Удобным способом представления знаний о составе тела человека являются модели состава тела. В зависимости от целей и задач исследования принято различать дву-, трех-, четырех- и многокомпонентные модели.
  1. Двукомпонентные модели Традиционная модель

В традиционной двукомпонентной модели масса тела МТ представлена в виде суммы жировой ЖМТ и безжировой массы БМТ (рис. 1.12):
мт = жмт + бмт.
Под жировой массой тела понимается масса всех липидов в организме. Это наиболее лабильный компонент массы тела. В норме содержание жира в организме мужчин спортивного телосложения составляет около 15%, а у женщин — около 20% массы тела (табл. 1.6 и 1.7). У больных ожирением этот показатель увеличен более чем вдвое.
Согласно анатомической классификации различают существенный жир, входящий в состав белково-липидного комплекса большинства клеток организма (например, фосфолипиды клеточных мембран), и несущественный жир (триглицериды жировых тканей).

Таблица 1.6. Классификация значений относительного содержания жира (%ЖМТ) в организме мужчин (Robergs, Roberts, 1997)
Характеристика              Возраст, лет


20-29
30-39
40—49
50—59
gt; 60

Очень низкое
lt; 11
lt; 12
lt; 14
lt; 15
lt; 16

Низкое
11-13
12-14
14—16
15—17
16—18

Оптимальное
14—20
15—21
17—23
18—24
19—25

Умеренное высокое
21-23
22-24
24—26
25—27
26—28

Таблица 1.7. Классификация значений относительного содержания жира (%ЖМТ) в организме женщин (Robergs, Roberts, 1997)
Характеристика              Возраст, лет


20—29
30—39
40—49
50—59
gt; 60

Очень низкое
lt; 16
lt; 17
lt; 18
lt; 19
lt; 20

Низкое
16—19
17—20
18—21
19—22
20—23

Оптимальное
20—28
21—29
22—30
23—31
24—32

Умеренное высокое
29—31
30—32
31—33
32—33
33—35

Существенный жир необходим для нормальной жизнедеятельности органов и тканей. Считается, что относительное содержание существенного жира весьма стабильно и составляет около 2% безжировой массы (Moore et al., 1963). Несущественный жир образует основной запас метаболической энергии и выполняет функцию термоизоляции внутренних органов. Он состоит из подкожного и внутреннего жира. Подкожный жир распределен вдоль поверхности тела относительно равномерно (Лутовинова и др., 1970). Внутренний (висцеральный) жир сосредоточен, главным образом, в брюшной полости. Установлено, что риск развития сердечнососудистых и других заболеваний, связанных с избыточной массой тела, коррелирует выше с содержанием внутреннего, а не подкожного жира (Larsson et al., 1992). Иногда используется понятие абдоминального жира, под которым понимается совокупность внутреннего и подкожного жира, локализованных в области живота.
Масса тела, свободного от жира (т. е. липидов) имеет название безжировой массы3. Она состоит из воды, мышечной массы, массы скелета и других составляющих.
3Понятие тела свободного от жира (fat-free body) ввел в научный оборот немецкий физиолог А. Магнус-Леви в 1906 г. (Forbes, 1987).

Рассматриваемый ниже способ оценки состава тела в традиционной двукомпонентной модели основан на различиях плотности жировой и безжировой массы. Пусть, для простоты обозначений, тело человека имеет массу m, объем V и плотность р, причем масса тела является суммой жировой массы mi с плотностью pi и объемом Vi и безжировой массы m2 с плотностью р2 и объемом V2. Ясно, что массы и объемы тела и его частей связаны соотношениями
Перепишем первое из них в виде pV = pi Vi + P2V2 и преобразуем с учетом второго. В результате получим:

Умножим обе части равенства на pi и разделим на р2 — pi. Учитывая, что V = m/p, а pi Vi = mi, имеем:
(1.1)
Получилась формула для нахождения массы одного из двух компонентов тела через массу и плотность тела, а также плотности рассматриваемых компонентов тела. Поделив (i.i) на m и делая обратную замену индексов, получим формулу для вычисления процентного содержания жира в массе тела:
(1.2)
Если считать, что величины p;*MT и pБмт известны и постоянны, то для вычисления %ЖМТ достаточно измерить плотность тела p. Такая ситуация является общей для любой модели состава тела: некоторые ее параметры можно измерить in viva, а остальные считаются заданными величинами (инварианты состава тела). Основные методы оценки плотности тела — подводное взвешивание и воздушная плетизмография (см. п. 1.2.2).
Для оценки состава тела человека В. Сири использовал значения pЖмТ = 0,9 г/мл и p^T = 1,1 г/мл (Behnke et al., 1942; Mendez et al., i960). В результате подстановки этих значений в (1.2) получается формула Сири (Siri, 1961):

Компоненты
Плотность,
г/мл
Безжировая масса тела, %
Условное тело, %

Вода
0,9937
73,8
62,4

Белок
1,34
19,4
16,4

Минералы
3,038
6,8
5,9

в костной ткани
2,982
5,6
4,8

в остальных тканях
3,317
1,2
1,1

Жировая масса тела (ЖМТ)
0,9007

15,3

Безжировая масса тела (БМТ)
1,100
100
84,7

Условное тело
1,064

100

где р выражается в г/мл. Похожий вид имеет формула Й. Брожека (Brozek, 1963):



В отличие от формулы Сири, она получена с использованием данных о плотности и составе тела условного человека (табл. 1.8) и не включает оценку рбмт. Формулы Сири и Брожека применяются для оценки состава тела у взрослых мужчин. Показано, что в пределах значений плотности тела от 1,03 до 1,09г/мл они дают высоко коррелированные и практически совпадающие оценки %ЖМТ (различия не превосходят 1% жировой массы), однако у индивидов с выраженным истощением или ожирением разность получаемых оценок увеличивается; при этом более точна формула Брожека (Roche et al., 1996).
Погрешность оценки %ЖМТ по формуле (1.2) в традиционной двукомпонентной модели определяется двумя факторами: погрешностью измерений плотности тела (см. раздел 1.2.2) и ошибкой априорной оценки плотностей жировой и безжировой массы, связанной, главным образом, со значительной естественной вариацией плотности безжировой массы рбмт. По данным (Bakker, Struikenkamp, 1977), величина стандартной ошибки рбмт для общей популяции составляет 0,01 г/мл, что соответствует относительной ошибке определения %ЖМТ на уровне 3,5-4%. Вместе с тем, установлена зависимость рбмт от возраста у детей, что привело к уточнению формул для оценки %ЖМТ (см. табл. 1.4).
Традиционную двукомпонентную модель можно использовать для характеристики групповых средних значений %ЖМТ. Ввиду значительной вариации плотности безжировой массы она ока-

залась мало пригодной для мониторинга изменений состава тела на индивидуальном уровне за исключением случаев предварительной диагностики и оценки эффективности лечения истощения или ожирения (Heymsfield et al., 2005). Последующая разработка трехи четырехкомпонентных моделей состава тела (см. далее) была связана с необходимостью детализации понятия безжировой массы и с развитием методов прижизненной оценки ее отдельных фракций.
Возможен другой способ оценки состава тела в традиционной двукомпонентной модели. Он связан с относительным постоянством гидратации безжировой массы: объем воды в организме (ОВО) составляет около 73,2% БМТ. Величина ОВО оценивается методом разведения (см. п. 1.2.3), а количество жира определяется вычитанием БМТ из массы тела. Однако такая оценка может оказаться недостаточно точной ввиду значительной вариации содержания жидкости в БМТ, особенно при нарушениях водного обмена (Chumlea, Baumgartner, 1989).