43. Биоэнергетика организма. Методы определения энергетического обмена. Основной обмен и факторы, влияющие на его величину. Клиническое значе¬ние основного обмена.

В процессе обмена веществ постоянно происходит превращение энер¬гии: потенциальная энергия сложных органических соединений, посту¬пивших с пищей, превращается в тепловую, механическую и электриче¬скую. Теплота, выделяющаяся не¬посредственно при окислении питательных веществ, получила название первичной теплоты. Аккумулированная в АТФ энергия используется в дальнейшем для механической работы, химических, транс¬портных, электрических процессов и, в конечном счете, тоже превращается в теплоту, обозначаемую вторичной теплотой. Вся энергия, образовавшаяся в организме, может быть выражена в еди¬ницах тепла — калориях или джоулях.

Для определения энергообразования в организме используют прямую калориметрию, непрямую калориметрию и исследование валового обмена.

Методы исследования энергообмена

Прямая калориметрия

Прямая калориметрия основана на непосредственном учете в биока¬лориметрах количества тепла, выделенного организмом. Биокалориметр представляет собой герметизированную и хорошо теплоизолированную от внешней среды камеру. В камере по трубкам циркулирует вода. Тепло, выделяемое находящимся в камере человеком или животным, нагре¬вает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и измене¬нию ее температуры рассчитывают количество выделенного организмом тепла.

Методы прямой калориметрии очень громоздки и сложны. Учитывая, что в основе теплообразования в организме лежат окислительные процес¬сы, при которых потребляется О2 и образуется СО2, можно использовать косвенное, непрямое, определение теплообразования в организме по его газообмену — учету количества потребленного О2 и выделенного СО2 с последующим расчетом теплопродукции организма.

Для длительных исследований газообмена используют специальные респираторные камеры (закрытые способы непрямой калориметрии). Кратковременное определение газообмена в условиях лечебных учрежде¬ний и производства проводят более простыми некамерными методами (от¬крытые способы калориметрии).

Наиболее распространен способ Дугласа—Холдейна, при котором в тече¬ние 10—15 мин собирают выдыхаемый воздух в мешок из воздухонепрони¬цаемой ткани (мешок Дугласа), укрепляемый на спине обследуемого.

Количество тепла, освобождающегося после потребления организмом 1л О2, носит название калорического эквивалента кислорода. Зная общее количество О2, использованное организмом, можно вычислить энергети¬ческие затраты только в том случае, если известно, какие вещества — бел¬ки, жиры или углеводы, окислились. Показателем этого может служить дыхательный коэффициент.

Дыхательным коэффициентом (ДК) называется отношение объема выде¬ленного СО2 к объему поглощенного О2. ДК различен при окислении бел¬ков, жиров и углеводов.

При окисле¬нии жиров ДК равен 0,7

при окислении белка в организме ДК равен 0,8. При смешанной пище у человека ДК обычно ра¬вен 0,85—0,89. Определенному ДК соответствует определенный калориче¬ский эквивалент кислорода.

Способ неполного газового анализа благодаря своей простоте получил широкое распространение.

Основной обмен

Интенсивность окислительных процессов и превращение энергии зави¬сят от индивидуальных особенностей организма (пол, возраст, масса тела и рост, условия и характер питания, мышечная работа, состояние эндо¬кринных желез, нервной системы и внутренних органов — печени, почек, пищеварительного тракта и др.), а также от условий внешней среды (тем¬пература, барометрическое давление, влажность воздуха и его состав, воз¬действие лучистой энергии и др.).

Для определения присущего данному организму уровня окислительных процессов и энергетических затрат проводят исследование в определенных стандартных условиях. Энерготраты организма в таких стандартных условиях получили название основного обмена.

Для определения основного обмена обследуемый должен находиться: 1) в состоянии мышечного покоя (положение лежа с расслабленной мус¬кулатурой), не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение; 2) натощак, т.е. через 12—16 ч после приема пищи; 3) при внешней температуре «комфорта» (18—20 °С), не вызывающей ощущения холода или жары.

Основной обмен определяют в состоянии бодрствования. Нормальные величины основного обмена человека. Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в килоджоулях (килокалори¬ях) на 1 кг массы тела или на 1 м2 поверхности тела за 1 ч или за 1 сут.

Для мужчины среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 165 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (I ккал) на I кг массы тела в час, или 7117 кДж (1700 ккал) в сутки. У женщин той же массы он примерно на 10 % ниже.

Формулы и таблицы основного обмена представляют средние данные, выведен¬ные из большого числа исследований здоровых людей разного пола, возраста, массы тела и роста.

Клиническое значение. Определение основного обмена, согласно этим таблицам, у здоровых людей нормального телосложения дают приблизительно верные (ошибка 8 %) величины затраты энергии. Несоразмерно высокие данные для определенной массы тела, роста, возраста и поверхности тела величины основного обмена наблюдаются при избыточной функции щитовидной железы. Понижение основного обмена встречается при недостаточности шитовидной железы (микседема), гипофиза, половых желез.

Уровень окислительных процессов определяется не столько теплоотдачей с поверхности тела, ско¬лько теплопродукцией, зависящей от биологических особенностей вида животных и состояния организма, которое обусловлено деятельностью нервной, эндокринной и других систем.

44. Рабочий обмен, энергетические затраты организма при различных видах труда. Рабочая проверка. Специфически - динамическое действие пищи. Рас-пределение населения по группам в зависимости от энергозатрат.

Обмен энергии при физическом труде

Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основ¬ного обмена. Это увеличение энерготрат составляет рабочую прибавку, ко¬торая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.

При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энер¬гия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного дейст¬вия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.

Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.

Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организ¬мом мышечная работа. Степень энергетических затрат при различной фи¬зической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена.

Значительные различия энергетической потребности в группах зависят от пола (у мужчин больше), возраста (снижаются после 40 лет), степени активности отдыха и уровня коммунального обслуживания.

Суточный расход энергии детей и подростков зависит от возраста (табл. 9.5).

В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 8373— 9211 кДж (2000—2200 ккал).

Обмен энергии при умственном труде

При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физиче¬ском.

Трудные математические вычисления, работа с книгой и другие формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают ничтожное (2—3 %) повышение затрат энергии по сравнению с полным покоем. Однако в большинстве случаев различные виды умственного тру¬да сопровождаются мышечной деятельностью, в особенности при эмоцио¬нальном возбуждении работающего (лектор, артист, писатель, оратор и др.), поэтому и энерготраты могут быть относительно большими. Пережи¬тое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких по¬следующих дней повышение обмена на 11 — 19 %.

После приема пищи интенсивность обмена веществ и энергетические затраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается че¬рез 1 ч, достигает максимума через 3 ч после приема пиши и сохраняется в течение нескольких часов. Влияние приема пищи, усиливающее обмен ве¬ществ и энергетические затраты, получило название специфического дина¬мического действия пищи.

При белковой пище оно наиболее велико: обмен увеличивается в сред¬нем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен увеличивается у человека на 14—15 %.

Рабочая прибавка. Повышение энергетического обмена сверх основного называют рабочей прибавкой. Факторами, повышающими расход энергии, являются : приём пищи, низкая или высокая (выше 30 С) внешняя t и мышечная работа.

Распределение по группам активности возьмите из гигиены. Не получается у меня сюда табличку скопировать.