další důležitý aspekt puberty, a to její sexuální dimorfismus. Zatímco u dívek v pubertě hladina leptinu stoupá, tak u chlapců leptin s věkem (se zvyšováním testosteronu) klesá. Obdobnou dynamiku empiricky známe též dle křivek množství podkožního tuku v ontogenezi ↑dívek a ↓chlapců.

Klíčový podíl tuku na startu, věku a průběhu puberty, význam hodnocení nutričního stavu

U mužů není na rozdíl od žen poznána vazba mezi plodností a množstvím tuku a je zcela zřejmé, že evoluční význam tuku v reprodukci je u ženského a mužského pohlaví odlišný. Nejen v daných souvislostech tak není nadsázkou známá teze, že z biologického hlediska dostačuje k těhotenství ženy jediný mužský „příspěvek“– spermie, zatímco (nejen) biologické nároky na reprodukční funkce u žen jsou nesrovnatelné. Z evolučního, resp. biologického a nutričního hlediska má tak klíčový význam v lidské reprodukci žena a nejen tato naše auxologická analýza puberty je tak pochopitelně soustředěna na ženské pohlaví.

Hladina leptinu, resp. množství tuku se u ženského pohlaví nepochybně podílí na startu (věku) a průběhu puberty. Množství tuku (korelátu leptinu) u dívek tak v současnosti definitivně získalo “endokrinologický rozměr“ a v pediatrii tak dále posílilo požadavek na kvalitní (exaktní) hodnocení nutričního stavu a tělesného složení. Dávná, známá a stále diskutovaná teze o dosažení „kritické tělesné hmotnosti“ pro menarche, resp. kritického % tělesného tuku (Frische a Revelle, 1970) tak v „éře leptinu“ doznala své renesance.

Za zřejmě neotřesitelný axiom lze považovat, že k dosažení menarche musí tuk u dívek představovat 17 % z celkové hmotnosti těla, pro udržení menstruačního cyklu a jeho případnou obnovu (remenoreu) se uvádí hodnota 22 %. V rámci standardní pediatrické péče zde dostačuje průběžné a přesné posuzování tělesné hmotnosti, konkrétně hmotnosti k výšce, event. též k biologickému věku (odlišné nároky na hodnotu hmotnosti u prepubertálních a postpubertálních dívek téže výšky, viz Tab. 1–4, Obr. 1, 2), či orientační s využitím percentilových grafů BMI. Na specializovaných pediatrických pracovištích doporučujeme hodnotit množství podkožního tuku, které představuje korelát celkového tělesného tuku, kaliperováním.

Tab. 1 – Tělesná hmotnost (TH) u průměrně vysoké 13leté dívky s neukončeným růstem

Tab. 2 – Tělesná hmotnost (TH) u podprůměrně vysoké
české dívky s ukončeným růstem

Tab. 3 – Tělesná hmotnost (TH) u průměrně vysoké české dívky s ukončeným růstem

Tab. 4 – Tělesná hmotnost (TH) u nadprůměrně vysoké
české dívky s ukončeným růstem

Disociace sexuální a psychosociální zralosti v současnosti, nový reprodukční ženský vzorec
Ke známým faktorům a parametrům puberty přibývají stále nové a s nimi tak vyvstává i množství nezodpovězených otázek. Je všeobecně známým faktem, že rozsah fenotypů zrání se u genotypů (reakční normy) mění vlivem vnějších podmínek. S enzymy estrogenového metabolismu je spojen značný polymorfismus a v daných souvislostech je proto vedle nutrice diskutován i možný podíl tzv. endokrinních disruptorů na biologickém zrání současných populací (nejrůznější xenobiotické substance – pesticidy, HAK, fytoestrogeny atd.).

Obr. 1 – Schéma osifikace distálních falang skeletu ruky: G = věk PHV (dívky 12 let, chlapci 14 let), H = menarche (dívky 13 let), resp. volum testes 15 ml (chlapci 15 let). Perimenarcheální stadium osifikace H u dívek odpovídá stupni prsní žlázy B4 a BMI > 18, viz též Obr. 2, Tab. 1.

Objevují se názory, že „současná puberta se jen vrací do původních čísel“. Gluckman a Hanson uvádějí, že u jedinců archaických lidských společenství (pleistocen, více než před 10 000 roky) puberta začínala již od 7 let (mezi 7. až 13. rokem) a plná reprodukční kompetence tak mohla nastávat mezi 9. až 15. rokem. Menarche a sociální zralost byly ještě v nedávné minulosti (před sto a více lety) a nejspíše i u zmíněných archaických populací těsně spjaty. Vzhledem ke krátkověkosti předešlých populací představovala časná reprodukčnízralost adaptační výhodu, jíž ale v současném světě přestala být. Životní podmínky naší epochy vytvářejí u adolescentů (především euroamerické civilizace) posledního půlstoletí evolučně zřejmě dosud unikátní a psychosociálně náročnou disociaci sexuální a psychosociální zralosti („mismatch“).

Obr. 2 – Stadia rozvoje prsní žlázy u dívek podle Tannerovy klasifikace. B4 = perimenarcheální stadium odpovídá u zdravé dívky kostní zralosti 13 ± 0,5 let a BMI >18, viz též Obr. 1, Tab. 1.

Spolu s celkovou životní úrovní (socioekonomický status, zdravotní péče atd.) sehrává v poklesu věku puberty zcela jistě zásadní roli stav výživy a tělesného složení, konkrétně množství tělesného tuku. Mluví se o novém reprodukčním ženském vzorci, jímž je (též oproti 19. a první polovině 20. století) nejen časnější menarche, ale i pozdější věk prvního porodu a při současném věku dožití i přibližně třikrát delší období menstruace současných žen oproti minulosti. Do spojitosti s uvedeným vzorcem jsou uváděny karcinomy prsu, endometria a ovarií, s obezitou pak všechny nejčastější tzv. civilizační choroby, které rovněž věk dožití současného člověka prokazatelně snižují.

Poznané auxologické sekvence a axiomy puberty – „jistoty“ biologického zrání

Co v nastalých mikroevolučních proměnách nepřestává platit? Jaké jsou „jistoty“, resp. axiomy biologického zrání a puberty, které představují v životě jedinců všech generací zásadní milník?
Zřejmě hlubší evoluční význam, související s párovými situacemi uvnitř lidských klanů, představuje nejspíše věčný fakt, že u ženského pohlaví rok nejvyšší růstové rychlosti (PHV) předchází menarche, zatímco PHV u mužského pohlaví nastává až po spermarche. Uvnitř těchže společenství jsou vždy již reprodukce schopné dívky v průměru vyšší než prespermarcheální chlapci téhož kalendářního věku.
Dosažení reprodukční zralosti (menarche) u eutrofických dívek nastává v průměru jeden rok po PHV. Biologický věk při menarche má velmi malou variabilitu, podle kostního věku je to jen 13 ± 0,5 roku: na skeletu ruky dochází v čase menarche k fúzi metafýz a epifýz distálních falang, další fúze na skeletu ruky následují až po této (Obr. 1).

Tělesná výška při první menstruaci má 95 % své konečné hodnoty. Dalším axiomem menarche je fakt, že 17 % hmotnosti těla tvoří tuk, nejen podle našich dlouhodobých zkušeností je to minimálně 25. percentil hmotnosti k výšce, resp. BMI vyšší než 18 kg/m2 (Tab. 1). V čase menarche jsou prsní žláza i pubické ochlupení podle Tannerovy klasifikace (Obr. 2) ve stadiu čtyři (B4, PH4). Stadium B4 je zcela charakteristické: je to jen velmi krátce trvající období, kdy reliéf areoly přečnívá nad niveau prsu („panenský prs“).

Současný věk menarche, zkracování dětství – nezbytného unikátu lidského druhu

Věk menarche u euroamerických populací klesl od konce 19. století o celé čtyři roky a je tak v současnosti u většinové populace značně vzdálen od věku při dosažení sociální zralosti (např. věk ři ukončení vysokoškolského vzdělání a věk menarche odděluje více než deset a více let). Střední věk menarche většiny dívek současných evropských populací je již dlouhodobě cca 13 let. Z definice středního věku to znamená, že 50 % dívek uvádí menarche před a 50 % dívek po 13. roce kalendářního věku. Za normu menarche podle kalendářního věku se v Evropě nejčastěji uvádí interval 11 až 15, nástupu puberty 9 až 13 let.

Ze studií u celé řady etnik, resp. populací, vyplývá, že všechny studované kohorty (populace severské i jižní, dívky černé i bílé, z vyšších i nižších ekonomických vrstev) reagují shodně na zvyšování BMI v dětství, totiž snižováním věku menarche, a tedy (nežádoucím) zkracováním biologického dětství. Současný věk menarche v USA je již 12,5 roku a je tak zřejmé, že věk nástupu puberty, resp. menarche, se v populacích s nadváhou, resp. obezitou snižuje. Pro lidský druh unikátní a zároveň vývojově zcela nezbytné dětství se v „moderních“ společenstvích stále a „nebezpečně“ zkracuje. Vysoce signifikantní korelace mezi věkem menarche a rokem PHV, jedna z nejvyšších poznaných biologických korelací, zde ale s nejvyšší pravděpodobností nepřestává platit (viz výše Loesch et al.). Se snižováním věku menarche klesá rok PHV, a tedy i věk při dosažení finální výšky: 50. percentil věku při dosažení finální výšky je podle současného euroamerického standardu osifikace u dívek 15 let, u chlapců je to podle téhož zdroje 16,5 roku (Tanner et al., 2001).

Model nutrice vs. maturace: tělesná hmotnost vs. menarche, primární a sekundární amenorea

Jako průměrná hodnota perimenarcheální hmotnosti se dlouhodobě uvádí 48 kilogramů. Tento údaj je v dobré shodě s výsledky poslední celostátní studie ČR (2001), v níž medián menarche byl 13 let: je zde nutno zdůraznit, že je to hmotnost třináctiletých dívek s průměrnou tělesnou výškou, která je v tomto věku nyní u nás 160 cm. BMI této současné průměrné třináctileté („perimenarcheální“) Češky je 18,8 kg/m2, u dívek jiných tělesných výšek této hodnotě BMI ve 13 letech odpovídají např. relace 42 kg/150 cm a 55 kg/170 cm. Z rozptylu uvedených hodnot ve 13 letech (150 až 170 cm, 42 až 55 kg) je zcela zřejmé, že paušální doporučování 48 kg pro menarche je velmi závažným pochybením.

V Tab. 1–4 uvádíme v číslech vyjádřený význam nutričního stavu u dívek různých výšek a věku. Uvedené relace však mají všeobecný klinický význam: exaktně ilustrují obecnou biologickou, resp. pediatrickou platnost významu nutričního stavu (resp. množství podkožního tuku především) pro všechny věkové pediatrické kategorie u obou pohlaví: hmotnost nižší než cca 85 % hodnoty doporučené hmotnosti představuje v každé věkové kategorii u obou pohlaví „cutt-of“ doporučené hmotnosti, tedy cca 50. percentilu TH/TV. Podle v současnosti u nás užívaných pediatrických norem se jedná v průměru o podváhu 10. percentil hmotnosti k výšce, resp. 10. percentil BMI (tzv. I. stupeň podváhy). U pubescentních i postpubertálních dívek jsou uvedené kritické hodnoty spojeny s významnou alterací menstruačního cyklu (primární či sekundární amenorea) a představují tak velmi ilustrativní model vazeb stavu výživy a biologického zrání. V nižších věkových katego-
riích malnutrice „srovnatelně viditelně“ alteruje např. neurální či skeletální růst (lag-down růst mozku či skeletu jako důsledek závažné malnutrice).

Závěr

V soudobé struktuře (české) medicíny jsou to především pediatři, kteří v rámci preventivní pediatrické péče rutinně hodnotí stav růstu, stav výživy a biologický věk všech jedinců od narození do dosažení dospělosti, resp. do 18 let. Řeší tak celou řadu náročných otázek souvisejících se skeletální a sexuální maturací. Spojitosti biologického zrání a stavu výživy, resp. tělesného složení, byly v předloženém sdělení uvedeny v širších a méně obvyklých souvislostech.

Stav výživy jednotlivců a celých populací se v minulosti i nyní významně promítá do charakteristik všech tří základních postnatálních růstových komponent, tedy do infantní, dětské i pubertální periody. Kvantita a kvalita výživy již v infantním období rozhoduje o finálních hodnotách základních auxologických dat, tedy o míře realizace jejich dědičného potenciálu (sekulární trend zvyšování výšky těla je podle současných poznatků spojen především právě s kvalitou prvních dvou let života). Dalším poznaným spolurozhodujícím faktorem je stav výživy v dětství – uplatňuje se na jeho délce a významně tak souvisí s časem a průběhem puberty. Od poslední třetiny dvacátého století dochází v řadě tzv. vyspělých zemí, včetně ČR, ke značnému nárůstu variability tělesné hmotnosti. Z výše uvedených souvislostí je zřejmé, že se dnes jedná především o etapu biologického dětství, kde chronická malnutrice (hypotrofie i obezita) významně alteruje složité procesy biologického zrání – nástup a průběh puberty i hodnotu definitivní výšky těla (viz výše snižování finální tělesné výšky a věku puberty obézních jedinců a populací). Znalost biologických vzorců, jejich podob v normě, ale i jejich alterací v souvislosti s nutričním stavem považujeme za aktuální příspěvek ke zkvalitnění aktivit všech pediatrických odborníků.


O autorovi: Doc. RNDr. Hana Krásničanová, CSc.
Univerzita Karlova v Praze, 2. lékařská fakulta a Fakultní nemocnice v Motole, Pediatrická klinika

e-mail: hana.krasnicanova@lfmotol.cuni.cz

Ohodnoťte tento článek!