Dinamica creșterii umane și a greutății corporale Un model de sisteme integrate

Afilieri Departamentul de Inginerie Industrială și de Sisteme, Virginia Tech, Falls Church, Virginia, Statele Unite ale Americii, Sloan School of Management, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, Statele Unite ale Americii

Cifre

Abstract

Citare: Rahmandad H (2014) Creșterea umană și dinamica greutății corporale: un model de sisteme integrate. PLoS ONE 9 (12): e114609. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0114609

Editor: David Meyre, Universitatea McMaster, Canada

Primit: 1 august 2014; Admis: 11 noiembrie 2014; Publicat: 5 decembrie 2014

Disponibilitatea datelor: Autorii confirmă că toate datele care stau la baza constatărilor sunt pe deplin disponibile fără restricții. Datele la nivel individual utilizate pentru validarea modelului sunt disponibile din fișierele publice ale sondajului național de examinare a sănătății și nutriției (http://www.cdc.gov/nchs/nhanes.htm). Alte date de validare sunt disponibile în textul publicațiilor de referință.

Finanțarea: Finanțarea pentru acest proiect a fost asigurată prin intermediul Institutului Național de Sănătate, al Biroului de cercetare comportamentală și științei sociale contract HHSN276201000004C și 1R21HL113680-01. Autorul nu a primit alte fonduri pentru această lucrare. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorul a declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Tendințele obezității din întreaga lume sunt alarmante [1], [2] și se întind pe diferite vârste, sexe și grupuri etnice [3], cu costuri economice și de sănătate semnificative [4]. Au fost necesare modele de calcul validate pentru a evalua impactul intervențiilor și politicilor alternative. De exemplu, utilizarea modelelor simpliste poate duce la așteptări excesiv de optimiste cu privire la o intervenție care poate dezamăgi ulterior și poate răni aderarea [5]. Modelele computaționale ale dinamicii greutății și înălțimii pot informa, de asemenea, monitorizarea creșterii individuale și a îmbătrânirii, proiectarea și evaluarea intervențiilor de subnutriție și creștere a creșterii, precum și diagnosticul tulburărilor alimentare și de creștere, printre altele. În cele din urmă, modelele matematice integrează constatările existente, oferă previziuni cantitative și motivează studii empirice care vizează lacunele de cunoștințe identificate de model.

O literatură în creștere include modele de dinamică a greutății corporale la adulți [6] - [10]. Câteva astfel de modele există pentru creșterea copilăriei [11], [12]. Cu toate acestea, modelele actuale nu includ 1) sugari și copii cu vârsta mai mică de cinci ani. 2) Captează dinamica creșterii în înălțime. 3) Luați în considerare dinamica pe termen lung, inclusiv modificările compoziției corpului datorate îmbătrânirii. 4) Capturați diferențele rasiale sau oferiți puncte clare pentru a personaliza modelul pentru anumite subpopulații. Această lucrare introduce un model mecanicist al greutății corporale individuale, compoziției și dinamicii înălțimii de la naștere până la vârste vechi, incluzând variații între indivizi în ceea ce privește sexul și rasa. Modelul este validat utilizând un set divers de studii anterioare neutilizate în formularea modelului, sporind robustețea și aplicabilitatea la proiectarea intervenției și analiza politicilor. Modelul și instrucțiunile de simulare documentate sunt furnizate pentru a permite replicarea, extensiile și diversele analize de către cercetătorii și practicienii interesați.

Materiale și metode

Se urmărește o abordare de modelare mecanicistă în care un sistem de ecuații diferențiale obișnuite reprezintă un corp uman cu variabile de stare reprezentând concepte cheie necesare pentru a cuantifica greutatea corporală, înălțimea și compoziția de-a lungul vieții. Folosesc trei variabile de stare în acest scop. În urma cercetărilor anterioare, greutatea corporală este împărțită în masă grasă (FM) și masă fără grăsimi (FFM). Acesta din urmă combină într-o singură proteină variabilă, glicogen, mase fluide intra și extracelulare și alte componente fără grăsime. FM și FFM sunt suficiente pentru modelarea dinamicii pe termen lung discutate în această lucrare [10], în timp ce sunt necesare mai multe detalii pentru captarea dinamicii orare și zilnice [9]. O a treia variabilă a stării, înălțimea (H), permite acestui model să țină seama de variațiile de înălțime și de potențialul de creștere scăzută ca urmare a malnutriției. Includerea înălțimii facilitează, de asemenea, utilizarea IMC, mai degrabă decât a greutății, în specificarea datelor de referință pentru model și analiza obezității și a altor condiții. Există o variație mai mică a IMC decât în greutate, ceea ce face ca curbele de referință rezultate să fie mai robuste.