Определение интенсивности метаболизма. Прямая и непрямая калориметрия
а) Определение интенсивности метаболизма. Измерение количества выделенного тепла методом прямой калориметрии. Для определения интенсивности метаболизма методом прямой калориметрии измеряют количество выделенного организмом тепла с помощью специального устройства — калориметра. Человека помещают в вентилируемую камеру с надежной теплоизоляцией. Тепло, выделяемое телом, нагревает воздух камеры, но температура воздуха в камере поддерживается всегда на постоянном уровне благодаря перекачиванию воздуха из камеры по трубам в заполненный холодной водой резервуар.
Скорость передачи тепла воде в бассейне, температура которой может быть измерена с помощью точного термометра, равна скорости, с которой тепло выделяется организмом. Прямая калориметрия сопряжена с техническими трудностями и используется только в научных исследованиях.
б) Непрямая калориметрия. Калорический эквивалент кислорода. В связи с тем, что более 95% энергии, выделяемой организмом, производится в ходе реакций окисления питательных веществ с помощью кислорода, интенсивность метаболизма может быть рассчитана с высокой степенью надежности путем определения скорости потребления кислорода. Если 1 л кислорода взаимодействует с глюкозой, выделяется 5,01 Ккал, при окислении жиров — 4,7 Ккал, при окислении белков — 4,6 Ккал.
Используя эти данные, можно приблизительно рассчитать, какое количество энергии выделяется при потреблении 1 л кислорода, независимо от вида окисляемых веществ. При обычном рационе питания количество энергии, выделяемой при потреблении 1 л кислорода, в среднем составляет 4,825 Ккал. Этот показатель называют калорическим эквивалентом кислорода. Используя его, можно рассчитать с высокой степенью надежности скорость выделения энергии организмом, зная, какое количество кислорода было использовано за данный период времени.
Если за время определения в организме окислялись только углеводы, подсчитанное количество выделенной энергии, базирующееся на значении усредненного калорического эквивалента кислорода (4,825 Ккал/л), может оказаться на 4% ниже, чем реально существующее. Если же человек получает энергию главным образом за счет жиров, расчетное значение может быть на 4% больше реального.
Составляющие расхода энергии
в) Обмен энергии. Факторы, влияющие на расход энергии. Как уже обсуждалось в отдельной статье на сайте (просим вас пользоваться формой поиска выше), у здорового взрослого человека, поддерживающего стабильную массу тела, приход энергии находится в состоянии равновесия с ее расходом. Ежедневно около 45% энергии поступает в организм в виде углеводов, 40% приходится на долю жиров и только 15% дают поступающие в организм белки (цифры соответствуют американскому стандарту пищевого рациона). Расход энергии может быть разделен на более мелкие составляющие:
(1) обеспечивающую основные метаболические функции организма (базальный, или основной, обмен);
(2) обеспечивающую различные виды физической активности;
(3) затрачиваемую на пищеварение, всасывание и продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту;
(4) затрачиваемую на терморегуляцию.
г) Энергетические потребности в состоянии активного бодрствования. Человек массой 70 кг, проводящий целый день в постели, расходует около 1650 Ккал. Процесс еды и пищеварение увеличивают количество ежедневно расходуемой энергии на 200 Ккал и более, поэтому тот же лежащий в постели человек, но уже принимающий в разумных количествах пищу, увеличивает свой расход энергии, доводя его до 1850 Ккал ежедневно. Если он проводит жизнь в кресле, то его энергетические потребности достигают 2000-2250 Ккал. Следовательно, в среднем ежедневные энергетические потребности человека, ведущего сидячий образ жизни, обеспечивающие только основные жизненные функции, составляют около 2000 Ккал.
Количество энергии, необходимой для выполнения физических нагрузок, в норме составляет около 25% общего расхода энергии, но может очень различаться у разных индивидуумов, что зависит от вида и уровня физической активности. Например, подъем по лестнице требует почти в 17 раз больше энергии, чем сон. В целом на протяжении 24-часового периода человек, выполняющий тяжелую работу, может достичь максимальной интенсивности расхода энергии, превышающего 6000-7000 Ккал, или в 3,5 раза большей, чем при отсутствии физической активности.
