Bazální metabolismus: koncept, výpočetní vzorec, norma, úroveň a základní metabolické procesy

Bazální metabolismus je rychlost spotřeby energie za jednotku času. Správnost jeho měření vyžaduje přísný soubor kritérií. Patří mezi ně pobyt v fyzicky i psychicky klidném stavu, tepelně neutrálním prostředí a postabsorpčním stavu.

Popis

Tělesná produkce tepla je známá jako termogeneze. Lze jej měřit za účelem stanovení množství vynaložené energie. Bazální metabolismus klesá s věkem. Může se také zvýšit budováním svalové hmoty. Nemoci, výživa, úroveň stresu, teplota okolního prostředí mají vliv na celkové náklady na energii.

Metoda výpočtu

Přesný výpočet bazálního metabolismu vyžaduje, aby nebyl stimulován lidský sympatický nervový systém. Může být měřena analýzou plynu přímou nebo nepřímou kalorimetrií.

Je také možné vypočítat bazální metabolismus pomocí rovnice pomocí věku, pohlaví, výšky a hmotnosti. Studie využívající obě metody poskytují důkazy o platnosti respiračního faktoru, který měří inherentní složení a použití sacharidů, tuků a bílkovin při jejich přeměně na jednotky energetického substrátu.

Fenotypová flexibilita

Bazální metabolismus je flexibilní vlastnost. Může být reverzibilně upraven uvnitř těla. Například nižší teploty, které obvykle vedou k vyšším metabolickým rychlostem. Existují dva modely vysvětlující, jak se bazální metabolismus mění s teplotou: variabilní maximální model (PMM) a variabilní frakční model (PFM).

PMM tvrdí, že metabolická rychlost E zvyšuje chladné období. PFM říká, že bazální metabolická rychlost je hodnota konstantní.

Výzkumy

Raná díla vědců J. Arthur Harris a Francis G. Benedikt ukázal, že přibližné hodnoty metabolismu lze získat pomocí povrchové plochy těla( vypočtené podle výšky a hmotnosti), věku a pohlaví. V tomto případě se berou v úvahu ukazatele kyslíku a oxidu uhličitého odebrané z kalorimetrie.

Odstraněním pohlavních rozdílů, ke kterým dochází při akumulaci tukové tkáně vyjádřením rychlosti metabolismu na jednotku "zbavený tuku" tělesná hmotnost, hodnota výpočtu bazální metabolické hladiny (UBM) mezi pohlavími je v podstatě stejná.

Fyziologie

Hlavním orgánem odpovědným za regulaci metabolismu je hypotalamus. Tvoří část bočních stěn třetího mozková komora. Hlavní funkce hypotalamu:

• Kontrola a integrace autonomních činností nervový systém (HNS). Reguluje zúžení srdečního svalu a vylučování mnoha endokrinních orgánů (štítná žláza).
• Regulace pocitů vzteku a agrese.
• Kontrola tělesné teploty.
• Regulace příjmu potravy.

Centrum výživy (hlad) je zodpovědné za pocity, které způsobují, že člověk hledá jídlo. Při dostatečném množství výživy je hladina leptinu vysoká. Saturační centrum je stimulováno. Jsou posílány impulsy, které blokují pocit hladu. Pokud jídlo nestačí, zvyšuje se hladina ghrelinu. Hypotalamické receptory jsou podrážděné. Existuje pocit hladu.

Podobně funguje Centrum žízně. Zvýšený osmotický tlak extracelulární tekutiny stimuluje hypotalamické buňky. Pokud je žízeň uspokojena, tlak se sníží. Tyto funkce tvoří mechanismus přežití, který způsobuje, že člověk udržuje tělesné procesy měřené bazální metabolickou rychlostí.

Záznam parametrů

Vzorce bazálního metabolismu byly poprvé publikovány na počátku dvacátého století. V nich byly použity následující pojmy:

• P-celková produkce tepla v naprostém klidu;
• m-hmotnost (kg);
• h-výška (cm);
• a-věk (roky).

Jedním z populárních způsobů hodnocení je Harris-Benedict formula:

• pro ženy: UBM = 665 + (9,6 × m) + (1.8 × h) - (4,7 × a);
• pro muže: UBM = 66 + (13,7 × m) + (5 × h)- (6,8 × a).

K čemu vypočítat?

Bazální metabolismus lze použít k získání, ztrátě nebo udržení hmotnosti. Vědět, kolik kalorií je spáleno, lze vypočítat-kolik je spotřebovat. Například:

• pro udržení hmotnosti byste měli konzumovat a spálit stejný počet kalorií;
• u soupravy-spotřeba by měla překročit spalování;
• pro ztrátu byste měli konzumovat méně kalorií, než je spáleno.

Jak vypočítat kalorie

Dalším krokem po vyhodnocení bazální metabolické hladiny je výpočet kalorií s ohledem na životní styl:

• Sedavý. Bez cvičení. Vynásobte UBM 1,2.
• Mírně aktivní. Lehké cvičení 1-3krát týdně. Vynásobte UBM 1,375.
• Mírně aktivní. Fyzická aktivita 3-5krát za sedm dní. UBM vynásobte 1,55.
• Aktivní. Až sedm cvičení týdně. Vynásobte UBM 1,725.
• Tvrdá práce. Neustálá fyzická aktivita. UBM krát 1,9.

Vzorec by byl přesnější, kdyby zahrnoval složení těla, historii hmotnosti a další faktory.

Důvody individuálních rozdílů

Ve Skotsku byla provedena studie bazální metabolické rychlosti u 150 dospělých subjektů. Sazby se pohybovaly od 1020 do 2500 kcal/den. Vědci odhadují, že 62,4% této variace je vysvětleno rozdíly v "odstředěné hmoty". Mezi další příčiny patřila hmotnost tuku( 6,8%), věk (1,8 %) a experimentální chyba (2,1 %). Zbytek variace (26,6%) byl nevysvětlitelný. Nebyla ovlivněna pohlavím ani velikostí tkání orgánů s vysokou energií, jako je mozek.

Biochemie

Ke zvýšení postprandiální termogeneze v bazálním metabolismu dochází v závislosti na složení konzumovaných potravin. Téměř 70 % celkových výdajů na lidskou energii souvisí s procesy podpory života, které se v těle vyskytují. Přibližně 20% energetických nákladů pochází z fyzické aktivity. Asi 10 % - na trávení jídla. K provedení těchto procesů je nutné spotřeba kyslíku s koenzymy. To poskytuje energii k přežití a vytlačování oxidu uhličitého.

Tělo vynakládá většinu energie na udržení potřebné hladiny tekutin v tkáních. Asi desetina je věnována mechanické práci (dýchání, trávení a bušení srdce).

Rozpad velkých molekul na menší-katabolismus (například rozpad proteinů na aminokyseliny). Anabolismus je proces jejich tvorby (proteiny se přeměňují na aminokyseliny). Metabolismus-výsledek těchto reakcí.

Hypotéza srdečního rytmu

V roce 1925 Raymond Pearl navrhl, že délka života má nepřímo úměrný vztah k bazální rychlosti metabolismu. Podpora této teorie vychází ze skutečnosti, že velká zvířata mají delší období života. Tuto hypotézu podpořilo několik nových studií spojujících nižší bazální metabolismus se zvýšeným životním cyklem v živočišné říši, včetně lidí. Omezení kalorií a snížení hormonů štítné žlázy byly spojeny s vyšší trvanlivostí u zvířat.

Poměr celkových denních výdajů na energii k rychlosti metabolismu v klidu se však může u různých druhů savců pohybovat od 1,6 do 8,0.

Při alometrickém škálování je maximální potenciální doba života přímo souvisí s metabolickou rychlostí.

Lékařské aspekty

Metabolismus člověka závisí na jeho aktivitě a fyzickém stavu. Snížení příjmu potravy obvykle snižuje jeho rychlost. Tělo se snaží šetřit energii. Studie dokazují, že nízkokalorická strava (méně 800 kalorií denně) snižuje rychlost metabolických procesů o více než 10 procent. Menopauza a nemoci také ovlivňují metabolismus.