Базальний метаболізм: поняття, формула розрахунку, норма, рівень і основні процеси обміну речовин

Базальний метаболізм — це швидкість витрати енергії в одиницю часу. Правильність його вимірювання вимагає суворого набору критеріїв. Вони включають в себе перебування в фізично і психологічно спокійному стані, термічно нейтральному середовищі і постпоглощающем стані.

Опис

Тепловиділення тіла відомо, як термогенез. Його можна виміряти, визначити кількість витраченої енергії. Базальний метаболізм зменшується з віком. Також він може збільшуватися за рахунок нарощування м’язової маси. Захворювання, харчування, рівень стресу, температура навколишнього середовища впливають на загальні витрати енергії.

Методи розрахунку

Точний розрахунок базального метаболізму вимагає, щоб симпатична нервова система людини не стимулювалася. Він може бути виміряний газовим аналізом за допомогою прямої або непрямої калориметрії.

Також можна розрахувати базальний метаболізм за допомогою рівняння з використанням віку, статі, зросту і ваги. Дослідження з використанням обох методів дають докази обґрунтованості дихального коефіцієнта, який вимірює властивий склад і використання вуглеводів, жирів і білків у міру їх перетворення в одиниці енергетичного субстрату.

Фенотипічна гнучкість

Базальний метаболізм є гнучкою рисою. Він може бути оборотно скоректований всередині організму. Наприклад, більш низькими температурами, що зазвичай призводить до більш високих швидкостей обміну речовин. Існує дві моделі, які пояснюють, як базальний метаболізм змінюється в залежності від температури: мінлива максимальна модель (ПММ) і змінна фракційна модель (ПФМ).

ПММ стверджує, що швидкість обміну речовин збільшується протягом холодної пори року. ПФМ каже, що рівень базального метаболізму — це величина постійна.

Дослідження

Ранні роботи вчених Дж. Артура Харріса і Френсіса Р. Бенедикта показали, що приблизні значення метаболізму можуть бути отримані з використанням площі поверхні тіла (обчисленої по висоті і вазі), віку та статі. При цьому враховуються кисневі та вуглекислотні показники, взяті з калориметрії.

Дивіться також:  Хвилі мозку: поняття, види, генерація і частота випромінювання

Усуваючи статеві відмінності, що виникають при накопиченні жирової тканини шляхом вираження швидкості метаболізму на одиницю «знежиреної» маси тіла, значення розрахунку рівня базального метаболізму (УБМ) між статями по суті однакові.

Фізіологія

Головним органом, відповідальним за регулювання обміну речовин, є гіпоталамус. Він утворює частину бічних стінок третього шлуночка головного мозку. Головні функції гіпоталамуса:

  • Контроль та інтеграція діяльності вегетативної нервової системи (ВНС). Вона регулює звуження серцевого м’яза і секретирование багатьох ендокринних органів (щитовидна залоза).
  • Регулювання почуттів люті і агресії.
  • Контроль температури тіла.
  • Регулювання споживання їжі.

Центр харчування (голод) відповідає за відчуття, які змушують людину шукати їжу. При достатній кількості живлення рівень лептину стає високим. Центр насичення стимулюється. Посилають імпульси, які блокують відчуття голоду. Якщо їжі недостатньо, підвищується рівень греліну. Рецептори гіпоталамуса дратуються. З’являється відчуття голоду.

Аналогічним чином працює центр спраги. Підвищений осмотичний тиск позаклітинної рідини стимулюють клітини гіпоталамуса. Якщо задовольнити спрагу — тиск знизиться. Ці функції утворюють механізм виживання, який змушує людину підтримувати процеси організму, вимірювані рівнем базального метаболізму.

Запис параметрів

Формули базального метаболізму вперше були опубліковані на початку двадцятого століття. У них використовувалися наступні поняття:

  • P — загальне виробництво тепла в повному спокої;
  • m — маса (кг);
  • h — висота (см);
  • а — вік (роки).

Один з популярних способів оцінки — формула Харріса-Бенедикта:

  • для жінок: УБМ = 665 + (9,6 × m) + (1.8 × h) — (4,7 × a);
  • для чоловіків: УБМ = 66 + (13,7 × m) + (5 × h) — (6,8 × a).

Для чого обчислювати?

Рівень базального метаболізму можна використовувати для того, щоб придбати, втратити, або підтримати вагу. Знаючи, скільки калорій спалюється, можна обчислити — скільки їх споживати. Наприклад:

  • для підтримки ваги слід споживати і спалювати рівну кількість калорій;
  • для набору — споживання повинно перевищувати спалювання;
  • для втрати слід споживати менше калорій, ніж спалюється.
Дивіться також:  Чим обробляти видалені родимки: огляд препаратів

Як розрахувати калорії

Наступний крок після оцінки рівня базального метаболізму — це розрахунок калорій з урахуванням способу життя:

  • Сидячий. Без фізичного навантаження. Помножити УБМ на 1,2.
  • Злегка активний. Виконання легких вправ 1-3 рази в тиждень. Помножити УБМ на 1,375.
  • Помірно активний. Фізичні навантаження 3-5 раз на сім днів. УБМ помножити на 1,55.
  • Активний. До семи тренувань в тиждень. Помножити УБМ на 1,725.
  • Важка праця. Постійні фізичні навантаження. УБМ помножити на 1,9.

Формула була б більш точною, якщо б вона включала склад тіла, історію ваги та інші фактори.

Причини індивідуальних відмінностей

У Шотландії проводилося дослідження швидкості базального метаболізму у 150 дорослих випробовуваних. Показники варіювалися від 1020 до 2500 ккал/день. Дослідники підрахували, що 62,4 % цієї варіації пояснюються відмінностями в «знежиреної маси». Інші причини включали масу жиру (6,8 %), вік (1,8 %) та експериментальну помилку (2,1 %). Інша частина варіації (26,6 %) була незрозумілою. На неї не впливали ні стать, ні розміри тканин таких високоенергетичних органів, як мозок.

Біохімія

Підвищення постпрандиального термогенезу в базальному метаболізмі відбувається в залежності від складу споживаної їжі. Майже 70 % загальної витрати людської енергії пов’язано з процесами життєзабезпечення, які відбуваються в організмі. Приблизно 20 % енергетичних витрат припадає на фізичну активність. Близько 10 % — на перетравлення їжі. Для здійснення цих процесів потрібно споживання кисню з коферментами. Це дає енергію для виживання і витіснення вуглекислого газу.

Більшу частину енергії організм витрачає на підтримання необхідного рівня рідини в тканинах. Близько однієї десятої приділяється механічної роботи (дихання, травлення і серцебиття).

Розпад великих молекул на більш дрібні — катаболізм (наприклад, розпад білків на амінокислоти). Анаболізм — це процес їх створення (білки перетворюються в амінокислоти). Метаболізм — підсумок цих реакцій.

Дивіться також:  Аффинная хроматографія в медицині: особливості та застосування

Гіпотеза серцебиття

У 1925 році Реймонд Перл припустив, що тривалість життя має обернено пропорційну зв’язок з базальної швидкістю метаболізму. Підтримка цієї теорії виходить з того факту, що великі тварини мають більш довгі періоди життя. Цю гіпотезу підтримали кілька нових досліджень, що зв’язують більш низький базальний рівень метаболізму зі збільшенням життєвого циклу в тваринному світі, включаючи людей. Обмеження калорій і зниження кількості гормонів щитовидної залози були пов’язані з більш високою довговічністю у тварин.

Однак відношення загальних добових витрат енергії до швидкості обміну речовин у стані спокою може варіюватися від 1,6 до 8,0 у різних видів ссавців.

При аллометрическом масштабуванні максимальна потенційна тривалість життя безпосередньо пов’язана з метаболічної швидкістю.

Медичні аспекти

Метаболізм людини залежить від його активності та фізичного стану. Зменшення споживання їжі зазвичай знижує його швидкість. Організм намагається зберегти енергію. Дослідження доводять, що низькокалорійна дієта (менше 800 калорій в день) знижує швидкість обмінних процесів більш ніж на 10 відсотків. Менопауза і хвороби також впливають на метаболізм.