Alapanyagcsere sebesség

Tábornok

Tudta, hogy még alvás közben is energiát fogyaszt? A szíved folyamatosan dobog, a tüdőd alszik, miközben alszol, az emésztés szorgalmasan folytatódik a gyomrodban és a beledben, agyad sok oxigént használ fel, miközben álmodsz stb. Mindezek a nagyrészt öntudatlan folyamatok során olyan tápanyagokat égetnek el, amelyeket a testnek kell biztosítania.

Alapanyagcsere (BMR) = az az energiamennyiség, amelyet a teljes nyugalomban, enyhén öltözött, fekvő személy kora reggel és az utolsó étkezés után 12-14 órával, szobahőmérsékleten 23-25 ​​° C között º C szükséges. A bazális metabolikus sebességet általában 24 órára extrapolálják.

Az alapanyagcsere sebessége azonban nem állandó érték. Alvás közben például 10% -kal csökken, míg az intenzív hideg és intenzív hő növeli az alapanyagcsere sebességét [8]. Még a lázzal járó bizonyos betegségek esetén is, az alapanyagcsere sebessége néha nagyon élesen megnő.

Okok és tényezők

A máj és az agy, amelyek mindegyike az energia körülbelül 25% -át elfogyasztja, elsősorban az anyagcsere arányáért felelős. A vázizmok körülbelül 18% -ot, a szív körülbelül 6% -ot, a vesék pedig körülbelül 8% -ot igényelnek, a többit pedig a többi belső szerv [1] .

  • Máj, belek: 25%
  • Agy: 25%
  • Szív: 6%
  • Vese: 10%
  • Vázizomzat: 18%
  • Pihenés: 16%

A DÖRR [1] megkülönbözteti a GU és a nyugalmi anyagcsere sebességét. Eszerint a nyugalmi anyagcserét nem fekvés közben mérik, hanem amikor az ember ül. Ezenkívül ez a személy „megfelelően” fel van öltözve, és a szoba hőmérséklete valamivel alacsonyabb, mint az alapanyagcsere sebességének mérésekor. Egyes források a karbantartási forgalomról is beszélnek, például az élelmiszerlexikon:

"A fenntartó anyagcsere azonban abban különbözik az alapanyagcsere sebességétől, hogy csak az abszolút létfontosságú energiamennyiséget határozza meg."

Itt van egy táblázat a tipikus alapforgalomról:

Kor Férfi (172 cm, 70 kg) Nő (165 cm, 60 kg)
15-18 7,900 6,200
19-35 7,300 6000
36-50 6 800 5,600
51-65 6,200 5,200
66-77 5.800 5000

Az ábrákat egyébként Ulrike Arens-Azevedo "Táplálkozás időben" tankönyvéből vették át [2]. Ebből a táblázatból két olyan tényezőt dolgozhat ki, amelyektől az alapanyagcsere aránya függ: minél idősebb az ember, annál alacsonyabb az alapanyagcsere, és a férfiaknál magasabb az alapanyagcsere aránya, mint a nőknél, de ez a különbség az életkor növekedésével kisebb lesz.

Azok a tényezők, amelyeken az alapanyagcsere sebessége függ
Kor

Mivel a fontos anyagcsere-folyamatok az életkor előrehaladtával csökkennek, és a szövet zsírtartalma általában növekszik, az életkor növekedésével a bazális anyagcsere-arány is csökken. Évente körülbelül 20–28 kJ-t vonhat le az alapanyagcsere sebességéből. Egy 80 éves férfi 560 kJ/d-rel kevesebb GU-val rendelkezik, mint egy 60 éves férfi.

bazális anyagcsere

Az alábbiakban bemutatjuk az alapanyagcsere sebességét az életkor függvényében, a fenti táblázat adatai alapján. Jól látható, hogy a férfiak és nők közötti „szakadék” az életkor előrehaladtával egyre kisebb.

nem

A nők alacsonyabb GU-val rendelkeznek, mint a férfiak. Ez a test szövetének összetételének köszönhető. Genetikai okokból a nők testszövetében nagyobb a zsírtartalom (25%), mint a férfiaknál (csak 13%). Ezzel szemben az 55% -os férfiak izomszázaléka magasabb, mint a nőké, csupán 47% -kal [9] .

Mivel az izomszövet nagyobb energiafelhasználással rendelkezik, mint a zsírszövet, a férfiaknál logikusan magasabb a GU, mint a nőknél. Ha összehasonlít egy korú, súlyú és magasságú férfit és nőt, akkor a GU különbség könnyen 1500 kJ/d lehet.

súly és magasság

Az emberek azonos hőmérsékletű emlősök, ezért hőt termelnek sejtjeikben, ami a testet a környezeti hőmérséklettől függetlenül ugyanolyan magas hőmérsékleten tartja. Minél nagyobb és nehezebb az ember, annál több sejtje van, és annál több tápanyag ég meg ezekben a sejtekben. Ezért logikusnak tűnik, hogy a GU testtömeggel és magassággal növekszik.

A test összetétele

Azok az emberek, akiknek az izomtömegük magas arányban van sporttevékenység vagy fizikailag megterhelő munkájuk miatt, magas GU-val rendelkeznek. Ez ismét annak köszönhető, hogy az izomsejtek metabolikus aktivitása magasabb, mint például a zsírsejteké. A túlsúlyos vagy elhízott emberek viszont alacsonyabb GU-val rendelkeznek, mint általában, a magasabb zsírtartalom miatt.

táplálás

[12] szerint az étrend magas fehérjetartalma akár 15% -kal is növelheti a GU-t.

éghajlat

Átlag feletti hőmérsékleten a GU magasabb a normálnál, mert a test többet izzad, és összességében nagyobb stressznek van kitéve. Hideg hőmérsékleten a GU is magasabb a normálnál, mert most az izmok remegni kezdenek, hogy működjenek a test hővesztesége ellen. Ha az egész napot kint tölti télen, az alapanyagcsere aránya körülbelül 10% -kal növekedhet.

Most azonban azt gondolhatnánk, hogy a trópusokon élő embereknek magasabb a GU-értéke, mint a közép-európaiaknak a magas "trópusi" hőmérséklet miatt. Ez azonban nem teljesen helyes, mert az évek során a test alkalmazkodik ezekhez az extrém éghajlati viszonyokhoz. A DÖRR [1] szerint a trópusi országokban a GU még 10–20% -kal alacsonyabb, mint a mérsékelt éghajlati szélességeken. Ez logikusnak tűnik, mert amikor a külső hőmérséklet meleg, akkor nem kell annyi energiát felhasználnia a testhőmérséklet fenntartásához.

Betegségek

Elvileg nem mondható el, hogy a betegségek növelik vagy csökkentik a GU-t. Ez teljes mértékben a betegség típusától függ. Ha a betegség lázzal társul, akkor a GU minden lázfokkal 13% -kal, összességében akár 40% -kal nő. A hosszú ágynyugalom viszont a GU süllyedését okozza.

feszültség

Általában a stressz 25% -kal növeli a GU-t [12]. Legtöbbször bizonyos hormonok, például adrenalin vagy tiroxin vesznek részt. Ha például a pajzsmirigy túlműködik, akkor megnő a tiroxin-szekréció és ezáltal a GU.

mélyedések

A depresszió csökkenti a GU-t, mert a depresszióban szenvedők általában kevésbé aktívak ("lógnak", ahogy mondják).

Sport

A sporttevékenység nemcsak növeli az anyagcserét, mint gondolhatnánk, hanem az alapanyagcserét is. Az izomszövet aránya a testmozgás során növekszik, és az izomszövet nagyobb energiaforgalommal rendelkezik, mint például a zsírszövet.

terhesség

Terhesség alatt a nők akár 25% -kal is megnövelhetik GU-jukat.

Gyors

A hosszabb böjt 16–40% -kal csökkentheti a GU-t, mivel a test energiafogyasztása lassan alkalmazkodik az energiaellátáshoz [3] .

Eredet/öröklés

A Spektrum der Wissenschaft folyóirat 2017. novemberi számában nagyon érdekes cikk található a bazális anyagcsere sebességéről [11]. Eszerint az alapanyagcsere sebessége a fent említett összes tényezőtől függ, de az egyes emberek származásától is.

"Ezenkívül az anyagcsere intenzitása különbözik az egyének között. 1986-ban a tudósok 54 család 130 emberének anyagcseréjét vizsgálták egy tanulmány során. Még az életkor, a nem és a testalkat különbségének figyelembevétele után is megfigyelték a 500 kilokalória/nap. A származás nyilvánvalóan erősen befolyásolja az anyagcsere intenzitását és a testsúlykontroll képességét. "

A bazális anyagcsere sebességének becslése

Az ember alapanyagcseréjének kiszámításához ökölszabályok és "helyes" képlet vannak.

A hüvelykujj szabálya az alapanyagcsere sebességéhez
  • Az egyiknek GU-ja 1 kcal/testtömeg-kilogramm.
  • Az egyiknek a testtömeg-kilogrammonként napi 100 kJ GU-ja van.

Ezek az alapszabályok egy 25 éves, normál testsúlyú férfira vonatkoznak. A közös vállalkozás értékelésekor azonban figyelembe kell venni a fent említett tényezőket. A nők esetében levonhat egy bizonyos összeget a becsült GU-ból.

Egy 25 éves, 70 kg súlyú férfi GU-ja körülbelül 7000 kJ/d lenne.

A bazális metabolikus sebesség kiszámítása

Az alapanyagcsere számításának legrégebbi képlete J. A. Harris és F. G. Benedict 1918-ból származik [7]. Itt óvatosnak kell lennie, mert a GU kcal-ban van kiszámítva, és nem kJ-ban.

Az 1918-as Harris - Benedict-formula:
  • GUMen = 66 + (13,7 × súly kg-ban) + (5 × magasság cm-ben) - (6,8 × életkor) kcal
  • GU nők = 655 + (9,6 × súly kg-ban) + (1,8 × magasság cm-ben) - (4,7 × életkor) kcal

Ezért egy 16 éves, 170 cm magas és 70 kg súlyú lánynak GU-ja lenne

655 + 672 + 306 - 75 = 1 558 kcal/d = 6543,6 kJ/d

A "100 kJ/d/testtömeg-kilogramm" ökölszabály azonban 7000 kJ/d, azaz valamivel több értéket eredményezne. Az ökölszabály csak egy 25 éves férfira vonatkozik, tehát egy nő esetében le kellene vonnia belőle egy bizonyos összeget. Másrészt a lány fiatalabb, mint a referencia férfi, ezért megint kis összeget kellene vásárolnia. Mindkét tényező nagyjából kiegyenlíti egymást, így az ember újra felveheti az ökölszabály értékét.

Mifflin és St. Jeor által 1990-ben javasolt formula [4] valamivel pontosabb és naprakészebb:

A Mifflin -St. Jeor-formula 1990-ből:
  • GUMen = (10 x súly kg-ban) + (6,25 x magasság cm-ben) - 5 x életkor + 5 kcal
  • GU nők = (10 x súly kg-ban) + (6,25 x magasság cm-ben) - 5 x életkor - 161 kcal

Ez a képlet állítólag jobban alkalmazkodik a férfiak és a nők jelenlegi életmódjához, amely ma már nem olyan más, mint 100 évvel ezelőtt.

E képlet szerint egy 16 éves, 170 cm magas és 70 kg súlyú lánynak GU-ja lenne

700 + 1063 - 80 - 161 = 1 522 kcal/d = 6392 kJ/d

Ez valamivel kevesebb, mint az 1918-as Harris-Benedict-formula.

A bazális anyagcsere sebességének mérése

Nagyon jó, ha meg tudja becsülni vagy akár kiszámíthatja az alapanyagcsere sebességét, de sajnos minden ember más és más, és ha a GC-re valódi és egyéni értékeket szeretne, akkor meg kell mérnie a GC-t.

Hogyan lehet mérni a GU-t?

Ehhez vissza kell térnünk egy kicsit, és be kell mennünk a kémia területére. Képzelje el, ha az ember csak glükózt fogyaszt. Ez abszolút egészségtelen lenne, de nagyon hasznos lenne az alapanyagcsere sebességének mérésére. Mert akkor használhatná az egyszerű reakcióegyenletet

$ C_H_O_ + 6 O_ \ - 6 CO_ + 6 H_O $

alapján. A glükóz oxigénnel vízzé és szén-dioxiddá történő oxidációja során az irodalmi forrásoktól függően 2790 [3] - 2880 [10] kJ/mol reakcióenergia szabadul fel [3]. .

Szakértők számára: Az itt említett különbségek abból adódnak, hogy a sejtek légzését különböző körülmények között mérik, és hogy egyes szerzők kimutatják a ΔH reakció entalpiáját, mások a szabad entalpia ΔG.

Ez a felszabadult energia közvetlenül nem mérhető, de meghatározhatja, hogy egy ember hány liter oxigént fogyaszt el egy bizonyos idő alatt, vagy hány liter szén-dioxidot kilélegzik egy bizonyos idő alatt. És akkor ki kell számolnia. Ha például egy bizonyos idő alatt 10 liter oxigént fogyasztottak, akkor ez 10/22,4 = 0,45 mol O2. Tudnia kell, hogy 1 mol (ideális) gáz szobahőmérsékleten 22,4 literes térfogatot vesz fel.

Ha pontosan 22,4 liter és így 1 mol oxigén lett volna felhasználva, akkor tudni lehet, hogy pontosan 1/6 mol glükóz oxidálódott volna (lásd a reakcióegyenletet). Példánkban azonban csak 10 liter = 0,45 mol oxigén fogyott. Ez akkor 0,075 mol glükóznak felel meg.

1 mol glükóz oxidálásakor körülbelül 2800 kJ energia szabadul fel. Tehát amikor 0,075 mol glükóz oxidálódik, kb. 210 kJ energia szabadul fel. Ez lenne az alapanyagcsere sebessége ebben az időszakban. Most ezt a GU-t csak 24 órára kell extrapolálni, és a mérés befejeződött.

Közvetlen kalorimetria

A közvetlen kalorimetria módszerét ritkán alkalmazzák a GU mérésére. Ehhez a vizsgált személyt egy zárt, hőszigetelt kamrába helyezik, amelybe levegőt pumpálnak, amelynek oxigéntartalmát megmérik. Az elszívott levegőt kivonják és kénsavon és szódameszen vezetik át. A kénsav elnyeli a képződött vizet, a szódamész a képződött szén-dioxidot. Ezután mindkét vegyületet lemérjük. A tesztelő által termelt hő mennyiségét a Liebig hűtőhöz hasonló módon határozzák meg. A vízcsövek spirálon keresztül haladnak a kamrán. Az egyik oldalon bizonyos hőmérsékletű hideg vizet pumpálnak a csövekbe, a másik oldalon pedig a testhő által kissé felmelegedett vizet ürítik. Ezután a hőmérséklet-különbséget értékelik az alap metabolikus sebesség kiszámításához, az elfogyasztott oxigénnel, valamint a képződött vízzel és szén-dioxiddal együtt. Az illető bizonyos mennyiségű ételt kap, amelyet szintén megmérnek, és az illető szilárd és folyékony hulladékát is összegyűjtik és megmérik.

A könnyen ingerelhető emberek nem alkalmasak ilyen típusú mérésekre, stresszesnek érezhetik magukat a keskeny kamrában, majd természetesen megnő az alapanyagcsere sebessége [5] .

A közvetlen kalorimetria szintén nagyon összetett és drága (a kamra magas vételára), és csak nyugalmi vizsgálatokra alkalmas [6] .

Egy ilyen légzőkamra sematikus rajzát a következő link alatt találja. A kép azonban azt mutatja, hogy a kamra nemcsak csendes tanulmányokra alkalmas. A teszt személy szobakerékpáron ül.

Közvetett kalorimetria

Normális esetben az ember energiafelhasználását közvetett kalorimetria határozza meg. Elvileg az eljárást a "Bázikus anyagcsere sebességének mérése" szakaszban ismertetjük. A mérésre rendelkezésre bocsátó személy azonban nem csak glükózt evett, ami bonyolítja a helyzetet. Mindazonáltal következtetéseket lehet levonni a GU-ról az oxigénfogyasztásra vonatkozóan. A tesztalany egy speciális szájrészen keresztül beszívja és kilélegzi a környezeti levegőt (nitrogén + oxigén). A kilélegzett levegőt összegyűjtik és elemzik. Ami itt fontos, az a fennmaradó O2 és a megtermelt CO2 arány.

Repirációs hányados

Az úgynevezett légzési hányados (RQ) ma már meghatározó. A légzési hányados a kilélegzett szén-dioxid V (CO2) és a belélegzett oxigén V (O2) aránya.

Nézzük újra a glükóz oxidáció egyenletét:

$ C_H_O_ + 6 O_ \ - 6 CO_ + 6 H_O $

Itt a CO2: O2 arány pontosan 6: 6 vagy 1: 1, tehát RQ = 1.

Tehát, ha közvetett kalorimetriával azt tapasztalja, hogy a vizsgált személy pontosan ugyanolyan mennyiségű szén-dioxidot termelt, mint az oxigén belélegzése, akkor tudja, hogy az illető nemrégiben elsősorban szénhidrátokat fogyaszt, amelyeket a fenti egyenlet szerint oxidálnak.

Tegyük fel, hogy az illető főleg zsírokat evett. A zsírok glicerin molekulákból állnak, amelyek három zsírsavhoz kapcsolódnak. Közismert zsírsav a 16 szénatomos palmitinsav.

A zsírmolekula, amely egy glicerinmolekulából és három palmitinsavmolekulából áll, a C51H98O6 molekula képlettel rendelkezik. A zsír oxidációjának reakcióegyenlete így néz ki [3]:

$ C_H_O_ + 72,5 O_ \ - 51 CO_ + 49 H_O $

Ennek a zsírnak 1 mol elégetéséhez 72,5 mol oxigént használnak fel, de csak 51 mol szén-dioxid keletkezik. A légzési hányados értéke 51/72,5 = 0,70, amely alacsonyabb, mint a szénhidrátok RQ-ja. Mivel a zsírsavak szinte nem tartalmaznak oxigént (a COOH csoport két O-atomja nevetségesen kevés; a molekula nagy része C- és H-atomokból áll), ezért sok oxigént kell hozzáadni az oxidációhoz. A szénhidrátok viszont már sok oxigént tartalmaznak, így már nem áll rendelkezésre annyi O2 az oxidációhoz.

Még a fehérjék sem tartalmaznak annyi oxigént a molekulákban, de az aminosavak szerves maradékai nem olyan hosszúak, mint a zsírsavak alkilcsoportjai, ezért nagyobb az oxigén aránya a fehérjékben, mint a zsírokban. A fehérjék RQ-értéke 0,8 [3] .

A DGE ajánlásai szerint összeállított étkezésnél (55% szénhidrát, 30% zsír, 15% fehérje) 0,85 RQ-t feltételeznek [3] [5] .

Ha ismeri a vizsgált személy RQ-ját, nagyjából tudja az étrend szénhidrátokból, zsírokból és fehérjékből álló százalékos összetételét. Ebből aztán kiszámíthatja, hogy mekkora energia és szén-dioxid szabadul fel, amikor e vegyes ételből 1 g ég a szervezetben. Ezután a felszabaduló CO2 teljes mennyisége kiszámítható a felszabaduló CO2 térfogata alapján. Mivel ismeri az elfogyasztott O2 mennyiségét is, könnyen elvégezheti a kontrollszámítást.

Tananyag:

Külső linkek:

  • Energiaszámítások (Sportunterricht.ch)
  • Számítsa ki a bazális anyagcsere sebességét (Mileage.net)
  • Kalória kalkulátor (Apotheken-Umschau.de)
  • Alapanyagcsere sebesség (Biologie-Schule.de)
IMPRINT/Adatvédelmi irányelvek/Webhelytérkép

07/02/2017: Az oldal létrehozva
2017.10.01: az oldal átdolgozva.
2017. október 21 .: Az oldal frissítve.
2019.09.16 .: Az oldal kissé hozzáadva.
2020.08.31 .: Az oldal ellenőrzött.