Scambio di base: metodi di valutazione; fattori che influenzano il metabolismo basale; significato clinico. Fattori che influenzano il metabolismo basale ed etp
BX.
Concetti di base e definizioni della fisiologia del metabolismo e dell'energia.
Valore energetico delle sostanze alimentari.
Il valore energetico dei nutrienti viene stimato utilizzando dispositivi speciali: ossicalorimetri. È stato stabilito che con l'ossidazione completa di 1 g di carboidrati vengono rilasciati 4,1 kcal (1 kcal = 4187 J.), 1 g di grasso - 9,45 kcal, 1 g di proteine - 5,65 kcal. Va aggiunto che parte dei nutrienti che entrano nel corpo non viene assorbita. Ad esempio, in media, circa il 2% dei carboidrati, il 5% dei grassi e fino all'8% delle proteine non vengono digeriti. Inoltre, non tutti i nutrienti nel corpo vengono scomposti in prodotti finali: anidride carbonica (anidride carbonica) e acqua. Ad esempio, parte dei prodotti della scomposizione incompleta delle proteine sotto forma di urea viene escreta nelle urine.
Alla luce di quanto sopra, si può notare che il valore energetico reale dei nutrienti è leggermente inferiore a quello stabilito in condizioni sperimentali. Il valore energetico reale di 1 g di carboidrati è 4,0 kcal, 1 g di grassi - 9,0 kcal, 1 g di proteine - 4,0 kcal.
La caratteristica integrale (generale) del metabolismo energetico del corpo umano è il dispendio energetico totale o il dispendio energetico lordo.
Dispendio energetico lordo del corpo- il dispendio energetico totale dell'organismo durante la giornata nelle condizioni della sua normale (naturale) esistenza. Il dispendio energetico lordo comprende tre componenti: metabolismo basale, azione dinamica specifica del cibo e guadagno di lavoro. La spesa energetica lorda è stimata in kJ/kg/giorno o kcal/kg/giorno (1 kJ=0,239 kcal).
Lo studio del metabolismo basale iniziò con il lavoro di Bidder e Schmidt, scienziati dell'Università di Tartu (Bidder e Schmidt, 1852).
BX- il livello minimo di dispendio energetico necessario per mantenere l'attività vitale dell'organismo.
Il concetto di metabolismo basale come livello minimo di dispendio energetico del corpo impone anche una serie di requisiti sulle condizioni in cui questo indicatore dovrebbe essere valutato.
Condizioni in cui deve essere valutato il metabolismo basale:
1) uno stato di completo riposo fisico e mentale (preferibilmente in posizione prona);
2) temperatura di comfort ambientale (18-20 gradi Celsius);
3) 10 - 12 ore dopo l'ultimo pasto, per evitare l'aumento del metabolismo energetico associato all'assunzione di cibo.
Il metabolismo basale dipende dall'età, dall'altezza, dal peso corporeo e dal sesso.
Influenza età per lo scambio principale.
Il cambio base più alto in termini di 1 kg. Peso corporeo nei neonati (50-54 kcal/kg/giorno), il più basso negli anziani (dopo 70 anni il metabolismo principale è in media di 30 kcal/kg/giorno). Il metabolismo basale raggiunge un livello costante al momento della pubertà all'età di 12-14 anni e rimane stabile fino all'età di 30-35 anni (circa 40 kcal/kg/giorno).
Influenza altezza e peso corpo per il metabolismo basale.
Esiste una relazione quasi lineare e diretta tra peso corporeo e metabolismo basale: maggiore è il peso corporeo, maggiore è il livello del metabolismo basale. Tuttavia, questa dipendenza non è assoluta. Con un aumento del peso corporeo dovuto al tessuto muscolare, questa dipendenza è quasi lineare, tuttavia, se un aumento del peso corporeo è associato ad un aumento della quantità di tessuto adiposo, questa dipendenza diventa non lineare.
Poiché il peso corporeo, ceteris paribus, dipende dalla crescita (maggiore è la crescita, maggiore è il peso corporeo), esiste una relazione diretta tra crescita e metabolismo basale: maggiore è la crescita, maggiore è il metabolismo basale.
Dato che altezza e peso corporeo influiscono sull'intera superficie corporea, M. Rubner ha formulato la legge secondo la quale il metabolismo basale dipende dalla superficie corporea: maggiore è la superficie corporea, maggiore è il metabolismo basale. Tuttavia, questa legge praticamente cessa di funzionare in condizioni in cui la temperatura ambiente è uguale alla temperatura corporea. Inoltre, la pelosità irregolare della pelle modifica in modo significativo lo scambio di calore tra il corpo e l'ambiente, e quindi anche la legge di Rubner ha dei limiti in queste condizioni.
Influenza Genere al livello basale.
Negli uomini, il tasso metabolico basale è superiore del 5-6% rispetto alle donne. Ciò è dovuto al diverso rapporto tra tessuto adiposo e tessuto muscolare per 1 kg di peso corporeo, nonché ai diversi livelli di metabolismo dovuti alle differenze nella struttura chimica degli ormoni sessuali e ai loro effetti fisiologici.
Nel processo del metabolismo, l'energia viene costantemente convertita: l'energia potenziale dei composti organici complessi che derivano dagli alimenti viene convertita in energia termica, meccanica ed elettrica. Il calore rilasciato direttamente dall'ossidazione dei nutrienti è chiamato calore primario. L'energia accumulata nell'ATP viene ulteriormente utilizzata per lavori meccanici, chimici, di trasporto, processi elettrici e, infine, si trasforma anche in calore, designato come calore secondario. Tutta l'energia generata nel corpo può essere espressa in unità di calore - calorie o joule.
Per determinare la produzione di energia nel corpo, vengono utilizzate la calorimetria diretta, la calorimetria indiretta e lo studio del metabolismo lordo.
Metodi di ricerca sugli scambi energetici
Calorimetria diretta
La calorimetria diretta si basa sulla registrazione diretta della quantità di calore rilasciata dal corpo in biocalorimetri. Il biocalorimetro è una camera stagna ben isolata dall'ambiente esterno. L'acqua circola attraverso i tubi nella camera. Il calore generato dalla persona o dall'animale nella camera riscalda l'acqua circolante. La quantità di calore rilasciata dal corpo è calcolata dalla quantità di acqua che scorre e dalla variazione della sua temperatura.
I metodi di calorimetria diretta sono molto ingombranti e complicati. Considerando che la generazione di calore nel corpo si basa su processi ossidativi, in cui si consuma O2 e si forma CO2, è possibile utilizzare una determinazione indiretta, indiretta, della generazione di calore nel corpo mediante il suo scambio gassoso, tenendo conto della quantità di O2 consumato e CO2 rilasciato, seguito dal calcolo della produzione di calore del corpo.
Per studi a lungo termine sullo scambio di gas vengono utilizzate speciali camere respiratorie (metodi chiusi di calorimetria indiretta). La determinazione a breve termine dello scambio di gas nelle condizioni delle istituzioni mediche e della produzione viene effettuata con metodi non camerali più semplici (metodi di calorimetria aperta).
Il metodo più comune è il metodo Douglas-Haldane, in cui l'aria espirata viene raccolta per 10-15 minuti in un sacchetto di tessuto ermetico (borsa Douglas), che viene fissato sul retro del soggetto.
La quantità di calore rilasciata dall'organismo dopo il consumo di 1 litro di O2 è chiamata equivalente calorico dell'ossigeno. Conoscendo la quantità totale di O2 utilizzata dall'organismo, è possibile calcolare i costi energetici solo se si conosce quali sostanze - proteine, grassi o carboidrati - sono state ossidate. Il coefficiente respiratorio può servire da indicatore di questo.
Il coefficiente respiratorio (RC) è il rapporto tra il volume di CO2 rilasciato e il volume di O2 assorbito. La DC è diversa nell'ossidazione di proteine, grassi e carboidrati.
Quando i grassi sono ossidati, DC è 0,7
durante l'ossidazione delle proteine nel corpo, la DC è 0,8. Con cibo misto negli esseri umani, DC è solitamente 0,85-0,89. Una certa DC corrisponde a un certo equivalente calorico di ossigeno.
Il metodo dell'analisi dei gas incompleta per la sua semplicità si è diffuso.
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L'intensità dei processi ossidativi e la conversione dell'energia dipendono dalle caratteristiche individuali del corpo (sesso, età, peso corporeo e altezza, condizioni e natura dell'alimentazione, lavoro muscolare, stato delle ghiandole endocrine, del sistema nervoso e degli organi interni - il fegato, reni, apparato digerente, ecc.), nonché sulle condizioni ambientali (temperatura, pressione barometrica, umidità e composizione dell'aria, esposizione all'energia radiante, ecc.).
Per determinare il livello dei processi ossidativi e dei costi energetici inerenti a un determinato organismo, viene condotto uno studio in determinate condizioni standard. Il dispendio energetico del corpo in tali condizioni standard è chiamato metabolismo basale.
Per determinare il metabolismo basale il soggetto deve trovarsi: 1) in uno stato di riposo muscolare (posizione sdraiata con muscoli rilassati), non esposto a stimoli che causano stress emotivo; 2) a stomaco vuoto, cioè 12-16 ore dopo un pasto; 3) ad una temperatura esterna di “comfort” (18-20°C), che non provoca sensazione di freddo o caldo.
Il metabolismo basale è determinato nello stato di veglia. Valori normali dello scambio di base della persona. Il metabolismo basale è solitamente espresso come la quantità di calore in kilojoule (kilocalorie) per 1 kg di peso corporeo o per 1 m2 di superficie corporea in 1 ora o 1 giorno.
Per un uomo di mezza età (circa 35 anni), di altezza media (circa 165 cm) e con un peso corporeo medio (circa 70 kg), il metabolismo basale è di 4,19 kJ (I kcal) per 1 kg di peso corporeo all'ora, o 7117 kJ ( 1700 kcal) al giorno. Nelle donne dello stesso peso è inferiore di circa il 10%.
Le formule e le tabelle del metabolismo basale rappresentano i dati medi derivati da un gran numero di studi su persone sane di sesso, età, peso corporeo e altezza diversi.
significato clinico. La definizione di metabolismo basale, secondo queste tabelle, in persone sane di fisico normale fornisce valori approssimativamente corretti (errore dell'8%) di dispendio energetico. Con una funzione tiroidea eccessiva si osservano dati sproporzionatamente elevati per un determinato peso corporeo, altezza, età e superficie corporea del metabolismo basale. Una diminuzione del metabolismo basale si verifica con l'insufficienza della ghiandola tiroidea (mixedema), della ghiandola pituitaria e delle ghiandole sessuali.
Il livello dei processi ossidativi è determinato non tanto dal trasferimento di calore dalla superficie del corpo, ma dalla produzione di calore, che dipende dalle caratteristiche biologiche della specie animale e dallo stato del corpo, che è dovuto all'attività del sistema nervoso, endocrino e altri.
Scambio di lavoro, costi energetici del corpo durante i vari tipi di lavoro. Controllo funzionante. In particolare - l'azione dinamica del cibo. Distribuzione della popolazione per gruppi in base al consumo di energia.
Scambio di energia durante il lavoro fisico
Il lavoro muscolare aumenta significativamente il consumo di energia, quindi il consumo energetico quotidiano di una persona sana che trascorre parte della giornata in movimento e lavoro fisico supera significativamente il valore del metabolismo basale. Questo aumento del dispendio energetico costituisce un incremento lavorativo, tanto maggiore quanto più intenso è il lavoro muscolare.
Durante il lavoro muscolare viene rilasciata energia termica e meccanica. Il rapporto tra l'energia meccanica e tutta l'energia spesa per il lavoro, espresso in percentuale, è chiamato efficienza. Con il lavoro fisico di una persona, l'efficienza varia dal 16 al 25% e in media del 20%, ma in alcuni casi può essere maggiore.
Il fattore di efficienza varia a seconda di una serie di condizioni. Quindi, nelle persone non addestrate, è inferiore rispetto alle persone addestrate e aumenta con la formazione.
Più intenso è il lavoro muscolare svolto dal corpo, maggiore è il dispendio energetico. Il grado di dispendio energetico durante le varie attività fisiche è determinato dal coefficiente di attività fisica (CFA), che è il rapporto tra il dispendio energetico totale per tutte le attività giornaliere e il valore del metabolismo principale.
Le differenze significative nel fabbisogno energetico nei gruppi dipendono dal sesso (più per gli uomini), dall'età (diminuzione dopo i 40 anni), dal grado di attività ricreativa e dal livello dei servizi pubblici.
Il dispendio energetico giornaliero di bambini e adolescenti dipende dall'età (Tabella 9.5).
Nella vecchiaia, il consumo di energia diminuisce e all'età di 80 anni è 8373-9211 kJ (2000-2200 kcal).
Scambio di energia durante il lavoro mentale
Con il lavoro mentale, il consumo di energia è molto inferiore rispetto al lavoro fisico.
Calcoli matematici difficili, lavoro con un libro e altre forme di lavoro mentale, se non sono accompagnati da movimento, provocano un aumento insignificante (2-3%) dei costi energetici rispetto al riposo completo. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, vari tipi di lavoro mentale sono accompagnati da attività muscolare, soprattutto quando il lavoratore è emotivamente eccitato (docente, artista, scrittore, oratore, ecc.), e quindi il consumo di energia può essere relativamente elevato. L'eccitazione emotiva sperimentata può causare un aumento del metabolismo dell'11-19% nei prossimi giorni.
Dopo aver mangiato, l'intensità del metabolismo e i costi energetici del corpo aumentano rispetto al loro livello in condizioni di metabolismo basale. L'aumento del metabolismo e dell'energia inizia dopo 1 ora, raggiunge un massimo di 3 ore dopo l'ingestione e persiste per diverse ore. L'effetto dell'assunzione di cibo, che aumenta il metabolismo ei costi energetici, è chiamato l'azione dinamica specifica del cibo.
Con il cibo proteico è il più grande: lo scambio aumenta in media del 30%. Quando si mangiano grassi e carboidrati, il metabolismo di una persona aumenta del 14-15%.
Aumento lavorativo. Un aumento del metabolismo energetico in eccesso rispetto a quello principale è chiamato aumento di lavoro. I fattori che aumentano il dispendio energetico sono: assunzione di cibo, t esterno basso o alto (sopra i 30 C) e lavoro muscolare.
Prendi la distribuzione dei gruppi di attività dall'igiene. Non posso copiare l'etichetta qui.
Lezione 14 Argomento: Bilancio energetico del corpo Termoregolazione. Concetti generali di scambio energetico. Metabolismo basale e fattori che ne influenzano il valore. La temperatura del corpo umano. Processi di produzione e trasferimento di calore. Termoregolazione fisica e chimica.
Un organismo vivente è caratterizzato da un metabolismo costante, vale a dire assunzione, assimilazione, cambiamento ed escrezione. In questo caso, l'energia potenziale dei nutrienti viene convertita in energia cinetica (meccanica, termica, elettrica).
Le proteine nel corpo svolgono un ruolo plastico ed energetico (4,1 kcal). Le proteine non si depositano (equilibrio dell'azoto), per 3 giorni il 30% delle proteine assunte viene escreto. Le quantità accettate e distrutte di proteine vengono prese in considerazione determinando il bilancio azotato. Le proteine contengono il 16% di azoto. Le proteine sono specie specifiche...
I lipidi nel corpo svolgono un ruolo energetico (9,3 kcal) e plastico. Nel corpo, i lipidi (10-20%) si trovano nelle cellule e nel tessuto adiposo. I grassi entrano nella linfa, hanno specificità di specie e possono essere formati dai carboidrati. Distinguere tra grassi essenziali e non essenziali, che devono provenire dall'esterno.
I carboidrati (4,1 kcal) svolgono la principale funzione energetica nell'organismo. Nel sangue, la quantità di glucosio è costante ml gr. % ed è mantenuto ad un livello costante dal sistema funzionale per il mantenimento della costanza del glucosio. C'è ipoglicemia, iperglicemia (con glicosuria).
L'energia per il corpo proviene dal cibo, si accumula in complessi legami chimici di proteine, grassi, carboidrati. Il rilascio di questa energia avviene in fasi per idrolisi, ossidazione. L'idrolisi rilascia lo 0,5% di energia, l'ossidazione anaerobica rilascia il 5% di energia e la maggior parte dell'energia il 94% viene rilasciata dall'ossidazione aerobica nel ciclo di Krebs.
Nel processo di ossidazione aerobica, l'energia viene rilasciata gradualmente e la maggior parte di questa energia (55%) viene accumulata in energia macroerg (ATP), che alla fine si trasforma in energia termica. Pertanto, tutta l'energia libera che viene rilasciata durante l'ossidazione dei nutrienti viene convertita in energia termica.
SCAMBIO ENERGETICO -1 BILANCIO ENERGETICO: Educazione E. \u003d E. lavoro + E. dispersione termica + E. riserva. LIVELLI DI INTENSITÀ DI SCAMBIO ENERGETICO CELLULARE: 1) Il livello di mantenimento dell'integrità cellulare - 15% 2) Il livello di prontezza funzionale della cellula - 50% 3) Il livello di attività funzionale della cellula - 100%
SCAMBIO ENERGETICO -2 1a legge della termodinamica di Helmholtz, Thomson e Clasius: "Se il calore viene convertito in lavoro, allora la quantità di lavoro prodotta dal sistema è equivalente alla quantità di calore assorbito" Legge di Hess: "Effetto termico di un processo sviluppandosi attraverso una serie di fasi successive, dipende dal contenuto di calore dei prodotti iniziali e finali di una reazione chimica, ma non dipende dai percorsi delle loro trasformazioni chimiche”
METABOLISMO ENERGETICO - 3 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6H 2 O + 6CO kcal Decadimento aerobico: consuma il 65% dell'energia Glicolisi: consuma il 5% dell'energia Organismi o processi aerobici consumano 13 volte meno glucosio degli anaerobici, quelli. La vita è 13 volte più economica
ENERGIA STOCCATA 1 molecola di glucosio fornisce 38 molecole di ATP: - durante la glicolisi a PVC - 8 molecole di ATP - durante l'ossidazione - 30 molecole di ATP 1 mole di acido palmitico fornisce 140 molecole di ATP Circa 70 kg di ATP si formano e si decompongono nel corpo di un adulto al giorno
La determinazione della quantità di energia termica rilasciata dal corpo riflette la quantità di energia spesa dal corpo. L'intensità del metabolismo si riflette nel consumo di O 2 e nel rilascio di CO 2, perché. come risultato dell'ossidazione di carboidrati, proteine e grassi, si formano CO 2 e H 2 O. Pertanto, la quantità di O 2 consumata dall'organismo e la quantità di CO 2 rilasciata riflettono la quantità di calore e di energia rilasciata.
Determinato il volume di O 2 consumato e CO 2 rilasciato in 5 minuti, è possibile determinare, in base al calcolo della DC (CO 2 / O 2), cosa si ossida (carboidrati, proteine, grassi), e quindi determinare l'equivalente calorico di O 2 e, sulla sua base, calcolare la quantità di energia rilasciata. Questi metodi sono chiamati metodi diretti e indiretti di biocalorimetria.
Metabolismo basale - il livello minimo (di base) di consumo energetico necessario per mantenere l'attività vitale del corpo in condizioni di riposo fisico ed emotivo Condizioni per il metabolismo basale: mattina, posizione sdraiata, veglia, muscoli rilassati, a stomaco vuoto. la temperatura ambientale è di circa Norme condizionali del metabolismo basale: uomini di mezza età - 1 kcal / kg / ora; donne di mezza età - 0,9 kcal / kg / ora; bambini di 7 anni - 1,8 kcal / kg / ora; 12 anni - 1,3 kcal/kg/h per gli anziani - 0,7 kcal/kg/h
Il valore energetico o coefficiente calorico di una sostanza è la quantità di calore generata durante la combustione di 1 g di una sostanza in un'atmosfera di ossigeno puro: GRASSO - 9,3 kcal; PROTEINE e CARBOIDRATI - 4,1 kcal Equivalente calorico di ossigeno - la quantità di calore rilasciata nel corpo dalla combustione di 1 g di una sostanza quando si consuma 1 litro di ossigeno: GRASSI - 4,69; PROTEINE - 4,46; CARBOIDRATI - 5,05 kcal/l
Nella vita reale, il consumo di energia è costituito da vari componenti. Il consumo di energia in tutti i tipi di attività supera il metabolismo di base di un certo numero di volte e, di conseguenza, è di 2500 kcal / giorno (aumento del lavoro - RP) - 30%, carboidrati-10%, grassi-15%). Il consumo di energia di lavoro può essere determinato approssimativamente dalla frequenza del polso (FC) 0,2xCHP - 11,3 / 2.
L'energia termica prodotta come risultato del metabolismo viene utilizzata per riscaldare il corpo. La capacità termica specifica di una persona (la quantità di calore per riscaldare il corpo di 1°C) è in media di 0,83 kcal/kg. In media, sono necessarie 58,1 kcal (0,83x70) per riscaldare 1 o 2 del corpo. A riposo, il corpo rilascia 72 kcal di calore. Questo calore viene rilasciato dal trasferimento di calore. Quella. nel corpo c'è un equilibrio tra produzione di calore e trasferimento di calore.
Ci sono animali poichilotermici e omeotermici. I mammiferi e l'uomo sono omoiotermici, in cui l'isotermia è una temperatura corporea costante ed è relativa (2-2,5°C). In generale, la media t attorno al corpo è 37 circa C, che è determinata dai processi di produzione di calore e trasferimento di calore. In condizioni di comfort (27-32°C), c'è equilibrio tra produzione di calore e scambio termico. In condizioni di freddo aumenta la produzione di calore e in calore aumenta il trasferimento di calore, ma t attorno al corpo rimane a un livello costante.
La costanza di t rispetto al corpo è effettuata da meccanismi specializzati di termoregolazione nella modalità di tracciamento o disadattamento. Il centro di termoregolazione riceve informazioni dai termocettori e genera comandi, grazie ai quali l'attività degli organi di produzione di calore e trasferimento di calore cambia, in conseguenza della quale t sul corpo rimane a un livello costante.
TERMOREGOLAZIONE Il limite superiore del range - il limite dell'ipertermia - morte termica C Il limite inferiore del range - il limite dell'ipotermia - morte per freddo: naturale C artificiale C Zona termica neutra - senza sudorazione percettibile e produzione di calore regolatoria C
Termogenesi (produzione di calore) 1) Base 2) regolatoria: contrattile -tono muscolo-scheletrico -tonalità -produzione di abbreviazioni di non-delating -Attivazione di ossidazione -disobbedienza di ossidazione e fosforilazione Termoregolazione del trasferimento di calore -grumoso (evaporazione) -priorità -indispensabile -secco -tutorial -lezioni CONVENZIONE CALORE - CONVEZIONE: a) naturale, b) forzata
I termocettori si trovano in tutti gli organi. Freddo a una profondità di 0,17 mm, in totale, e termico a una profondità di 0,3 mm, in totale Le informazioni dai termocettori attraverso il midollo spinale entrano nei nuclei del talamo, dell'ipotalamo, del sistema limbico e della corteccia. Il ruolo principale nella termoregolazione è svolto dai nuclei dell'ipotalamo, il centro del trasferimento di calore e della produzione di calore (iniezione termica di C. Bernard). GRUPPI DI LAVORATORI PER CONSUMO ENERGETICO 1. Lavoratori, principalmente lavoro mentale: ingegneri, medici (esclusi i chirurghi), operatori scientifici e artistici, letterari, dirigenti, ecc. kcal/giorno 2. Lavoratori di lavoro fisico leggero: personale tecnico e ingegneristico, addetti alle comunicazioni, industria radioelettronica, infermieri, infermieri, ecc. kcal/giorno 3. Operai di lavoro moderato: tornitori, fabbri, ferrovieri, chirurghi, autotrasportatori, venditori di generi alimentari, lavoratori dell'acqua kcal/giorno 4. Operai di lavoro fisico: operai edili, metallurgisti e fonderie, operatori di macchine, falegnami, operai del petrolio e del gas, operai agricoli kcal/giorno
A causa del fatto che HEO o ETP costituiscono la maggior parte (60-75%) della spesa energetica di una persona, tutti i fattori che influenzano HEO, nella stessa misura e direzione, influenzano la domanda totale di energia o il consumo totale di energia di una persona. SBI è caratterizzato da caratteristiche individuali. Nelle persone con lo stesso peso e composizione corporea, il coefficiente di variabilità del BMR varia dall'8 al 13%. Le misurazioni dell'SVR nelle stesse persone a diversi carichi fisici ea diversi livelli di consumo energetico hanno mostrato che il coefficiente di variabilità dell'SVR non supera il 5%, con una media del 2,5%. I fattori che influenzano la SBI sono presentati nella Tabella 5.2.
Consumo energetico di organi e tessuti di un adulto Organi e tessuti Percentuale di dispendio energetico a riposo Fegato 29 Cervello 19 Cuore 10 Reni 7 Muscoli scheletrici (a riposo) 18 Altro 17 Aumento della temperatura corporea Accumulo di grasso con riduzione dei muscoli Aumento della funzione tiroidea Riduzione della funzione tiroidea Aumento adrenalina Malnutrizione e deperimento
Dimensioni del corpo. Come mostra il valore del coefficiente di variabilità, BVR è un valore abbastanza costante per una determinata persona e dipende principalmente dal peso corporeo. Una differenza di peso corporeo di 10 kg porta a una differenza di ETP di 120 kcal, oa una differenza nel dispendio energetico totale per gli individui sedentari di 200 kcal/giorno.
Composizione corporea. Il peso corporeo umano è rappresentato da due componenti: massa magra metabolicamente attiva, inclusi muscoli e organi interni, nonché tessuti adiposi e ossei metabolicamente inerti. Il BMR è determinato principalmente dalla quantità di massa corporea magra metabolicamente attiva. Il fabbisogno energetico per unità di peso corporeo totale è maggiore in una persona che ha più massa muscolare rispetto a una persona con una predominanza di tessuto adiposo o osseo. Minore è la percentuale di grasso corporeo, maggiore è il tasso metabolico basale a parità di peso corporeo totale. Una persona più in forma fisica ha un tasso metabolico basale più elevato rispetto a una persona inattiva con lo stesso peso corporeo totale. Gli atleti ben allenati hanno un BVR superiore del 5% rispetto alla persona media. L'esercizio leggero non provoca un aumento significativo della massa magra e del BMR. Tuttavia, l'attività fisica moderata e pesante a lungo termine può aumentare il BMR dell'8-14% a causa di un aumento della massa corporea magra.
Età. L'SVR aumenta nei bambini dalla nascita ai 2 anni di età. Durante il periodo neonatale, il 12-15% dell'energia consumata con il cibo viene spesa per la formazione di nuovi tessuti, ad es. sulla crescita corporea. Il BMR nei bambini diminuisce gradualmente con l'età (significato per unità di peso corporeo) fino alla pubertà. Nei bambini di età superiore ai 2 anni, circa l'1% dell'energia consumata con il cibo viene spesa per i processi di crescita. Durante il periodo della fase di crescita attiva negli adolescenti, l'SVR aumenta significativamente. Il periodo di rapida crescita durante l'adolescenza è caratterizzato dal massimo fabbisogno di energia. Per il dispendio di energia per l'aumento di peso durante il periodo di crescita di bambini e adolescenti è di 5 kcal/g di peso aggiunto. Negli adulti, il BMR rimane abbastanza costante per giorni, mesi e persino anni, ma diminuisce gradualmente con l'età, a causa di una diminuzione della proporzione di massa corporea magra con l'età e di un relativo aumento della massa di tessuto adiposo. Dopo i 40 anni, il BMR diminuisce di circa il 2-3% ogni 10 anni. La diminuzione del BMR con l'età è causa di una diminuzione del dispendio energetico e del fabbisogno energetico, che provoca un aumento del peso corporeo e un aumento della prevalenza di sovrappeso e obesità. Mantenere una massa corporea magra e mantenere un BMR elevato contribuisce all'attività fisica - educazione fisica e lavoro fisico nella mezza età e nella vecchiaia.
Pavimento. Il valore della massa corporea magra metabolicamente attiva dovuta al tessuto muscolare è maggiore negli uomini che nelle donne. Ciò si riflette nelle differenze nell'SVR, che è del 5-10% più alta negli uomini rispetto alle donne della stessa altezza e peso corporeo.
Ormoni. Gli ormoni della tiroide e delle ghiandole surrenali hanno il maggiore effetto stimolante sull'SVR. Si ritiene che le differenze tra la SVR calcolata e quelle ottenute sperimentalmente siano dovute a diversi livelli di attività tiroidea. La BVR può essere ridotta del 30% nell'ipotiroidismo. Al contrario, con tireotossicosi, BVR può aumentare del 50--75%. La secrezione di adrenalina durante lo stress emotivo provoca un aumento a breve termine del BMR, che torna alla normalità dopo 2-3 ore Il BMR delle donne dipende dal periodo del ciclo mestruale. L'SVR minimo viene osservato una settimana prima dell'ovulazione il 14° giorno del ciclo e il massimo - immediatamente prima dell'inizio delle mestruazioni. La differenza di BEO in questi punti è di 360 kcal/giorno. In media, il consumo energetico di HEO per 150 kcal/giorno. superiore nella seconda metà del ciclo.
Stato nutrizionale precedente. A causa di una malnutrizione prolungata, il BMR può essere ridotto del 20% al di sotto del valore calcolato. Ciò è dovuto al meccanismo di adattamento del corpo alla malnutrizione, espresso nel desiderio di risparmio energetico. Temperatura corporea. È noto che il calore è un catalizzatore per reazioni biochimiche. BVR aumenta con la temperatura corporea. Un aumento della temperatura corporea di 1°C è accompagnato da un aumento di BRO del 13–15%. Ciò significa che i pazienti con febbre hanno un maggiore bisogno di energia. Temperatura ambiente. I minimi HEO ed ETP si osservano a una temperatura ambiente di 26°C. A temperature sempre più basse, HEO ed ETP aumentano. Una diminuzione a breve termine della temperatura ambiente in condizioni in cui una persona non è protetta dagli indumenti provoca tremori muscolari e termogenesi temporanea indotta dal freddo, ad es. produzione di calore, aumento di HEO e costi energetici totali. Per la presenza del cosiddetto tessuto adiposo bruno, il neonato è in grado di generare calore per mantenere la temperatura corporea senza tremare i muscoli. Il grado di aumento di BRO nei climi freddi dipende dall'effetto isolante del tessuto adiposo e degli indumenti. In condizioni di buon isolamento con gli indumenti, l'HRO aumenta leggermente, ma il consumo energetico totale aumenta per la necessità di indossare indumenti pesanti e riscaldare l'aria inalata. In un clima tropicale caldo, l'ETP è del 5–20% superiore rispetto a una temperatura ambiente confortevole. L'aumento della sudorazione è una delle ragioni dell'aumento del BMR nei climi caldi. Se l'HRO viene misurato in condizioni di temperatura e umidità standard, non cambia in modo significativo in diverse condizioni climatiche. Tuttavia, per calcolare il consumo di energia a riposo e il consumo di energia totale, si dovrebbe tenere conto dell'effetto della temperatura e delle condizioni climatiche. Gravidanza.
Nelle prime fasi della gravidanza, il BMR diminuisce leggermente. Con l'aumento della durata della gravidanza, il BVR aumenta a causa dell'aumento del peso corporeo della donna incinta a causa della crescita del feto, dell'aumento dell'utero e della placenta. Nel III trimestre di gravidanza, il BMR è superiore del 20% rispetto al valore prima della gravidanza, anche per unità di peso corporeo. Ciò è dovuto all'alto livello dei processi metabolici nei tessuti del feto e della placenta, nonché all'aumento del tasso metabolico nei tessuti materni, ad esempio a causa dell'aumento del lavoro del cuore della madre. I costi energetici per il metabolismo basale sono influenzati da fattori sia interni che esterni. Tuttavia, per la maggior parte delle persone, BMR o ETP, calcolati tenendo conto del peso corporeo, riflettono abbastanza adeguatamente il fabbisogno energetico e sono i parametri di base per valutare il dispendio energetico totale del corpo.
Considererai questi processi in modo più dettagliato durante le lezioni e le lezioni che saranno condotte con te da insegnanti del Dipartimento di Biochimica.
Valore energetico delle sostanze alimentari.
Il valore energetico dei nutrienti viene stimato utilizzando dispositivi speciali: ossicalorimetri. È stato stabilito che con l'ossidazione completa di 1 g di carboidrati vengono rilasciati 4,1 kcal (1 kcal = 4187 J.), 1 g di grasso - 9,45 kcal, 1 g di proteine - 5,65 kcal. Va aggiunto che parte dei nutrienti che entrano nel corpo non viene assorbita. Ad esempio, in media, circa il 2% dei carboidrati, il 5% dei grassi e fino all'8% delle proteine non vengono digeriti. Inoltre, non tutti i nutrienti nel corpo vengono scomposti in prodotti finali: anidride carbonica (anidride carbonica) e acqua. Ad esempio, parte dei prodotti della scomposizione incompleta delle proteine sotto forma di urea viene escreta nelle urine.
Alla luce di quanto sopra, si può notare che il valore energetico reale dei nutrienti è leggermente inferiore a quello stabilito in condizioni sperimentali. Il valore energetico reale di 1 g di carboidrati è 4,0 kcal, 1 g di grassi - 9,0 kcal, 1 g di proteine - 4,0 kcal.
2. Concetti di base e definizioni della fisiologia del metabolismo e dell'energia.
La caratteristica integrale (generale) del metabolismo energetico del corpo umano è il dispendio energetico totale o il dispendio energetico lordo.
Spesa energetica lorda organismo- il dispendio energetico totale dell'organismo durante la giornata nelle condizioni della sua normale (naturale) esistenza. Il dispendio energetico lordo comprende tre componenti: metabolismo basale, azione dinamica specifica del cibo e guadagno di lavoro. La spesa energetica lorda è stimata in kJ/kg/giorno o kcal/kg/giorno (1 kJ=0,239 kcal).
BX.
Lo studio del metabolismo basale iniziò con il lavoro di Bidder e Schmidt, scienziati dell'Università di Tartu (Bidder e Schmidt, 1852).
BX- il livello minimo di dispendio energetico necessario per mantenere l'attività vitale dell'organismo.
Il concetto di metabolismo basale come livello minimo di dispendio energetico del corpo impone anche una serie di requisiti sulle condizioni in cui questo indicatore dovrebbe essere valutato.
Condizioni in cui deve essere valutato il metabolismo basale:
1) uno stato di completo riposo fisico e mentale (preferibilmente in posizione prona);
2) temperatura di comfort ambientale (18-20 gradi Celsius);
3) 10 - 12 ore dopo l'ultimo pasto, per evitare l'aumento del metabolismo energetico associato all'assunzione di cibo.
Fattori che influenzano il metabolismo basale.
Il metabolismo basale dipende dall'età, dall'altezza, dal peso corporeo e dal sesso.
Influenza età per lo scambio principale.
Il cambio base più alto in termini di 1 kg. Peso corporeo nei neonati (50-54 kcal/kg/giorno), il più basso negli anziani (dopo 70 anni il metabolismo principale è in media di 30 kcal/kg/giorno). Il metabolismo basale raggiunge un livello costante al momento della pubertà all'età di 12-14 anni e rimane stabile fino all'età di 30-35 anni (circa 40 kcal/kg/giorno).
Influenza altezza e peso corpo per il metabolismo basale.
Esiste una relazione quasi lineare e diretta tra peso corporeo e metabolismo basale: maggiore è il peso corporeo, maggiore è il livello del metabolismo basale. Tuttavia, questa dipendenza non è assoluta. Con un aumento del peso corporeo dovuto al tessuto muscolare, questa dipendenza è quasi lineare, tuttavia, se un aumento del peso corporeo è associato ad un aumento della quantità di tessuto adiposo, questa dipendenza diventa non lineare.
Poiché il peso corporeo, ceteris paribus, dipende dalla crescita (maggiore è la crescita, maggiore è il peso corporeo), esiste una relazione diretta tra crescita e metabolismo basale: maggiore è la crescita, maggiore è il metabolismo basale.
