Обмен веществ и способы его измерения Кто из нас не хотел бы понять, какое количество калорий в сутки необходимо организму для поддержания баланса веса? Точное определение могло бы помочь с выбором объема пищи в соответствие с нашими целями. Существует несколько методов вычисления объема энергии необходимого организму в сутки, но ни один из них не даёт нам 100 % точности. Рассмотрим из каких процессов состоит общий расход энергии организма:
TEE (TEE- Total Energy Expenditure ) общий расход энергии в сутки, который в свою очередь состоит из:
RMR ( Rest Metabolic Rate) обмен веществ при гомеостазе (полном отдыхе)
TEF (Thermic effect of Food) эффект от переваривания пищи
NEAT (Non-exercise activity thermogenesis)-термогенез от повседневной деятельности (не занятия спортом) Чем отличается BMR- Basal metabolic rate от RMR -Resting metabolic rate
BMR- Базовый обмен веществ. Это минимальное количество энергии, расходуемое человеческим организмом для поддержания собственной жизни в покое.
RMR-обмен веществ в состоянии отдыха .Дело в том, что для определения BMR необходимы более строгие условия, чем для определения RMR. Разница между ними составляет около 10% и она имеет значение для клинических исследований, а для общего понимания этих двух терминов, это фактически одно и тоже. Сколько энергии в процентном соотношении приходится на разные составляющие TEE
BMR-Basic Metabolic rest
Основной фактор наших энергетических затрат на метаболизм которого приходится около 60-70% от общего объема ежедневных расходов энергии, соотношение варьируется в зависимости от образа жизни. У активных людей его относительная доля будет меньше, и наоборот у людей ведущих более пассивный образ жизни основной метаболизм составит большую часть суточного расхода энергии. Основным метаболизмом являются процессы, цель которых — поддержание гомеостаза. Внутренние органы составляют основную часть энергозатрат. Ниже перечислены энергозатраты организма на внутренние органы, выраженные в калориях:
Жир- 4,5 калории / кг
Мышцы — 13 калорий / кг
Печень — 200 калорий / кг
Мозг — 240 калорий / кг
Сердце — 400 калорий / кг
Почки — 440 калорий / кг
Другое — (кожа, кости и т.д.) 12 калорий / кг Важно отметить, что измерения RMR выполняются в очень ограниченных условиях и при абсолютном голодании
(TEF) -Термический эффект переваривания пищи
Определение этого компонента — энергетические затраты тела за пределами BMR (когда мы неактивны). Наш TEF составляет приблизительно 8-15% наших ежедневных затрат энергии (важно отметить, что этот фактор является генетическим и у некоторых индивидуумов может достигать до 30% от BMR). Он изменяется в соответствие с потребляемыми нами макроэлементами (белок, углеводы, жир, алкоголь) и отражает энергетические потребности организма в пищеварении и различных метаболических процессах.
Как упоминалось выше, различные макроэлементы влияют на TEF по-своему и исследования установили довольно приемлемые диапазоны для каждого из них. Вот количество энергии, необходимое вашему телу на «TEF-процент калорий затрачиваемый на переваривание» : Белок — 20-35%
Углеводы — 5-15%
Жир — 2-3%
Алкоголь — 10-30% Например, из 100 калорий белка, 20-35 калорий будут использоваться для пищеварения/обмена веществ. Не инициированная физическая активность (NEAT). Этот компонент относится ко всем нашим повседневным действиям, которые не входят в категорию спорта. Например: жевать, ходить на работу, подниматься по лестнице, поддерживать позу, мыслить и т.д. Это, без сомнения, один из самых важных компонентов и он выражает наибольшую разницу между людьми. Объем расходов на энергию может варьироваться в пределах 15-50% от общих затрат энергии в день. В этом аспекте генетика играет свою роль и выражается в 2 основных факторах: 1) разница затрачиваемых калорий на одни и те же действия
2) некоторые люди просто предрасположены двигаться больше других .
Существует прямая корреляция между количеством NEAT и ожирением, либо потерей веса. Исследования установили огромную разницу в NEAT между людьми, которая может достигать 2000 калорий в сутки в определенных ситуациях (в зависимости от профессии). Инициированная физическая активность — этот компонент относится к любой физической активности и составляет от 15 до 30% от общих затрат энергии ежедневно в зависимости от типа и объема физ активности. Хочу отметить что в некоторых случаях ФА может быть и гораздо выше 30% Средство для измерения ежедневных затрат энергии Существует множество способов измерения ежедневных затрат энергии. Ни один из методов не является точным на 100%. Есть более и менее эффективные методы, более удобные и менее удобные, а также те, которые измеряют только определенные компоненты. Понимание различия методов может помочь нам в анализе качества научных исследований.
Все существующие методы современного мира: 1 способ. Прямая калориметрия.
Существует два вида калориметрии: прямая и непрямая (косвенная). Рассматривают сколько организм выделил тепла и рассчитывают энергетические затраты организма. Прямая калориметрия проводится в специальных биокалориметрах, это герметичные и теплоизолированные камеры. В камере есть трубки, по ним циркулирует вода. Человека или животное помещают в эту камеру. Организм выделяет тепло, это тепло нагревает циркулирующую воду. Смотрят, количество воды (сколько воды протекло), и на сколько градусов изменилась температура этой воды. А потом считают, сколько тепла выделил организм. Прямая калориметрия имеет немало недостатков, связанных со сложностью измерения и структуры камеры. Внутри камеры, в которую помещается человек , существуют ограничения деятельности. Кроме этого, мнения специалистов неоднозначны в отношении предпочтительности этого метода для измерения затрат энергии. 2 способ. Непрямая калориметрия.
Тепло образуется, потому что идут окислительные процессы, потребляется О2 и образуется СО2. Следовательно, можно определить сколько тепла образовалось в организме по газообмену, то есть определяют, сколько потратилось О2 и выделилось СО2, на этом основана непрямая калориметрия. Этот метод не измеряет непосредственно производство тепла, а через измерение газообмена. Классическая формула гласит, что наши затраты энергии могут быть измерены на 3,9 калории умноженные на X использования литров кислорода + 1.11 X на Углекислый газ [литры] используя эту формулу, вычисляется количество калорий, потраченных телом. Кроме того, этим методом можно узнать взаимосвязь между источниками энергии, которые использует организм (RQ). Непрямая калориметрия является наиболее распространенным методом и обычно делится на две основные части:
Первая часть- (Whole Room Respiratory Chamber).
Эту комнату начали использовать для исследований на людях в конце 70-х годов и теперь она является золотым стандартом для измерения ежедневных затрат энергии. Метаболические комнаты могут измерять ежедневные затраты энергии в течение нескольких дней, на протяжении которых, субъект присутствует в метаболической камере. Специальные системы постоянно контролируют прохождение газов. Кроме того, физ упражнения могут выполняться в метаболической камере, человек приближен максимально к естественным условиям. Метаболическая комната — очень важный исследовательский инструмент, поскольку можно измерять обмен веществ и проводить разного рода манипуляции. Недостаток в том, что измерить можно общий обмен веществ включая все его составляющие без возможности установить соотношение между некоторыми компонентами общих затрат энергии, такими как например (TEF) -термический эффект переваривания пищи, его и невозможно измерить при помощи этой комнаты плюс не смотря на условия приближенные к естественным, все же есть разница между естественными условиями в повседневной жизни и условиями в комнате. Вторая часть: (Metabolic Cart).
Metabolic Cart — это, вероятно, самый распространенный и наиболее часто используемый метод измерения метаболизма покоя (RMR). Этот метод использует маску, мундштук или капюшон, к которым подключен объект. Устройство измеряет состав газов и дает нам оценку скорости метаболизма в течение 5-30 минут использования. Важно отметить, что сегодня есть устройства, которые дают результат через минуту или две. Большим преимуществом этих устройств является относительно быстрое время измерения, мобильность что гораздо удобнее для пользователя. Но есть и недостатки ,такие же, как и в респираторной дыхательной комнате, только к ним добавляется слишком короткая длительность проверки, что ограничивает методы научных манипуляций. 3 способ-DLW- Doubly Labeled Water-(маркированная жидкость ).
Этот метод впервые был введен для использования человеком в 1982 году. Он так же считается золотым стандартом проверки расхода энергии в реальных условиях повседневной жизни. Метод основан на выпивании 2 специальных изотопов, скорость деградации которых измеряется с помощью анализа мочи, и через определенные формулы можно узнать ежедневные затраты энергии. «Одной дозы» достаточно для двух,трех недель измерений. На сегодняшний день DLW является лучшим методом для точного измерения ежедневных затрат энергии в реальных условиях жизни и может измерить с учетом затрат энергии на физическую активность и NEAT. Фактически, это самый точный метод устанавливающий расход энергии всех составляющих обмена веществ по отдельности.
Основные недостатки этого метода связаны с высокой ценой и отсутствием консенсуса относительно характера вычислений полученных данных и, следовательно, могут быть риском для надежности измерения.
4 способ. Регистрация активности и анализ трафика.
Эти методы не выражают прямого измерения и являются доступными и довольно легкими к применению. Регистрация деятельности производится либо самостоятельно либо наружным наблюдателем, записывая вид физ активности, выполняемой субъектом, прогнозируют расход энергии в соответствии с принятыми формулами. Анализ трафика выполняется с помощью шагомера или акселерометра это устройства фиксирующие движения в пространстве, чтобы попытаться вычислить наши энергетические затраты. Как упоминалось выше, большим преимуществом этих методов является удобство, доступность и простота, а большой недостаток заключается в том, что они являются неточными. В некоторых случаях отклонения могут быть очень большими.
5 способ- пульсометр сердечного ритма.
Является общепринятым инструментом для оценки интенсивности физической активности и следовательно, привлекателен к использованию для измерения энергетических затрат. Мы знаем, что существует определенная корреляция между пульсом и расходом кислорода (VO2), и предполагается, что на основании соотношения этих двух переменных можно определить расход энергии. Но теория и реальность не всегда совпадают, существует большая погрешность между изменениями потребляемого кислорода и частотой сердечных сокращений и следовательно, не представляется возможным проверить расход энергии на основании пульсометра. В дополнение, пульсометр не способен объективно измерить и незначительные движения тела. Однако как индикатор сравнения при групповой тренировке пульсометр может быть неплохим триггером для усиления мотивации между участниками. 6 способ- Математические формулы.
За эти годы было разработано много математических формул,на основании которых предполагается измерить затраты энергии. Наиболее известными являются, такие формулы, как «Харрис Бенедикт» и формула «Каннингема». Проблема с этими формулами заключается в том, что они направлены на определение BMR, а не для вычисление общих дневных расходов. Чтобы оценить суточные затраты энергии, мы должны умножить BMR на коэффициент, который может варьироваться от 1,1 до 3,0. Тот же фактор представляет собой уровень нашей активности (PAL). В среднем 1,4-1,5. Поэтому, чтобы оценить наши ежедневные затраты энергии, нам нужно определить свой BMR, а затем умножить результат на 1.4-1.5. У людей с высокой ежедневной активностью результат может быть в два раза выше , что увеличивает погрешность вычисления. Важно отметить, что суточный расход энергии определяется на основании формулы предполагающей вычисление «BMR» и только потом расхода калорий, на все процессы жизнедеятельности. Слишком много неточностей и соответственно вероятности ошибки в подведении итога.
7 способ- Синхронизация веса+ питание.
Это, пожалуй, самый практичный метод, но и он не самый точный. Предполагается, что если мы знаем, какое количество калорий мы потребляем день учитывая вес тела, мы сможем вычислить общие затраты(TEE) энергии в сутки. Как это делается? Мы просто вычисляем количество калорий, которые мы потребляем в день на протяжении двух недель и взвешиваемся каждое утро в том же состоянии (после туалета и при минимальной одежде), и через две недели мы усредняем вес, наблюдаемый против нашего среднего потребления калорий. Если наш вес остается неизменным между 1-й и 2-й неделями или между этими двумя неделями и ранними измерениями, мы можем с уверенностью сказать, что потребление калорий такое же, как и наши затраты , соответственно мы в балансе. Недостатки метода заключаются в том, что он не учитывает энергетические запасы организма, такие составляющие как (масса-жира) относительно веса тела, который содержат значительно больше энергии, чем (белок/мышцы) и (углеводы/ гликоген), количество жидкости в организме тоже влияет на колебания веса тела, что усложняет вычисление стабильности общего веса. В среднем показателе это лучший метод ,для практики , так как больше остальных соответствует уровню измерения DLW -«Doubly Labeled Water-(маркированная жидкость). В некоторых индивидуальных случаях погрешность может быть довольно высокой. Заключение. Точное измерение всех составляющих суточных затрат энергии организма в целом, очень сложный процесс. Важно понять долю каждой отдельной составляющей . Многие концентрируются на RMR и затрудняются понять, что это всего лишь доля из общего суточного расхода энергии, определение которой более важно для проведения исследований. На практике важными и значимыми факторами являются общие ежедневные энергетические затраты, а не только RMR. Большинство находится в довольно предсказуемом диапазоне RMR. Наиболее важным компонентом является NEAT и так называемая не реализованная физическая активность. Как я уже упоминал ранее, на объём «NEAT» также влияет генетика, ещё можно сказать , что «склонность к ожирению» может быть объяснена объемом энергии приходящейся на NEAT. У нас есть исследования, демонстрирующие явные корреляции между высокими затратами NEAT и предотвращением ожирения . Для всех, кто интересуется научным миром, обратите внимание на различия между инструментами измерения и их погрешность. В сравнении с более качественными инструментами, такими как DLW или использованием метаболической комнаты, к анализу которых мы можем относится с большим доверием. Точность измерения всех составляющих обмена веществ используемых учеными, это очень важный аспект, но из-за высокой стоимости, исследования не всегда проводятся качественно и не смотря на большую погрешность анализа ,иногда все еще получают высокую степень оценки исследования, хотя не являются точными . Роман Тругвайсер , Ольга Блинкина.
_________________
Наташа МИНСК
ТЕОРИЯ ЖИРОСЖИГАНИЯ https://forum.calorizator.ru/viewtopic.php?f=49&t=24502 ИНСУЛИНОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ и САХАРНЫЙ ДИАБЕТ 2 ТИПА https://forum.calorizator.ru/viewtopic.php?f=49&t=24503 ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ЛИШНЕГО ВЕСА https://forum.calorizator.ru/viewtopic.php?f=49&t=27148
|