Niveles de acercamiento al estudio de la composición corporal humana

La valoración de la composición corporal es común en diversos campos, entre los que se distinguen medicina, nutriología, antropología, ergonómica y rendimiento deportivo. Mucho del interés aun se centra en la cuantificación de la grasa corporal en relación al estado de salud y al rendimiento, pero hay buenas razones para medir las cantidades de otros constituyentes del cuerpo. Como resultado, en años recientes ha crecido el interés en técnicas para valorar la composición corporal, a medida que nuevas tecnologías se aplican para este fin.

El método tradicional de densitometría ya no es considerado el “estándar de oro” para determinar el porcentaje de grasa corporal debido a una mejor apreciación de la frecuente violación de una de sus consideraciones básicas. A pesar del número creciente de métodos para valorar la composición corporal, la validación es aún el tema más serio, y debido precisamente a esto existe confusión sobre cual método es más preciso que el otro.

Es común explicar la estructura humana en términos de incremento en complejidad organizacional, desde átomos y moléculas hasta anatómica, descrita como una jerarquía de célula, tejido, órgano, sistema y organismo.

La composición corporal puede ser vista como un problema fundamental de anatomía cuantitativa, el cual puede ser enfocado en cualquier nivel organizacional, dependiendo de la naturaleza de los constituyentes de interés. El conocimiento de la interrelación de los constituyentes dentro de un nivel dado o entre niveles es también importante y puede ser útil para estimar indirectamente el tamaño de un compartimiento particular.

En el primer nivel de composición están las masas de aproximadamente 50 elementos que comprenden el nivel atómico. La masa total del cuerpo está 98% determinada por la composición de oxigeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, calcio y fósforo, con los restantes 44 elementos formando menos del 2% de la masa corporal total.

Existe tecnología disponible para medición in vivo de todos los elementos principales encontrados en los humanos. Los métodos actuales usualmente involucran exposición del sujeto a radiación ionizante, lo que impone severas restricciones sobre la utilidad de este acercamiento. Ejemplos de análisis de composición corporal a este nivel son el uso de conteo de potasio 40 (40K) en el cuerpo, para determinar el potasio corporal total, o el uso de activación de neutrones para estimar el nitrógeno o el calcio corporal.

La importancia primaria del nivel atómico es la relación de elementos específicos a otros niveles de organización, como la estimación de las reservas de proteína total en el cuerpo a partir de su contenido de nitrógeno, por ejemplo. Lo escaso de la instrumentación requerida hace este nivel inaccesible para la mayoría de los investigadores.

El nivel molecular de organización está formado por más de 100,000 compuestos químicos, los cuales pueden ser reducidos a 5 grupos químicos principales: lípido, agua, proteína, carbohidrato (principalmente glucógeno) y mineral.

Algo de confusión surge con el término lípido, el cual puede ser definido como aquellas moléculas que son insolubles en agua pero solubles en solventes orgánicos, como el éter. Aunque hay muchas formas de lípido en el cuerpo humano, por mucho la más común es el triglicérido, la principal reserva energética del cuerpo, con una densidad relativamente constante de 0.900 g/ml. Otras formas de lípido típicamente comprenden menos del 10% del lípido corporal total y tienen variadas densidades (por ejemplo, fosfolípidos 1.035 g/ml, colesterol 1.067 g/ml).

Aunque comúnmente se considera que el lípido no adiposo (aquel sin el cual otras estructuras no pueden funcionar, como el encontrado en membranas celulares o en tejido nervioso) constituye entre el 3% y el 5% de la masa corporal, los datos de los poquísimos cadáveres en los cuales se ha medido el lípido no adiposo sugieren que existe una mucho mayor variabilidad.

Para evitar confusiones, se ha sugerido que el término “grasa” se utilice de manera intercambiable con el término “lípido”, pero no con el término “tejido adiposo” (que se emplea para referirse a las reservas energéticas).

Alguna medida de grasa corporal total (como porcentaje de grasa por pesado por inmersión o por medición de pliegue cutáneo) da un valor individual que amalgama toda la grasa corporal independientemente de función o localización. El remanente, luego de remover toda la grasa, es la masa libre de grasa (FFM, por sus siglas en inglés), compuesta de músculo libre de grasa, hueso libre de grasa, tejido adiposo libre de grasa, etc.

La masa corporal magra (LBM, por sus siglas en inglés) es la FFM con la inclusión de los lípidos esenciales (no adiposos); sin embargo, LBM es algunas veces utilizada de manera errónea como un sinónimo de FFM. Debe estar claro que no hay un medio de medición directa in vivo del compartimiento graso, así que la grasa debe siempre ser estimada de manera indirecta, como por ejemplo, por medición de la densidad corporal.

Otros compartimientos moleculares pueden ser estimados por dilución de isótopo (agua corporal total), absorciometría de rayos X de energía dual (DXA, por sus siglas en inglés, contenido mineral óseo), o análisis de nitrógeno por activación de neutrones (proteína corporal total).

A nivel celular el cuerpo es dividido en masa celular total, fluido extra celular (ECF, por sus siglas en inglés) y sólidos extracelulares (ECS, por sus siglas en inglés). La masa celular total está formada por todos los diferentes tipos de células incluyendo adipocitos, miocitos y osteocitos. No hay un método directo de medición masas celulares discretas o la masa celular total.

El ECF incluye plasma intravascular y plasma extravascular (fluido intersticial). Este compartimiento fluido es predominantemente agua y actúa como un medio para el intercambio de gases, nutrimentos y productos de desecho, y puede ser estimado por métodos de dilución de isótopo.

Los ECS incluyen substancias orgánicas como fibras de colágeno y elastina en el tejido conectivo, así como elementos inorgánicos tales como calcio y fósforo, los cuales se encuentran predominantemente en el hueso. El compartimiento ECS no puede ser medido directamente aunque varios de sus componentes pueden ser estimados por análisis de activación de neutrones.

El cuarto nivel de organización incluye tejidos, órganos y sistemas, los cuales, aunque de diferentes niveles de complejidad, son arreglos funcionales de tejidos. Las 4 categorías de tejidos son conectivo, epitelial, muscular y nervioso. El tejido adiposo y el hueso son formas de tejido conectivo, los que junto al tejido muscular, forman alrededor del 75% de la masa corporal total.

El tejido adiposo consiste de adipocitos junto con colágeno y elastina, que soportan el tejido. Se encuentra predominantemente en la región subcutánea del cuerpo, pero también se le encuentra en cantidades más pequeñas alrededor de los órganos, dentro de tejido como músculo (intersticial) y en la médula ósea (médula amarilla). La densidad del tejido adiposo varía de 0.92 g/ml a 0.96 g/ml, de acuerdo a las proporciones de sus constituyentes principales, lípido yagua, y disminuye con el incremento de la grasa corporal.

No hay un método directo de medición in vivo de la masa de tejido adiposo, pero los avances en la tecnología de imagen médica (ultrasonido, imagen por resonancia magnética, tomografía computarizada) permiten una estimación precisa de las áreas de tejido adiposo y otros tejidos a partir de imágenes seccionales cruzadas del cuerpo. Las áreas de tejido de escaneos adyacentes pueden ser combinadas por modelado geométrico para predecir volúmenes regionales y aun totales con precisión, si el cuerpo completo es escaneado.

Aunque hay acceso limitado y un costo elevado asociados con estas técnicas, las mismas tienen el potencial de servir como métodos de criterio alternativos para la validación de métodos más accesibles y menos costosos para la valoración de la composición corporal.

El hueso es un tejido conectivo especializado con una matriz elástica de proteína, secretada por los osteocitos, en la cual se deposita un mineral a base de calcio y fosfato, hidroxiapatita, que proporciona fuerza y rigidez. La densidad del hueso varía considerablemente de acuerdo a varios factores como edad, género y nivel de actividad. El rango de densidad del hueso fresco en sujetos cadavéricos ha sido reportada entre 1.8 g/ml y 1.33 g/ml.

La masa del mineral óseo puede ser precisamente estimada por DXA, pero las densidades óseas derivadas de DXA son densidades por área (g/cm2) y por lo tanto están sujetas a artefactos tamaño hueso.

El tejido muscular se encuentra en 3 formas, esquelético, visceral y cardiaco. Su densidad es relativamente constante en aproximadamente 1.065 g/ml, aunque la cantidad de tejido adiposo intersticial dentro del tejido introducirá alguna variabilidad.

Sorprendentemente, hay algunos métodos para la cuantificación de masa muscular corporal; de estos, las técnicas de imagen médica parecen ser las más precisas, aunque la antropometría y la excreción urinaria de creatinina también son utilizadas.

Los otros tejidos, nervioso y epitelial, hay sido considerados como tejidos menos significativos en los análisis de composición corporal. Como resultado, no se han hecho intentos serios para cuantificar estos tejidos, refiriéndose a los mismos como tejidos residuales.

El nivel de organización de cuerpo completo, organísmico o de organismo integral, considera al cuerpo como una sola unidad, enfocándose con el tamaño, forma, área superficial, densidad y características externas globales. Claramente, estas características son las más fácilmente medidas e incluyen estatura, masa y volumen corporal.

Los 5 niveles de organización del cuerpo proveen un marco útil dentro del cual se pueden situar los diferentes acercamientos a la composición corporal. Es evidente que debe haber interrelaciones entre los niveles, lo que puede proveer asociaciones cuantitativas que facilitan los estimados de compartimientos desconocidos previamente.

El entendimiento de las interrelaciones entre niveles de complejidad también protege de interpretación errónea de los datos determinados a diferentes niveles; por ejemplo, los lípidos corporales son típicamente valorados a nivel molecular mientras que la cantidad de tejido muscular es valorado al nivel de tejido o de sistema por medio de mediciones de circunferencias y pliegues cutáneos, lo que trae como consecuencia que los dos métodos sean incompatibles en el sentido de que se sobreponen al incluir ambos el compartimiento de lípido intersticial.

Dado que el nivel de cuerpo completo no es estrictamente un nivel composicional y los niveles atómico y celular son de interés bastante limitado para la mayoría de las personas, el sistema organizacional se reduce a 2 niveles, los niveles molecular y de tejidos, lo que corresponde al sistema de 2 niveles (niveles químico y anatómico) propuestos desde 1991 y de amplio uso en la actualidad.

La validez de un método es el grado en el cual éste mide de manera precisa una cantidad cuyo valor verdadero es conocido. El análisis de composición corporal es inusual en que solo la disección de cadáveres puede proporcional mediciones válidas verdaderas, pero prácticamente no existe validación realizada de esta forma. De hecho, no hay un solo sujeto para el cual la densidad corporal y la grasa corporal haya sido medida por disección y extracción en éter; esto ha dado como resultado la aceptación de un método indirecto, la densitometría, como el criterio para la estimación de la grasa.

Además de los 5 niveles de organización, existen 3 niveles de validación en la composición corporal. Utilizando como ejemplo la valoración de la grasa corporal, en el nivel I, la masa grasa total es medida directamente por disección de cadáver y la extracción de lípido en éter es realizada para todos los tejidos del cuerpo. En el nivel II, se miden otras cantidades además de la grasa (por ejemplo, densidad corporal o la atenuación de un haz de rayos X en DXA) y una relación cuantitativa es establecida para permitir que la masa de grasa sea estimada de la cantidad medida. En el nivel III, una medición indirecta es nuevamente tomada (por ejemplo, grosor de pliegue cutáneo o impedancia bioeléctrica) y se deriva una ecuación de regresión contra el método al nivel II, típicamente densitometría.

Los métodos de nivel III son “dudosamente” indirectos por el hecho de que incorporan todas las presuposiciones del método de nivel II contra el que son calibrados, además de tener sus propias limitaciones inherentes.

El acercamiento de regresión también significa que métodos como la medición de grosor de pliegue cutáneo, son altamente específicos para la muestra, dado que la relación cuantitativa entre el grosor de pliegue cutáneo y la densidad corporal depende de muchas variables incluyendo la hidratación del cuerpo, la densidad ósea, la musculatura relativa, la compresibilidad y grosor del pliegue cutáneo, el patrón de grasa corporal y la cantidad relativa de grasa intra-abdominal. Esta situación, junto con el uso de diferentes subjuegos de sitios de medición de pliegues, es la razón de la existencia de varias docenas de ecuaciones en la literatura para la estimación de grasa a partir de pliegues cutáneos.

La calibración de los métodos de nivel III contra la densitometría también imposibilita la validación de cualquier método de nivel III contra la densitometría, pues esto es un argumento meramente circular. Por ejemplo, el porcentaje computado de grasa corporal por análisis de impedancia bioeléctrica (BIA, por sus siglas en inglés) no puede ser validada por pesaje subacuático, en la base de que ambos métodos dan valores similares, porque las ecuaciones BIA están basadas en regresión contra el porcentaje de grasa por pesaje subacuático. Para validar contra valores densitométricos, los valores de impedancia derivados de la máquina de BIA deben ser usados.

Es claro que la valoración de la composición corporal está lejos de ser una ciencia exacta y que todos los métodos deben experimentar escrutinio para confirmar la validez de sus presuposiciones subyacentes.