Az alapanyagcsere sebessége

Az alapanyagcsere és a nyugalmi energiaszükséglet , gyakran a nyugalmi energiafelhasználás , a nyugalmi energiafelhasználás , az alapvető anyagcsere -sebesség , az alapvető szükségletek vagy az alapanyagcsere az időegységre eső energia , amelyre a szervezetnek szüksége van a homeosztázis fenntartásához .

Az alapvető funkciók ebben az összefüggésben a légzés, a vérkeringés, a hőszabályozás és az emésztés. A fizikai aktivitáshoz vagy erős izzadáshoz szükséges energia nem számít bele az alapanyagcsere sebességébe. Fizikai szempontból az alapanyagcsere egy olyan kimenet, amelynek SI mértékegysége a watt . A gyakorlatban azonban a törvényi energiaegység helyett a joule , az elavult hőegység , a kalória (ez általában kilokalóriát jelent), dolgozott, és az alapanyagcsere -sebességet - mint mindig egy egész napra, azaz 24 órára vonatkozik - ennek megfelelően 24 óránként kilokalóriában adjuk meg (kcal / 24 óra) (ezáltal a „ / 24 óra” információ gyakran elmarad). Az angol nyelvű szakirodalomban a nyugalmi energiaigény (REE) kifejezést használják a nyugalmi energiaigényre .

A tudományos szakirodalom egyre gyakrabban fogalmazza meg az alapanyagcsere -sebességet napi SI mega egységgel (MJ / d) (példa: Journal of Nutrition). Az élelmiszerekkel kapcsolatos tájékoztató rendelet előírja az élettani fűtőérték megadását a kJ / 100 g mértékegységben az EU -ban történő áruforgalom során , hogy az élelmiszerek energiamérlege a Nemzetközi Egységrendszerben (SI) is kiszámítható legyen a tömeg egyensúlya . A kilojoule és a kilokalória közötti konverzióhoz - a standard feltételek meghatározásától függően - kissé eltérő tényezők tartoznak. A 9. Általános Konferencia a súlyokról és a mértékekről 1948 -ban a következő átszámítási tényezőt állapította meg:

${\ displaystyle 1 \; \ mathrm {kcal} = 4 {,} 18684 \; \ mathrm {kJ}}$és .${\ displaystyle 1 \; \ mathrm {kJ} = 0 {,} 2388 \; \ mathrm {kcal}}$

Az alapvető anyagcsere -sebességet befolyásoló tényezők a következők: életkor , nem , testtömeg , testméret , izomtömeg , ruházaton keresztüli hőszigetelés és egészségi állapot (pl. Ha a testhőmérséklet emelkedik láz vagy hasonló okok miatt ).

meghatározás

A nyugalmi energiaszükséglet a szervezet napi energiaszükségletének aránya, amely számtanilag elszámolja a homeosztázis fenntartását a fizikai pihenés során. Ide tartozik a hőszabályozás , a szív és a tüdő mechanikai munkája, a szervezet növekedése, a membránpotenciál , a szubsztrát anyagcseréje és az agy energiaigénye. Emberben a nyugalmi energiaszükséglet a teljes energiaszükséglet körülbelül 50-75% -át teszi ki (Total Energy Expenditure, TEE). Ezenkívül - egyénileg eltérő - 15-40% aktivitásfüggő energiaigény és 10% -ban élelmiszer -indukált termogenezis (NIT) áll rendelkezésre. Az aktivitásfüggő energiaszükséglet a munkahelyi stressztől ( nem edzéstevékenység termogenezis NEAT) és a szabadidős tevékenységtől (= sport, edzéstevékenység termogenezis , EAT) függően változik . Az élelmiszerek által előidézett termogenezis az energiaszükséglet, amely a szállított tápanyagok metabolizmusához szükséges.

Az üresjárati energiaszükséglet meghatározása és kiszámítása

A nyugalmi energiaszükségletet különböző módszerekkel lehet meghatározni. A leggyakrabban használt módszer az indirekt kalorimetria . Ezzel a módszerrel mérik a kilélegzett levegő oxigén- és szén -dioxid -koncentrációját. Az energiafogyasztás a kibocsátott szén -dioxid mennyiségéből határozható meg. A nyugalmi energiaszükségletet Harris és Benedict képletével is ki lehet számítani. A képlet tartalmazza a nem, testtömeg , testhossz és életkor paramétereit .

A betegek nyugalmi energiaigénye

Az ágyban fekvő betegek teljes energiaszükséglete általában csak kismértékben, 0 és 7%között van, meghaladja a pihenő energiaigényt.

A normál nyugalmi energiaszükségletet meghaladó többlet energiaigény azonban nagymértékben függ a betegségtől. Például a műtét után a növekedés 28%körüli, sérülés vagy szepszis esetén 26%, rákos megbetegedések esetén 18%és légúti betegségek esetén 9%.

Mérés

Indirekt kalorimetria a laboratóriumban baldachinnal (hígítási módszer)

Kalorimetriai módszerek alkalmazásával az alapanyagcsere mértéke közvetlenül mérhető a leadott hőmennyiség révén, vagy közvetve az oxigénfogyasztáson keresztül, ami túl sok időt vesz igénybe a mindennapi élethez a tudományos kutatásokon kívül, például kórházakban .

A közvetlen kalorimetriát Antoine Laurent de Lavoisier fejlesztette ki a 18. században , de ma már csak történelmi jelentőségű. Ehelyett a mai orvosi gyakorlatban a vizsgálati alany légzésáramát spirométerekkel mérik , és ebből határozzák meg a belélegzett levegő térfogatát , az oxigénfogyasztást és végső soron magát az alapanyagcserét.

Számítás közelítő képletek segítségével

Harris-Benedict képlet

Az alapanyagcsere sebessége kCal-ban naponta férfiaknál Harris-Benedict és BMI képletek szerint, életkor és súly alapján, 21,5-es BMI esetén

Az alapanyagcsere sebessége kCal-ban naponta nőknél a Harris-Benedict és a BMI képletek szerint, az életkor és a súly alapján, 21,5-es BMI esetén

1918-ban JA Harris és FG Benedict közzétették a róluk elnevezett Harris-Benedict képletet , amely tartalmazza a testtömeget , a magasságot és az életkort, mint az alapanyagcsere sebességét befolyásoló tényezőket.${\ displaystyle m}$${\ displaystyle l}$${\ displaystyle t}$

A képlet még mindig nagyjából közelíti a mért alapanyagcsere -sebességet , amelyet a táplálkozási orvostudomány általánosan elfogadott . Férfiak esetében: ${\ displaystyle G}$

${\ displaystyle G _ {\ mathrm {m}} (m, l, t) = (66 {,} 5 + 13 {,} 7 {\ tfrac {1} {\ mathrm {kg}}} \, m + 5 {,} 0 {\ tfrac {1} {\ mathrm {cm}}} \, l-6 {,} 8 {\ tfrac {1} {\ mathrm {a}}} \, t) {\ tfrac { \ mathrm {kcal}} {\ mathrm {24 \, h}}} \ ,,}$

és a nők számára

${\ displaystyle G _ {\ mathrm {w}} (m, l, t) = (655 + 9 {,} 6 {\ tfrac {1} {\ mathrm {kg}}} \, m + 1 {,} 8 {\ tfrac {1} {\ mathrm {cm}}} \, l-4 {,} 7 {\ tfrac {1} {\ mathrm {a}}} \, t) {\ tfrac {\ mathrm {kcal }} {\ mathrm {24 \, h}}} \,.}$

Azokban a jogi egységekben, amelyek eredményeként a napi SI mértékegységben kJ, a férfiak képletei a következők:

${\ displaystyle G _ {\ mathrm {m}} (m, l, t) = (278 {,} 42 + 57 {,} 36 {\ tfrac {1} {\ mathrm {kg}}} \, m + 20 {,} 93 {\ tfrac {1} {\ mathrm {cm}}} \, l-28 {,} 47 {\ tfrac {1} {\ mathrm {a}}} \, t) {\ tfrac { \ mathrm {kJ}} {\ mathrm {24 \, h}}} \ ,,}$

és nőknek:

${\ displaystyle G _ {\ mathrm {w}} (m, l, t) = (2,742 {,} 35 + 40 {,} 19 {\ tfrac {1} {\ mathrm {kg}}} \, m + 7 {,} 54 {\ tfrac {1} {\ mathrm {cm}}} \, l-19 {,} 68 {\ tfrac {1} {\ mathrm {a}}} \, t) {\ tfrac { \ mathrm {kJ}} {\ mathrm {24 \, h}}} \,.}$

"Az első összefoglaló észrevehető különbsége majdnem tízezer erővel kifejezi, hogy a férfiak alapanyagcseréjét a testmagasság és az attól függő izomtömeg határozza meg."

Mifflin-St.Jeor képlet

Az alapanyagcsere sebessége kCal-ban naponta férfiaknak és nőknek a Mifflin-St.Jeor és a BMI képletek szerint, az életkor és a súly alapján, 21,5-es BMI esetén

Mifflin és St.Jeor 1990 -ben egy újabb formulát javasolt, amelynek figyelembe kell vennie az elmúlt 100 év életmódbeli változásait, és átlagosan körülbelül 5% -kal pontosabb (tömeg kg -ban, magasság cm -ben, életkor években, bazális anyagcsere -sebesség kcal -ban naponta).

${\ displaystyle G (m, l, t) = 10 {,} 0 ~ m + 6 {,} 25 ~ l-5 {,} 0 ~ t + s}$

A férfiak és a nők számára. ${\ displaystyle s = + 5}$${\ displaystyle s = -161}$

Azokban a jogi egységekben, amelyek kJ / nap eredményhez vezetnek, a képlet a következő:

${\ displaystyle G (m, l, t) = 41 {,} 87 ~ m + 26 {,} 17 ~ l-20 {,} 93 ~ t + s}$

A férfiak és a nők számára. ${\ displaystyle s = + 20 {,} 93}$${\ displaystyle s = -674 {,} 08}$

Egyszerű becslés

Sokkal leegyszerűsített, de mégis alkalmas mindennapi használatra az a hozzávetőleges feltételezés, hogy egy személy napi 25 kcal -t fogyaszt testtömeg -kilogrammonként az említett feltételek mellett. A következő egyszerűsített képlet ebből származik:

${\ displaystyle G (m) = 25 {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {kg \ cdot 24 \, h}}} \, m}$

Mivel egy napnak 24 órája van, és 100 kJ körülbelül 24 kcal -nak felel meg, számos publikációban még egyszerűbb, 24 -szeres ökölszabályt alkalmaznak. Például a súly 100 -szorosa adja az egy nap alapanyagcsere -sebességét kilojoule -ban, és maga a súly az alap -anyagcserét óránként kcal -ban. Ezen alapszabály szerint a férfiak napi bazális anyagcseréjét a következőképpen kell kiszámítani:

${\ displaystyle G _ {\ mathrm {m}} (m) = 24 \, {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {kg \ cdot 24 \, h}}} \, m = 1 \, {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {kg \ cdot h}}} \ cdot m = 100 \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} {\ mathrm {kg \ cdot 24 \ cdot h} }} \, m}$

Mivel a férfiak átlagosan valamivel nagyobbak és mind több izomtömeggel, mind kevesebb testzsírral rendelkeznek, mint a nők a testtömegükhöz képest, a nők esetében általában 10% -kal alacsonyabb az alapanyagcsere:

${\ displaystyle G _ {\ mathrm {w}} (m) = 0 {,} 9 \ cdot 24 \, {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {kg \ cdot 24 \, h}}} \, m = 0 {,} 9 \, {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {kg \ cdot h}}} \, m = 90 \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} { \ mathrm {kg \ alkalommal 24 \ alkalommal h}}} \, m}$

Ennek eredményeként a 70 kg súlyú személy esetében a következő értékeket kapjuk:

${\ displaystyle G _ {\ mathrm {m}} (70 \, \ mathrm {kg}) = 1680 \, {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {24 \, h}}} = 70 \ , {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {h}}} = 7000 \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} {\ mathrm {24 \ cdot h}}} = 7000 \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} {\ mathrm {86400 \ cdot s}}} = {\ tfrac {7000} {86400}} \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} {\ mathrm {s}}} = 81 \, \ mathrm {W}}$

${\ displaystyle G _ {{mathrm {w}} (70 \, \ mathrm {kg}) = 1512 \, {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {24 \, h}}} = 63 \ , {\ tfrac {\ mathrm {kcal}} {\ mathrm {h}}} = 6300 \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} {\ mathrm {24 \ cdot h}}} = 6300 \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} {\ mathrm {86400 \, s}}} = {\ tfrac {6300} {86400}} \, {\ tfrac {\ mathrm {kJ}} {\ mathrm {s}}} = 73 \, \ mathrm {W}}$

Teljes energiafelhasználás

Fokozott fizikai aktivitással az energiafelhasználás is nő. A naponta átalakított további energiamennyiséget kimenetnek nevezzük. A teljes energiaforgalom az alap- és a kimeneti forgalom összege. Becsülhető úgy, hogy a korábban meghatározott alapanyagcsere -sebességet megszorozzuk egy aktivitási tényezővel (PAL érték, angol fizikai aktivitás szint ). Ez 1,2 fekvés vagy ülés és 2,4 közötti nehéz fizikai munka során, pl. B. a nehéziparban vagy a versenysportban. Az irodai munkához viszont csak 1,3-1,6 aktivitási tényezőt kap.

Betegség esetén a tényleges energiaszükséglet meghatározásához szükséges bazális anyagcsere -sebességet nemcsak az aktivitási tényezővel (ami az ágyban fekvő betegeknél 1,2 , hanem a mobilizált betegeknél 1,3 -szor ) is meg kell szorozni, hanem a trauma tényezőjével is, amelyet a súlyosság határoz meg a betegség és 1, 0 és 1,6 között.

Az alapanyagcsere sebessége emberben

Az alapanyagcsere aránya az egyén napi kalóriafogyasztásának akár 75% -át teszi ki. Ezt számos tényező befolyásolja, és az egyének között nagyfokú variabilitás tapasztalható.

Az emberi test bazális anyagcseréjében a legnagyobb a máj 26%-os és a vázizmok 26%-os, majd az agy 18%-os, a szív 9%-os és a vesék 7%-os aránya . A fennmaradó 14% -ot a test többi szerve és szövete adja.

Lásd még

• Éhezés anyagcseréje

web Linkek

• Interaktív energiaigény -számítás a Hohenheimi Egyetemen

Megjegyzések

1. ↑ Útmutató a szerzőknek. The Journal of Nutrition (JN) , hozzáférés: 2019. április 17 (angol, lásd ott kifejezetten az 5.3.8. Units of mitta.) Alatt. doi : 10.1093 / jn / 128.1.2 
2. ^ JA Levine és CM Kotz: NEAT (nem edzéstevékenység termogenezis) egocentrikus és geocentrikus környezeti tényezők kontra biológiai szabályozás. In: Acta Physiol Scand 184, 2005, 309-318. PMID 16026422 (felülvizsgálat)
3. ^ JA Levine: Nem edzéstevékenység termogenezis (NEAT). In: Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 16, 2002, 679-702. PMID 12468415 (felülvizsgálat)
4. ↑ Erwin-Josef Speckmann: Fiziológia. Urban & Fischer Verlag, ISBN 3-437-41318-X , 588-596.
5. ↑ MJ Müller et al .: Az energiafogyasztás becslése és mérése: módszerek és jelentőség a klinikai diagnosztikában. In: Intensivmed 29, 1992, 411-426.
6. ↑ JA Harris és FG Benedict: Publication No 279A biometric study of bazális metabolizmus emberben. In: Washington Carnegie Intézete 1919
7. ↑ Düsseldorfi Egyetem: Iránymutatás a parenterális táplálkozásról, 3. fejezet - Energiafelhasználás és energiaellátás. szerint Akt Ernähr Med 32, 2007, pp. 8-12. doi : 10.1055 / s-2006-951862 hozzáférve : 2016. szeptember 13
8. ↑ W. Behrendt és mtsai: Mennyire megbízhatóak az oxigénfelvétel rövid távú mérései politraumatizált és hosszú ideig lélegeztetett betegeknél? In: Infusionsther Transfusionsmed, 18, 1991, 20-24. PMID 2030048
9. ^ DC Frankenfield et al.: Kapcsolatok a nyugalom és a teljes energiafelhasználás között sérült és szeptikus betegeknél. In: Crit Care Med 22, 1994, 1796-1804. PMID 7956284
10. ↑ Az NA Smyrnios a következőket tartalmazza: 30 perces indirekt kalorimetriai vizsgálatok pontossága a 24 órás energiafelhasználás előrejelzésében mechanikusan lélegeztetett, kritikusan beteg betegeknél. In: JPEN 21, 1997, 168-174. PMID 9168370
11. ↑ A DL Swinamer a következőket tartalmazza: Huszonnégy órás energiafelhasználás kritikusan beteg betegeknél. In: Crit Care Med 15, 1987, 637-643. PMID 3595152
12. ^ C. Weissman, M. Kemper, DH Elwyn, J. Askanazi, AI Hyman, JM Kinney: A mechanikusan lélegeztetett kritikus beteg páciens energiafelhasználása. Egy elemzés. In: Mellkas. 89. kötet, 2. szám, 1986. február, 254–259 . , PMID 3943386 .
13. ^ JM Miles: Kórházba került betegek energiafelhasználása: a táplálkozási támogatás következményei. In: Mayo Clinic Proceedings. 81. kötet, 6. szám, 2006. június, 809-816. O., Doi : 10.4065 / 81.6.809 , PMID 16770981 .
14. ↑ Horst de Marées: Sportphysiologie S. 381ff Köln 2003. ISBN 3-939390-00-3
15. ^ Harris J, Benedek F: A biometrikus tanulmány az emberi bazális anyagcseréről . In: Proc Sci US a . 4, 1918. 12. szám, 370-3. doi : 10.1073 / pnas.4.12.370 . PMID 16576330 . PMC 1091498 (ingyenes teljes szöveg).
16. ↑ Mifflin, St Jeor és mtsai: Új prediktív egyenlet az egészséges egyének nyugalmi energiafelhasználására . In: American Journal of Clinical Nutrition . 51, 2. szám, 241-247. PMID 2305711 .
17. ↑ David Frankenfield és mtsai: Prediktív egyenletek összehasonlítása a nyugalmi anyagcsere -arányhoz egészséges, elhízott és elhízott felnőtteknél: Szisztematikus áttekintés . In: Journal of the American Dietetic Association . 105., 5. szám, 2005. május, 775-789. doi : 10.1016 / j.jada.2005.02.005 .
18. ^ FJ Ballesteros, VJ Martinez, B. Luque, L. Lacasa, E. Valor, A. Moya: A metabolikus skála termodinamikai eredetéről . In: Tudományos jelentések . 8., 2018. 1. szám, 1448: 1–1448: 10. arxiv : 1407.3659 . irányítószám : 2018NatSR ... 8.1448B . doi : 10.1038 / s41598-018-19853-6 . PMID 29362491 . PMC 5780499 (ingyenes teljes szöveg).
19. ↑ Manini TM: Energiafelhasználás és öregedés . In: Idősödési kutatási vélemények . 9., 1. szám, 2010, 1-11. doi : 10.1016 / j.arr.2009.08.002 . PMID 19698803 . PMC 2818133 (ingyenes teljes szöveg).
20. ^ RG McMurray et al : Felnőttek nyugalmi anyagcseréjének eltéréseinek vizsgálata: népegészségügyi perspektíva . In: Medicine & Science in Sports & Exercise . 46., 2014. 7. szám, 1352-1358. doi : 10.1249 / MSS.0000000000000232 . PMID 24300125 . PMC 4535334 (ingyenes teljes szöveg).
21. ^ Robert F. Schmidt , Florian Lang, Manfred Heckmann: Az emberek fiziológiája. patofiziológiával . 31. kiadás. SpringerMedizin Verlag, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-01650-9 , p. 838 .