La bioimpedanciometría como herramienta de investigación

Introducción

La investigación, ya sea académica o privada, tiene como objetivo principal responder a preguntas científicas utilizando protocolos estandarizados que involucran una serie de herramientas de medición. Su función es generar datos objetivos que luego se utilizan para abordar las hipótesis científicas planteadas antes del protocolo. Por lo tanto, es necesario conocer 1) los parámetros medidos por estas herramientas, 2) con qué precisión y 3) si estas mediciones son repetibles en el tiempo. Además, también es posible que el trabajo de investigación demuestre y desarrolle usos alternativos de estas herramientas para medir parámetros distintos de los inicialmente previstos.

En este contexto, el uso del análisis de bioimpedancia (BIA) en la investigación ha aumentado gradualmente en los últimos años y, en este dossier, presentaremos sus usos actuales así como las perspectivas futuras de uso.

Análisis de Bioimpedancia en la Evaluación Corporal

La investigación no es un campo cerrado y, por lo tanto, forma parte de un campo disciplinario, donde está en constante relación con la práctica diaria en el terreno, tanto para recopilar información como para confirmar las respuestas científicas obtenidas. Esta premisa también se cumple para la BIA, que se utiliza principalmente para la evaluación de la composición corporal en un contexto clínico¹ o en un contexto deportivo² para:

• Determinar la composición corporal de una población particular como atletas según su deporte^3 o pacientes con una enfermedad crónica^{4, 5}.
• Determinar los efectos de una intervención en la composición corporal como una operación quirúrgica^6-8, un programa de actividad física^9-12 o aquellos inducidos por una competición deportiva¹³.
• Determinar la influencia de las modificaciones en la composición corporal en la fisiopatología de ciertas enfermedades crónicas^{14, 15}.

La BIA posee una variedad de posibilidades de uso en un marco de investigación, lo que explica su creciente empleo en comparación con otras técnicas de evaluación de la composición corporal. De hecho, existen numerosas técnicas y estas difieren en varios parámetros, incluyendo el número de compartimentos corporales evaluados, la duración de la evaluación y la conveniencia para los sujetos. Por ejemplo, la estimación del agua total mediante dilución de deuterio es muy precisa, sin embargo, requiere un tiempo de medición de varias horas, mientras que la misma evaluación mediante BIA será mucho más rápida pero con una precisión menor. Por lo tanto, los investigadores que deseen una medición lo más precisa posible, realizada en laboratorio en condiciones controladas con un número reducido de individuos, elegirán la dilución de deuterio. Mientras que para un estudio de campo que implique mediciones rápidas y/o en un gran número de individuos, donde tener una medición muy precisa sea menos importante, se utilizará la BIA.

En 2009, en este capítulo¹⁶, Deurenberg y Roubenoff resumieron el principio, las ventajas y desventajas de cada una de estas técnicas, que compilaron en la tabla a continuación:

Si nos fijamos en los datos presentes en esta tabla, podemos observar que la BIA tiene una precisión menor que las técnicas de referencia como el DXA o la MRI, pero es una de las técnicas menos costosas, más rápidas y cómodas para el sujeto, lo que la hace relevante para estudios de campo. Así, permite realizar mediciones en condiciones especiales o en poblaciones grandes, como lo demuestran estos dos estudios realizados con el Biody Xpert^ZMII.

La primera es un estudio realizado por Wekre y colaboradores¹⁷ que se interesó en la hidratación de buzos durante una intervención en saturación, donde los buzos se colocan en un ambiente cerrado hiperbárico, es decir, con una presión 2 o 3 veces mayor que la presión atmosférica, lo que les lleva a deshidratarse significativamente. Por lo tanto, es necesario controlar su hidratación para mantener su capacidad física y psicológica, y el objetivo de este estudio fue verificar si las estrategias implementadas durante la intervención mantenían una buena hidratación en estos buzos. Se utilizaron dos métodos de evaluación para responder a esta pregunta: la BIA y la densidad urinaria, y ambos confirmaron que los buzos mantenían su nivel de hidratación durante toda la intervención. Además, los resultados muestran que ambas técnicas tienen un rendimiento similar en la determinación de este nivel.

El segundo estudio fue realizado por Martínez-Rodríguez y colaboradores¹⁸ y se centró en los efectos de un programa de intervención nutricional en 196 estudiantes de primer año en la Universidad de Alicante. Este estudio se basó en la observación de que el comienzo de un curso universitario era responsable de muchos cambios en los hábitos alimenticios de los estudiantes, cuyas causas son la falta de información sobre nutrición, un presupuesto limitado y/o la falta de tiempo y habilidades para cocinar. Estos cambios pueden provocar un aumento de peso significativo y también perdurar en el tiempo, llevando a la posible aparición de patologías relacionadas con el estilo de vida, como la obesidad, la diabetes o enfermedades cardiovasculares. Además, los estudiantes incluidos en este estudio estaban inscritos en un curso de nutrición y se demostró que estaban expuestos a un mayor riesgo de desarrollar trastornos del comportamiento alimentario. De hecho, reciben una cantidad importante de información sobre nutrición, lo que puede crear presión sobre su propio comportamiento alimentario. Dadas estas diferentes informaciones, es necesario que se ofrezca una formación sobre estos temas a través de programas adaptados, y el objetivo de este estudio era proporcionar un programa de educación nutricional a estos estudiantes y medir sus efectos sobre la composición corporal.

Los estudiantes incluidos en el grupo con la intervención asistieron a varios talleres sobre dietas, estilo de vida y el riesgo de desarrollar trastornos del comportamiento alimentario, durante los cuales se confrontaba un “mito” de la nutrición con elementos científicos. Para controlar los efectos de la intervención, los estudiantes del grupo control asistieron a clases complementarias a las que ya realizaban, pero cuyo tema no era específico. Los resultados muestran que los estudiantes que participaron en la intervención mejoraron su composición corporal, en particular mediante una disminución de su masa grasa y un aumento de su masa muscular, mientras que los estudiantes del grupo control no presentaron cambios en estos parámetros al final del protocolo. Por lo tanto, este programa de educación nutricional tendría efectos beneficiosos sobre los hábitos alimenticios de los estudiantes, lo que se traduce en una mejora de su composición corporal.

Utilización de la bioimpedanciometría: perspectivas futuras

Como se explicó anteriormente, la BIA es una técnica que permite evaluar la composición corporal utilizando ecuaciones predictivas que incluyen datos biofísicos medidos por dispositivos que utilizan esta técnica. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que estos datos biofísicos también están relacionados con otros parámetros biológicos, por lo que la BIA puede evaluar otros eventos además de la composición corporal.

Actualmente, el parámetro más descrito en la literatura es el ángulo de fase, que corresponde a una transformación angular de la resistencia y la reactancia, y cuyo valor a 50 kHz refleja el estado de salud de los individuos¹⁹, lo que lo hace particularmente interesante. De hecho, varios estudios han mostrado que este está asociado al estado nutricional²⁰, a los riesgos de desarrollar enfermedades cardiovasculares²¹ e incluso a la mortalidad²², por lo que constituye una herramienta relevante para la prevención del desarrollo de patologías crónicas. Sin embargo, son necesarias investigaciones adicionales para determinar umbrales precisos que, cuando se superan, indican un riesgo de desarrollar una patología. Además, en muchas enfermedades, también se ha demostrado que el ángulo de fase está asociado al estado clínico de los pacientes^23-25 y que su valor puede usarse como factor pronóstico en el cáncer de mama²⁶, al ingresar en cuidados intensivos²⁷ y en muchas otras patologías¹⁹. De la misma manera, se necesitan más investigaciones para determinar valores umbral que puedan utilizarse para alcanzar estos objetivos.

Otros dos parámetros también parecen interesantes para estudiar el estado de salud de los individuos: el ratio de impedancia (IR), que es el ratio de la impedancia medida a 200 kHz sobre la impedancia medida a 5 kHz, y la capacitancia. El IR parece ser un marcador de inflamación, ya que este está correlacionado con la CRP, un marcador sanguíneo de inflamación sistémica²⁸, y con el ángulo de fase, lo que lo hace relevante para monitorear el estado nutricional²⁹. La capacitancia, por su parte, es un valor bruto obtenido únicamente por dispositivos de BIA en espectroscopía y, por lo tanto, es un parámetro poco estudiado en la literatura. Sin embargo, una publicación reciente se ha interesado en las conexiones entre la capacitancia y diferentes eventos biológicos, mostrando que la capacitancia puede ser representativa de la capacidad de intercambio de la membrana celular³⁰. Curiosamente, también parece que el valor de la capacitancia podría detectar una resistencia a la insulina. De hecho, las personas con esta disfunción del metabolismo de la insulina tienen valores de capacitancia superiores a 2.67 nF para los hombres y a 1.65 nF para las mujeres, sugiriendo que estos valores podrían usarse como umbral de detección³¹. No obstante, estos resultados deben ser confirmados por estudios futuros en poblaciones diferentes y a mayor escala.

Finalmente, el uso alternativo de la BIA que presenta interés es el estudio del músculo esquelético mediante la BIA, también conocida como miografía por impedancia, basándose en la sensibilidad de la BIA al estado de la membrana celular y a la hidratación. De hecho, los eventos fisiológicos que sufre el músculo esquelético afectan su membrana, como los daños, y/o la cantidad de agua que contiene. Desde el punto de vista de la BIA, la resistencia medida está directamente relacionada con la hidratación de los tejidos, mientras que la reactancia depende del estado de la membrana celular³², por lo que es virtualmente posible caracterizar el músculo esquelético utilizando estos parámetros. En 2015, Bartels y colaboradores³³ demostraron, en tres estudios de caso, que los datos brutos de BIA dependían del estado de contracción del músculo esquelético y de la presencia de una lesión. Antes de esta fecha, Nescolarde y colaboradores^34,35 habían mostrado que la resistencia y la reactancia medidas por la BIA se modificaban localmente por una rotura muscular, cuyo diagnóstico fue confirmado por IRM. Más específicamente, la resistencia y la reactancia del músculo dañado disminuían en comparación con los valores medidos en su equivalente no lesionado, lo que se explicaría por el aumento local del volumen de agua y por la degradación de la membrana debido a la rotura, respectivamente. Aunque estos resultados muestran la relación entre los valores de BIA y los daños musculares, actualmente no es posible cuantificar los daños musculares únicamente con la BIA, limitando su uso en campo. Finalmente, en 2021, Cebrian-Ponce y colaboradores³⁶ realizaron una revisión sistemática de la literatura sobre esta cuestión para destacar los posibles usos de la miografía por impedancia en sujetos sanos. Además de los daños, las diferentes publicaciones seleccionadas muestran:

• Que los valores de BIA y especialmente el ángulo de fase de los músculos esqueléticos disminuyen de 0,3 a 0,6° por año con el envejecimiento.
• Que la resistencia y la reactancia aumentan durante la contracción muscular, independientemente del nivel de fuerza producida.
• Que la resistencia y la reactancia disminuyen con la aparición de fatiga muscular.

Estos resultados sugieren que la miografía por impedancia podría permitir evaluar localmente el músculo esquelético en reposo, lo cual sería particularmente interesante para la detección de la sarcopenia, pero también para el seguimiento de patologías neuromusculares³⁷ donde las herramientas de medición actualmente utilizadas siguen siendo invasivas. Además, también sugieren que la BIA podría utilizarse para evaluar las modificaciones musculares durante un ejercicio, sin embargo, se necesitan más investigaciones para verificar si podría sustituir a las técnicas ya existentes, como la electromiografía de superficie.

Conclusión

En un contexto de investigación, el principal uso de la BIA es el estudio de la composición corporal con el objetivo de caracterizarla en poblaciones específicas, estudiar los efectos de una intervención sobre ella y/o caracterizar los mecanismos por los cuales un desequilibrio de uno o más compartimentos corporales puede participar en la fisiopatología de algunas enfermedades crónicas. Sin embargo, otras posibles aplicaciones de la BIA están emergiendo, que consisten en utilizar los datos brutos obtenidos por BIA, incluido el ángulo de fase, el IR o la capacitancia, que pueden ser utilizados para caracterizar el estado de salud de los individuos, o la miografía por impedancia para el estudio localizado del músculo esquelético.

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