BMI, množství podkožního a ostatního tuku a svalů, náprava obezity

1         Úkol

1.1       Základní úkoly

1.1.1        Změřte výšku těla a pomocí přístroje OMRON BF 511 zjistěte hmotnost těla, BMI a další tělesné parametry. Průběžně zapisujte naměřené a vypočítané hodnoty a postup všech výpočtů.

1.1.2        Výpočtem podle rovnice hmotnost / výška v metrech² ověřte přesnost BMI určeného přístrojem. Zapište naměřené a vypočítané hodnoty a postup všech výpočtů.

1.1.3        Získané údaje (procento podkožního tuku, procento svalů, procento ostatního tuku) vyhodnoťte porovnáním s tabulkami v návodu přístroje, úroveň BMI porovnejte s údaji v tabulce 1. Vyhodnocení zapište, vše zdůvodněte a uveďte souvislosti mezi získanými údaji a vlastním životním stylem.

1.1.4        Vypočítejte, kolik kilogramů tvoří ve vašem těle podkožní tuk, ostatní tuk a svalová hmota. Výsledky zapište.

1.1.5        Porovnejte údaj RM kcal, odečtený z přístroje, s hodnotou KEV, vypočítanou podle vzorce. Vypočítejte orientační hodnotu svého denního energetického výdeje během dne bez intenzivní pohybové činnosti.

1.1.6        V případě, že úroveň podkožního tuku ve vašem těle dosahuje nadprůměru (nadváha) nebo silného nadprůměru (obezita až morbidní obezita), pokuste se navrhnout vhodná opatření (např. podle http://www.flora.cz/edenicek/eden_kalk.php). Naplánujte, o kolik kilogramů byste měli zhubnout a jak dlouho by hubnutí mělo trvat, aby úbytek hmotnosti těla šel na vrub tuku. Navrhněte jídelníček na 1 den podle pravidel dostupných například na http://www.flora.cz/zdravy-zivotni-styl/vyvazena-strava/desatero-pro-vyvazeny-jidelnicek.html.

1.1.7        Na základě jakého principu přístroj odlišuje tuk od ostatních tkání?

1.2       Fakultativní úkoly

1.2.1        Vypočítejte hmotnost těla člověka a hmotnost jeho tělesného tuku – obojí před dietou i po ní v příkladu uvedeném v kapitole 6.4.

2         Časová dotace

2.1       Základní časová dotace: 2 hodiny

2.2       Fakultativní úkol: 1 hodina

3         Pomůcky a materiál

Osobní váhy s tukoměrem OMRON BF 511, fotokopie vyhodnocovacích tabulek z návodu přístroje: interpretace množství kosterního svalstva, viscerálního tuku, procenta tělesného tuku, metr – alespoň 2m, trojúhelník k rýsování na tabuli nebo jiná pravoúhlá pomůcka, která umožňuje odečíst výšku těla, mobilní telefon (kalkulačka).

4         Hlavní a dílčí cíle

4.1.1        Základní cíle

4.1.2        Seznámit žáky s metodou jednoduché diagnostiky úrovně faktoru BMI a se smyslem jejího použití.

4.1.3        Seznámit s využitím metody bioelektrické impedance při stanovení dalších parametrů těla (podkožní tuk v procentech celkové hmotnosti těla, kosterní svaly v procentech celkové hmotnosti těla, ostatní tuk v těle mimo podkožní v procentech celkové hmotnosti těla) použitelných pro zjištění skladby lidského těla.

4.2       Vedlejší cíle

4.2.1        Změnit chování a vztah k vlastnímu tělu – prevence civilizačních chorob vznikajících při nevhodném životním stylu, doporučení změn denního pohybového režimu žáka.

5         Mezipředmětové vztahy a přesahy

Téma zasahuje do předmětu základy společenských věd, do tematických celků týkajících se zdravého životního stylu, prevence civilizačních chorob, reálného sebehodnocení a péče o vlastní tělo. Zasahuje taktéž do tělesné výchovy, případně zdravotní tělesné výchovy a sportovního lékařství, protože žák si uvědomí souvislost mezi získanými údaji a vlastním životním stylem a může lépe volit případné nápravné prostředky. Téma se též týká matematiky a statistiky (výpočty a porovnávání výsledků s normalizovanými hodnotami).

6         Obecný úvod k tématu

6.1       BMI

Body Mass Index neboli index tělesné hmotnosti (BMI) vyjadřuje vztah mezi tělesnou hmotností a tělesnou výškou. Lze jej vypočítat jako poměr hmotnosti v kilogramech a druhé mocniny výšky v metrech. Normální hodnota BMI se pohybuje v rozmezí 18,5 až 25. Většina odborníků se shoduje na tom, že hodnoty pod 18,5 naznačují podváhu, případně podvýživu, hodnoty nad 25 znamenají nadváhu, nad 30 obezitu. Tyto údaje platí pro dospělé ve věku 20 let a starší.

BMI je ale spíše statistickým nástrojem vhodným pro zkoumání velkých souborů dat. Nejčastěji se používá pro zkoumání korelace mezi obezitou a jinými faktory. Pro jedince je to příliš jednoduchý ukazatel, který pomíjí řadu dalších důležitých faktorů, jako stavbu těla, množství svalstva apod. Výpočet BMI může posloužit jako přibližné orientační vodítko. V klinické praxi se proto používají přesnější metody jako měření tloušťky podkožního tuku, impedanční měření a jiné.

Zpřesněním výpovědní hodnoty BMI je zobrazení jeho úrovně v percentilových grafech vycházejících ze zkoumání velkého vzorku populace, kde jsou hodnoty BMI vztažené k věku a pohlaví zkoumané osoby. Viz např. porovnání výšky a BMI s percentilovými grafy populace ČR na adrese http://www.rustovyhormon.cz/rg/grafy.php? graphType=default.

Člověk s velkým množstvím svalů, který má hodnotu BMI např. větší než 30, nemusí být obézní. Vysoká hodnota indexu je u něj ovlivněna velkým množstvím svalové hmoty. Stejného BMI ale může dosáhnout člověk stejné hmotnosti s malým podílem svalů a s výrazně větším podílem tuku. Naopak starší lidé s malým množstvím svalstva mohou být ze zdravotního hlediska obézní, přestože jsou podle BMI v kategorii ideální váhy, protože mají v těle vysoké množství viscerálního tuku, uloženého okolo vnitřních orgánů.

Hranice hodnot BMI se liší i pro skupiny lidí žijící dlouhodobě v určité oblasti. Například Asiaté používají mírně nižší hranice a za obézní považují již jedince s BMI nad 27,5. Ideálním BMI je 18,5 až 23. Pro obyvatele USA je z hlediska nejmenší úmrtnosti optimální BMI v rozmezí 18 až 27. Pro evropskou populaci je optimální BMI do 25 (tab. 1). I z hlediska nemocnosti je optimální BMI obdobné. Optimální BMI v podstatě naznačuje, že průměrný člověk nepřetěžuje organismus mechanicky (klouby) ani metabolicky (ledviny, játra, srdce) nadměrným množstvím tuku, ale zároveň jej má dostatečnou zásobu jako zdroje energie.

Tab. 1 Hodnoty BMI indexu a kategorizace váhových skupin

6.2       Bioimpedanční metoda

V klinické praxi se používají přesnější metody, jako měření tloušťky podkožního tuku, impedanční měření a jiné. Mezi přístroje měřící procento tuku v těle metodou bioelektrické impedance náleží i OMRON BF511.

Svaly, cévy a kosti jsou tkáně s vysokým obsahem vody, které dobře vedou elektrický proud. Tělesný tuk je tkáň, která má elektrickou vodivost malou. OMRON BF511 vysílá do těla velmi slabý elektrický proud frekvence 50Hz a intenzity menší než 0,5 mA, který není identifikovatelný lidským tělem.

Měření je prováděno v celém těle, aby se zamezilo vlivům kolísání množství vody v různých částech těla během dne. Pokud je měření opakováno, je vhodné je provádět vždy ve stejné denní době a za stejných podmínek. Měření by se nemělo provádět po intenzivní tělesné námaze, po koupeli nebo sauně, po požití alkoholu nebo většího množství vody a ne dříve než 2 hodiny po větším jídle. Měření není směrodatné u lidí starších 81 let, při léčbě dialýzou, při osteoporóze, u těhotných žen a u lidí s otoky.

Množství tělesného tuku v těle vyjádřené v procentech poskytuje údaj o poměru hmotnosti tělesného tuku a celkové hmotnosti těla. Podle místa ukládání tuku v těle se tuk označuje jako viscerální nebo podkožní.

6.2.1        Viscerální tuk (VISCERAL FAT)

Viscerální tuk je tuk uložený okolo vnitřních orgánů. Velké množství viscerálního tuku je spojováno se zvýšenou hladinou tuku v krvi, což může zvyšovat pravděpodobnost vzniku diabetu a dalších chorob, a proto je třeba udržovat jeho množství na přijatelné úrovni. Lidé se zvýšenou hladinou tohoto tuku často mívají větší břicho nebo se u nich vyvíjí tzv. metabolická obezita (viscerální obezita s normální hmotností), kdy je hmotnost v normě, nebo dokonce nižší než standard pro danou výšku. Index BMI v tomto případě naprosto postrádá jakoukoli výpovědní hodnotu.

6.2.2        Tělesný tuk (BODY FAT)

Tělesný tuk se ukládá zejména v podkoží a často způsobuje deformace tělesných proporcí. Jeho ukládání je ovlivněno životosprávou a dalšími faktory jako věk a pohlaví – u žen spíše tvar hrušky – ukládání tuku na hýždích, bocích a stehnech, u mužů spíše tvar jablka – ukládání tuku spíše v oblasti břicha. Ačkoli není množství tohoto tuku přímo spojeno se zvýšeným rizikem onemocnění, zvyšuje nároky na metabolismus (práce srdce…), a tedy zvyšuje i úroveň klidového metabolismu (klidového energetického výdeje) a samozřejmě působí negativně na klouby, které jsou trvale přetěžovány.

6.3       Klidový metabolismus – klidový energetický výdej (RM kcal)

Lidské tělo vyžaduje i v klidu určitou minimální úroveň metabolismu pro udržení základních životních funkcí. Klidový metabolismus se měří těsně po probuzení nebo jej lze zjistit pomocí přístrojů například bioimpedačním měřením.

Bazální metabolický výdej (klidový / bazální metabolismus, BMR – basal metabolic rate) je množství energie vydané v klidovém stavu za 1 den v teplotně neutrálním prostředí na lačno (to znamená ve stavu, kdy zažívací soustava nepracuje, což znamená u lidí 12 hodin bez jídla). Výdej energie v tomto stavu je dán pouze intenzitou práce životně důležitých orgánů (srdce, plíce, nervová soustava, ledviny, játra, svaly a kůže). BMR se snižuje s věkem (vzhledem k úrovni dosažené po ukončení růstu, intenzivně rostoucí jedinec má vzhledem ke hmotnosti těla relativně vysoký BMR) a ztrátou tělesné hmotnosti způsobenou například úbytkem svalové hmoty, podkožního nebo viscerálního tuku. Naopak se zvyšuje při fyzické a psychické zátěži a při nárůstu tělesné hmotnosti (svalové hmoty, tuků, růstem). Nemoc, konzumované jídlo a nápoje, teplota prostředí a psychický a fyzický stres samozřejmě ovlivňují klidový energetický výdej. BMR je měřen za velice přísných podmínek, kdy je osoba bdělá, ale v celkově klidném stavu, kdy není nervový systém nijak drážděn.

Běžnějším, ale velice podobným údajem je klidový energetický (metabolický) výdej – KEV (RMR – resting metabolic rate), pro jehož stanovení není nutné dodržovat tak přísná pravidla.

Pro orientační výpočet KEV (BMR / RMR) se používají například rovnice vytvořené v roce 1918 Harrisem a Benedictem:

ženy …. BMR = 655,0955 + (9,5634 × hmotnost v kg) + (1,8496 × výška v cm) − (4,6756 × věk v letech) kcal/den

muži …. BMR = 66,473 + (13,7516 × hmotnost v kg) + (5,0033 × výška v cm) − (6,755 × věk v letech) kcal/den

Klidový energetický výdej tvoří orientačně 60 až 70 % denního výdeje energie průměrného dospělého člověka. Dalších 20 až 30 % se spotřebuje na běžné denní aktivity a přibližně 10 % na tvorbu tělesného tepla. Denní výdej energie lze tedy výrazně ovlivnit zvýšením intenzity nebo objemu denních aktivit, a to zejména těch, při nichž se tělo výrazně zahřívá. Známe-li KEV a energetický výdej při výrazně nadprůměrných tělesných aktivitách v průběhu dne, můžeme určit celkovou denní energetickou spotřebu jako součet těchto hodnot.

6.4       Energetická bilance organismu

Chceme-li udržet stávající množství tuku v těle, je třeba přijmout přibližně tolik energie, kolik jí vydáme – neutrální energetická bilance.

Chceme-li hubnout, tzn. ztrácet tuk, musíme vytvářet negativní energetickou bilanci, kdy příjem je menší než výdej. Na základě výpočtu celkového energetického výdeje vycházejícího z výpočtu klidového výdeje lze určit, jaké množství energie ve formě potravin můžeme denně přijmout. Vytvořením negativní energetické bilance pouhým nepoměrem mezi příjmem a výdejem energie není ale zaručena redukce nadváhy. Je třeba pečlivě stanovit, jaké množství energie má pocházet z tuků a sacharidů a kolik bílkovin máme denně přijímat. Aby úbytek tělesné hmotnosti nešel na vrub svalové (a případně kostní) hmoty, ale aby ubýval tuk, je třeba

1. sestavit dobře jídelníček,
2. zvolit během doby, kdy udržujeme negativní energetickou bilanci, pohybovou aktivitu vhodného druhu, dostatečného objemu a intenzity a tím podnítit organismus k redukci množství tuků a ke tvorbě svalové hmoty,
3. nepostupovat příliš rychle. Například při snížení hmotnosti těla o 10 kg za 2 měsíce se hmotnost tělesného tuku sníží o 3 kg a zároveň hmotnost svalové a kostní hmoty o 7 kg, což rozhodně není požadováno. Hmotnost těla se sice změní, ale procento tuku v těle se dokonce velmi mírně zvýší z 36 na 36,9 %. Naopak při stejném 10kg snížení hmotnosti těla za dobu 7 měsíců připadá 9 kg na tuk a pouze 1 kg na svalovou a kostní hmotu. Procento tuku v těle se sníží z 36 na 28,6, což je již normální hodnota. Tohoto efektu se dosahuje zejména při kvalitně sestaveném a dodržovaném tréninkovém plánu a jídelníčku, kdy neklesá podíl svalové ani kostní hmoty.
4. Pokud podíl tuku v těle bude klesat a podíl svalové hmoty dokonce stoupat (umožněno zvýšeným podílem příjmu bílkovin jako stavebních látek pro svalovou hmotu), znamená to, že KEV se může držet na stejné úrovni a nemusí tedy nutně klesat. Velmi přesně lze všechny tyto změny sledovat právě přístrojem Omron nebo dalšími přístroji pracujícími na stejném principu.

7         Pracovní postup

7.1       Pracovní postup k úkolu 1.1.1

Pozorně prostudujte návod k použití přístroje Omron, postup práce, všechny úkoly a úvodní teorii.

Změřte a zapište svoji výšku.

Zapněte přístroj a vyčkejte, až se na displeji zobrazí 0.0 kg.

Stlačte tlačítko GUEST.

Nastavte věk tlačítky ……… a ………potvrďte tlačítkem SET.

Nastavte pohlaví (panáček / panenka) tlačítky ……… a ………potvrďte tlačítkem SET.

Nastavte výšku těla v centimetrech a potvrďte tlačítkem SET.

Na přístroj si stoupněte bosýma nohama tak, aby paty i špičky stály na kovových destičkách. Vyčkejte, dokud se na displeji neobjeví jedno číslo po několik sekund. Číslo zapište jako svoji hmotnost. Stůjte neustále na přístroji.

Poté, co údaj z displeje zmizí, vyjměte z přístroje displej se dvěma držadly, pevně je uchopte, přitom předpažte (paže napněte vodorovně natažené ve výši ramen) a držte je tak až do chvíle, kdy se opět objeví na displeji vaše hmotnost. Při měření stůjte klidně ve vzpřímené poloze a nehýbejte se.

Pokud se na displeji objeví Err a číslo, měření opakujte a dodržujte lépe předchozí požadavky.

Jedním stisknutím tlačítek RM kcal a VISCERAL FAT a dvěma stisknutími tlačítek WEIGHT/BMI, BODY FAT/MUSCLE získáte požadované údaje. Weight = hmotnost těla v kg, body fat = tělesný tuk v procentech celkové hmotnosti těla, muscle = kosterní svaly v procentech celkové hmotnosti těla, visceral fat = ostatní (viscerální, orgánový, vnitřní) tuk v těle mimo podkožní v procentech celkové hmotnosti těla. Údaje zapište.

7.2       Pracovní postup k úkolu 1.1.2 až 1.1.8

 Postupuj podle zadání úkolů.

8         Metodické poznámky

• Je nutné předem prostudovat návod přístroje, vyzkoušet si jeho funkce a naučit se jej ovládat.
• Před laboratorní prací je třeba připravit pro studenty fotokopie těchto vyhodnocovacích tabulek z návodu přístroje:

1. Interpretace výsledku procenta kosterního svalstva (u dospělých).
2. Interpretace výsledku obsahu viscerálního tuku.
3. Interpretace výsledku procenta tělesného tuku.

• Při měření výsledky neukládejte do paměti přístroje, má kapacitu pouze pro hodnoty naměřené 4 osobami.

9         Použitá literatura a další zdroje

Harris, J. A., Benedict, F. G. 1918. A Biometric Study of Human Basal Metabolism. In Proc Natl Acad Sci U S A. NAS. Washington. Dostupné z <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1091498/?tool=pmcentrez DOI:10.1073/pnas.4.12.370> [cit. 2012-05-27]

Hošek, P. 1994. Praktická cvičení z tělovýchovného lékařství. PF ZČU. Plzeň.

Seliger, V., a kol. 1971. Praktika z fyziologie. SPN. Praha.

Seliger, V., a kol. 1983. Fyziologie člověka. SPN. Praha.

Trojan, S., et al. 2003. Lékařská fyziologie. Grada Publishing. Praha

Calculating BMR and RMR: Diet and Weight Loss Tutorial. Dostupné z <http://www.caloriesperhour.com/tutorial_BMR.php>. [cit. 2012-05-27]

OMRON BF511 - návod k použití přístroje.