Metódy stanovenia energetického metabolizmu
Metódy stanovenia energetického metabolizmu. Priama kalorimetria (princíp a odhad). Princíp nepriamej kalorimetrie
Metódy stanovenia energetického metabolizmu. Priama kalorimetria (princíp a odhad). Princíp nepriamej kalorimetrie. Kompletná (Douglas-Holdane, Shaternicov) a neúplná (Crogova) metóda analýzy plynov. Dýchací koeficient a kalorický ekvivalent kyslíka.
Bazálny metabolizmus - je minimálny energetický výdaj potrebný na udržanie vitality tela. Rýchlosť metabolizmu je miera spotreby energie v tele. Jednotkou, ktorá vyjadruje množstvo energie uvoľnenej z potravy, je kalória. 1 kalória je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty vody o 1 o C, 1 kilokalória = 1 000 kalórií. Bazálny metabolizmus je zvyčajne:
- u mužov - 1700-1900 kcal
Bazálny metabolizmus závisí od:
? Vek - u detí je vyšší ako u starších ľudí
? Pohlavie - u žien je to o 10% nižšie ako u mužov
? Vonkajšie podmienky prostredia: denná doba - bazálny metabolizmus je maximálny o 16-17 a minimálny o 3-4 ráno; ľudia žijúci v nadmorskej výške majú vyšší bazálny metabolizmus.
Bazálny metabolizmus možno vypočítať pomocou štandardných tabuliek alebo merať za určitých štandardných podmienok:
F Nedostatok fyzickej a duševnej námahy
F Teplota v miestnosti 18-20 o C
F Atmosférický tlak - 760 mmHg
F Po kŕmení (viac ako 12-16 hodín.
Na stanovenie bazálneho metabolizmu je potrebné tieto podmienky dôsledne dodržiavať. Rýchlosť metabolizmu sa pri fyzickej námahe značne zvyšuje. Bazálny metabolizmus plus energia potrebná na fyzické cvičenie sa nazýva všeobecný metabolizmus. Rýchlosť metabolizmu závisí od vykonávanej činnosti. Všetky osoby v závislosti od vykonávanej činnosti možno rozdeliť do 4 profesionálnych skupín:
- Intelektuáli - vyžadujú 3000-3500kcal denne
- Pracovníci z plne automatizovaných podnikov - 3 500 - 4 000 kcal
- Pracovníci z čiastočne automatizovaných podnikov - 4 000 - 4 500 kcal
- Ľudia, ktorí vykonávajú ťažkú fyzickú prácu - 4000-4500 kcal
Je potrebné vedieť, aké množstvo kcal je potrebné pre každú pracovnú skupinu, aby bolo možné vypočítať denné množstvo podávaného jedla v závislosti od obsahu kcal, aby plne vyhovovalo požiadavkám tela.
Rýchlosť bazálneho metabolizmu sa môže tiež zvýšiť pod vplyvom hormónov:
1) Hormóny štítnej žľazy - môžu zvýšiť rýchlosť bazálneho metabolizmu od 60% do 100% nad normálne hodnoty. Neprítomnosť týchto hormónov vedie k zníženiu rýchlosti metabolizmu na 50-60% v porovnaní s normou.
2) Katecholamíny (adrenalín, noradrenalín) zvyšujú rýchlosť bazálneho metabolizmu vo väčšine tkanív.
kalorimetria
Kalorimetria je metóda výpočtu a stanovenia bazálneho metabolizmu. Existujú dve kalorimetrické metódy:
kalorimetria riaditeľ je založený na priamom výpočte tepla vydávaného telom za určité časové obdobie. Táto metóda sa vykonáva pomocou špeciálnych kamier nazývaných kalorimetre. K dispozícii sú kalorimetrické komory pre laboratórne zvieratá alebo pre vyšetrované osoby. Voda preteká cez určité potrubie cez tieto komory a teplo vydávané telom bude zachytávané vodou cirkulujúcou cez potrubie, ktoré bude ohrievané. Výpočtom teploty vody na začiatku a potom, čo jedinec bol istý čas v kalorimetrickej komore, môžeme určiť bazálny metabolizmus pomocou špeciálnych vzorcov:
Q - bazálny metabolizmus (v kcal)
m - hmotnosť vody v kalorimetri
c - tepelná kapacita vody
t1 t2 - počiatočná a konečná teplota vody
M - hmotnosť tela zvieraťa
T - čas, kedy bolo zviera v kalorimetrickej komore
Nepriama kalorimetria Oxidačné reakcie slúžia ako zdroj energie v tele, v ktorom vzniká CO2 a spotrebováva sa O2, náklady na energiu je možné vypočítať na základe štúdie metabolizmu plynov. Táto metóda založená na analýze plynov (O2 a CO2) sa nazýva nepriama kalorimetria. Existujú dva spôsoby analýzy plynov na stanovenie bazálneho metabolizmu:
- Kompletná analýza plynov
- Neúplná analýza plynov
Kompletná analýza plynov (Duglas-Holdanova metóda). Vyšetrovaná osoba vdychuje atmosférický vzduch po dobu 10 - 15 minút a vydychuje vzduch z vaku Duglas pripevneného na chrbte. Meria sa objem plynu vo vaku a pomocou analyzátora plynu Holdane sa určuje percento kyslíka a CO2, ktoré sa potom transformujú na jednotky objemu.
Fázy kompletnej analýzy plynov:
1. Stanovenie objemu O2 a CO2 vo vdychovanom a vydychovanom vzduchu. Na stanovenie množstva O2 spotrebovaného v tele a CO2 odstráneného z tela.
VO2consumed = VO2inspired - VO2 expired
VCO2 vylúčené = VCO2 vypršalo - inšpirované VCO2
2. Stanovenie respiračného koeficientu (CR). CR - je pomer medzi množstvom odstráneného CO2 a spotrebovaným O2
CR závisí od produktu, ktorý je oxidovaný, a to: pre sacharidy CR = 1, pre bielkoviny CR = 0,8 pre lipidy CR = 0,7 pre zmiešané potraviny CR = 0,85
3. Stanovenie kalorického ekvivalentu jedného litra kyslíka (EK). EK je množstvo energie odstránenej oxidáciou ktoréhokoľvek produktu v 1 litri O2. Vypočítava sa podľa osobitných tabuliek, kde sa zohľadňuje respiračný koeficient alebo
pre sacharidy EK = 5 kcal
pre proteíny EK = 4,8 kcal
pre lipidy EK = 4,7 kcal
pre zmiešané jedlo EK = 4,85 kcal
EK nezávisí od množstva látky, ktorá bola oxidovaná, pretože oxidačný proces bude určený pomocou VO2, tj. Oxidácia bude prebiehať, kým nebude dokončený všetok O2, respektíve budú spálené 2 g bielkovín alebo 4 g bielkovín v 1 litri O2. odstráni rovnaké množstvo kcal.
4. Stanovenie bazálneho metabolizmu po dobu 1 minúty. Ak poznáme objem kyslíka spotrebovaného vyšetrovanou osobou na 1 minútu a EK, môžeme určiť, koľko kcal sa vylúči na 1 minútu pri konzumácii príslušného množstva kyslíka.
Q1 = VO2 spotrebované x EK = Kcal/min
5. Stanovenie bazálneho metabolizmu počas 24 hodín
Údaje bazálneho metabolizmu vypočítané úplnou analýzou plynov sa porovnajú s údajmi získanými zo štandardných tabuliek. Odchýlka od normy je povolená do 10%.
Neúplná analýza plynu. Vyšetrovaný vdychuje O2 z nádrže a expiruje do nádrže nespotrebovaný O2, CO2 a vodnú paru. Zároveň sa zaznamená Ciro spirogram. (Spirogram - zaznamenávanie objemov dýchania). Pomocou Crogovho spirogramu sa vypočíta VO2 spotrebovaný počas 1 minúty. Nasledujúce kroky sa zhodujú s úplnou analýzou plynu.