Базальный метаболизм - это скорость расхода энергии в единицу времени. Правильность его измерения требует строгого набора критериев. Они включают в себя пребывание в физически и психологически спокойном состоянии, термически нейтральной среде и постпоглощающем состоянии.
Описание
Тепловыделение тела известно, как термогенез. Его можно измерить, чтобы определить количество затраченной энергии. Базальный метаболизм уменьшается с возрастом. Также он может увеличиваться за счет наращивания мышечной массы. Заболевания, питание, уровень стресса, температура окружающей среды оказывают влияние на общие затраты энергии.
Методы расчета
Точный расчет базального метаболизма требует, чтобы симпатическая нервная система человека не стимулировалась. Он может быть измерен газовым анализом с помощью прямой или косвенной калориметрии.
Также можно рассчитать базальный метаболизм с помощью уравнения с использованием возраста, пола, роста и веса. Исследования с использованием обоих методов дают доказательства обоснованности дыхательного коэффициента, который измеряет присущий состав и использование углеводов, жиров и белков по мере их преобразования в единицы энергетического субстрата.
Фенотипическая гибкость
Базальный метаболизм является гибкой чертой. Он может быть обратимо скорректирован внутри организма. Например, более низкими температурами, что обычно приводит к более высоким скоростям обмена веществ. Существует две модели, объясняющие, как базальный метаболизм изменяется в зависимости от температуры: переменная максимальная модель (ПММ) и переменная фракционная модель (ПФМ).
ПММ утверждает, что скорость обмена веществ увеличивается в течение холодного времени года. ПФМ говорит, что уровень базального метаболизма - это величина постоянная.
Исследования
Ранние работы ученых Дж. Артура Харриса и Фрэнсиса Г. Бенедикта показали, что приблизительные значения метаболизма могут быть получены с использованием площади поверхности тела (вычисленной по высоте и весу), возраста и пола. При этом учитываются кислородные и углекислотные показатели, взятые из калориметрии.
Устраняя половые различия, возникающие при накоплении жировой ткани путем выражения скорости метаболизма на единицу "обезжиренной" массы тела, значение расчета уровня базального метаболизма (УБМ) между полами по существу одинаковы.
Физиология
Главным органом, отвечающим за регулирование обмена веществ, является гипоталамус. Он образует часть боковых стенок третьего желудочка головного мозга. Главные функции гипоталамуса:
- Контроль и интеграция деятельности вегетативной нервной системы (ВНС). Она регулирует сужение сердечной мышцы и секретирование многих эндокринных органов (щитовидная железа).
- Регулирование чувств ярости и агрессии.
- Контроль температуры тела.
- Регулирование потребления пищи.
Центр питания (голод) отвечает за ощущения, которые заставляют человека искать пищу. При достаточном количестве питания уровень лептина становится высоким. Центр насыщения стимулируется. Посылаются импульсы, которые блокируют чувство голода. Если еды недостаточно, повышается уровень грелина. Рецепторы гипоталамуса раздражаются. Появляется ощущение голода.
Аналогичным образом работает центр жажды. Повышенное осмотическое давление внеклеточной жидкости стимулируют клетки гипоталамуса. Если жажду удовлетворить - давление снизится. Эти функции образуют механизм выживания, который заставляет человека поддерживать процессы организма, измеряемые уровнем базального метаболизма.
Запись параметров
Формулы базального метаболизма впервые были опубликованы в начале двадцатого века. В них использовались следующие понятия:
- P - общее производство тепла в полном покое;
- m - масса (кг);
- h - высота (см);
- а - возраст (годы).
Один из популярных способов оценки - формула Харриса-Бенедикта:
- для женщин: УБМ = 665 + (9,6 × m) + (1.8 × h) - (4,7 × a);
- для мужчин: УБМ = 66 + (13,7 × m) + (5 × h) - (6,8 × a).
Для чего вычислять?
Уровень базального метаболизма можно использовать для того, чтобы приобрести, потерять, или поддержать вес. Зная, сколько калорий сжигается, можно вычислить - сколько их потреблять. Например:
- для поддержания веса следует потреблять и сжигать равное количество калорий;
- для набора - потребление должно превышать сжигание;
- для потери следует потреблять меньше калорий, чем сжигается.
Как рассчитать калории
Следующий шаг после оценки уровня базального метаболизма - это расчет калорий с учетом образа жизни:
- Сидячий. Без физической нагрузки. Умножить УБМ на 1,2.
- Слегка активный. Выполнение легких упражнений 1-3 раза в неделю. Умножить УБМ на 1,375.
- Умеренно активный. Физические нагрузки 3-5 раз в семь дней. УБМ умножить на 1,55.
- Активный. До семи тренировок в неделю. Умножить УБМ на 1,725.
- Тяжелый труд. Постоянные физические нагрузки. УБМ умножить на 1,9.
Формула была бы более точной, если бы она включала состав тела, историю веса и другие факторы.
Причины индивидуальных различий
В Шотландии проводилось исследование скорости базального метаболизма у 150 взрослых испытуемых. Показатели варьировались от 1020 до 2500 ккал/день. Исследователи подсчитали, что 62,4 % этой вариации объясняются различиями в "обезжиренной массе". Другие причины включали массу жира (6,8 %), возраст (1,8 %) и экспериментальную ошибку (2,1 %). Остальная часть вариации (26,6 %) была необъяснимой. На нее не влияли ни пол, ни размеры тканей таких высокоэнергетических органов, как мозг.
Биохимия
Повышение постпрандиального термогенеза в базальном метаболизме происходит в зависимости от состава потребляемой пищи. Почти 70 % общего расхода человеческой энергии связано с процессами жизнеобеспечения, которые происходят в организме. Примерно 20 % энергетических затрат приходится на физическую активность. Около 10 % - на переваривание пищи. Для осуществления этих процессов требуется потребление кислорода с коферментами. Это дает энергию для выживания и вытеснения углекислого газа.
Большую часть энергии организм расходует на поддержание необходимого уровня жидкости в тканях. Около одной десятой уделяется механической работе (дыхание, пищеварение и сердцебиение).
Распад больших молекул на более мелкие - катаболизм (например, распад белков на аминокислоты). Анаболизм - это процесс их создания (белки преобразуются в аминокислоты). Метаболизм - итог этих реакций.
Гипотеза сердцебиения
В 1925 году Рэймонд Перл предположил, что продолжительность жизни имеет обратно пропорциональную связь с базальной скоростью метаболизма. Поддержка этой теории исходит из того факта, что крупные животные имеют более длинные периоды жизни. Эту гипотезу поддержали несколько новых исследований, связывающими более низкий базальный уровень метаболизма с увеличением жизненного цикла в животном мире, включая людей. Ограничение калорий и понижение количества гормонов щитовидной железы были связаны с более высокой долговечностью у животных.
Однако отношение общих суточных затрат энергии к скорости обмена веществ в состоянии покоя может варьироваться от 1,6 до 8,0 у разных видов млекопитающих.
При аллометрическом масштабировании максимальная потенциальная продолжительность жизни напрямую связана с метаболической скоростью.
Медицинские аспекты
Метаболизм человека зависит от его активности и физического состояния. Уменьшение потребления пищи обычно снижает его скорость. Организм пытается сохранить энергию. Исследования доказывают, что низкокалорийная диета (меньше 800 калорий в день) снижает скорость обменных процессов более чем на 10 процентов. Менопауза и болезни также влияют на метаболизм.
