Основной обмен. Механизмы регуляции основного обмена
а) Основной обмен — минимальный расход энергии, обеспечивающий существование организма. Даже если человек находится в состоянии полного покоя, требуется значительное количество энергии для осуществления химических реакций, постоянно протекающих в клетках. Минимальный расход энергии, необходимый для обеспечения существования организма, называют основным обменом. Он составляет около 50-70% суточного расхода энергии человека, ведущего сидячий образ жизни (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже).
Составляющие расхода энергии
Поскольку уровень физической активности широко варьирует у разных людей, определение величины основного обмена может использоваться для сравнения интенсивности метаболизма. Обычно для изучения основного обмена используют метод, при котором регистрируют скорость поглощения кислорода за определенный период времени при соблюдении следующих условий.
1. Исследование проводят натощак, через 12 ч после последнего приема пищи.
2. Основной обмен исследуют утром, после того, как человек хорошо выспался.
3. По меньшей мере за час до исследования следует исключить все виды деятельности, требующей энергичных усилий.
4. Исключаются все возбуждающие (как физические, так и психогенные) факторы.
5. Температура в помещении, где проводится исследование, должна быть комфортной, в пределах 18-20°С.
6. Исключается физическая активность во время исследования.
В норме среднее значение основного обмена составляет около 65-70 Ккал/ч у мужчины массой 70 кг. Хотя значительную часть величины основного обмена составляет расход энергии, связанной с активностью центральной нервной системы, деятельностью сердца, почек и других органов, вариабельность величин основного обмена, обнаруживаемая у разных людей, зависит главным образом от размеров тела и мышечной массы.
На долю скелетных мышц даже в условиях покоя приходится 20-30% величины основного обмена. По этой причине величину основного обмена обычно соотносят с размерами тела, выражая величину основного обмена в Ккал/ч и разделив ее на площадь поверхности тела, которую рассчитывают, исходя из роста и массы тела. Средние значения величин основного обмена у мужчин и женщин разных возрастов приведены на рисунке ниже.
Нормальный уровень основного обмена в разные возрастные периоды для обоих полов
Причинами отклонения величин основного обмена в связи с возрастом могут быть относительное уменьшение мышечной массы и замещение мышечной ткани жировой, обладающей меньшей интенсивностью метаболических реакций. Сходным образом, несколько меньшая величина основного обмена у женщин по сравнению с мужчинами также может быть обусловлена меньшим количеством мышечной ткани и большим количеством жировой ткани. Кроме того, существуют и другие факторы, влияющие на величину основного обмена, речь о которых пойдет далее.
б) Гормоны щитовидной железы увеличивают интенсивность метаболических процессов. Когда щитовидные железы секретируют максимально возможное количество тироксина, интенсивность метаболизма увеличивается на 50-100% относительно нормальных величин. Напротив, полное отсутствие секреции щитовидных желез снижает уровень метаболизма на 40-60% относительно нормальных показателей. Тироксин увеличивает скорость химических реакций во многих клетках тела и поэтому повышает интенсивность метаболизма. Адаптация щитовидных желез с увеличением секреции в холодном климате и снижением в жарком климате обусловливает различия величин основного обмена у людей, живущих в разных географических зонах. Например, люди, живущие в условиях Арктики, имеют основной обмен на 10-20% выше, чем люди, проживающие в тропиках.
в) Мужские половые гормоны увеличивают интенсивность метаболизма. Мужской половой гормон тестостерон может увеличивать интенсивность метаболизма на 10-15%, женские половые гормоны в некоторой степени влияют на величину основного обмена, но обычно незначительно. Существенное влияние мужских половых гормонов обусловлено их анаболическим эффектом, приводящим к увеличению мышечной массы.
г) Гормон роста увеличивает интенсивность метаболизма. Гормон роста повышает интенсивность обменных процессов (15-20%) в результате прямого стимулирующего влияния на метаболизм клеток.
д) Высокая температура тела повышает интенсивность метаболизма. Лихорадка, независимо от ее причины, увеличивает скорость химических реакций в организме в среднем почти на 120% на каждые 10°С увеличения температуры тела.
е) Сон снижает интенсивность метаболизма. Интенсивность метаболизма снижается на 10-15% во время сна. Такое снижение связано с двумя факторами: (1) снижением тонуса скелетных мышц; (2) снижением активности центральной нервной системы.
ж) Пониженное питание снижает интенсивность обменных процессов. Продолжительное снижение питания может уменьшить интенсивность метаболизма на 20-30%, главным образом в связи с прекращением поступления питательных веществ в клетки. В конечных стадиях многих заболеваний, которые проявляются снижением обменных процессов, температура может снижаться на несколько градусов незадолго до смерти.
