Скорость метаболизма в состоянии покоя

Скорость метаболизма в состоянии покоя ( RMR всего тела млекопитающих (и других позвоночных) ) — это метаболизм в течение периода времени строгих и устойчивых условий покоя , которые определяются комбинацией предположений о физиологическом гомеостазе и биологическом равновесии . RMR отличается от скорости основного обмена (BMR) , поскольку измерения BMR должны соответствовать общему физиологическому равновесию, тогда как условия измерения RMR могут быть изменены и определены контекстуальными ограничениями. Таким образом, BMR измеряется в неуловимом «идеальном» устойчивом состоянии, тогда как измерение RMR более доступно и, таким образом, представляет собой большую часть, если не все измерения или оценки ежедневных затрат энергии. ^[1]

Непрямая калориметрия — исследование или клиническое использование связи между респирометрией и биоэнергетикой , где измерение скоростей потребления кислорода, иногда продукции углекислого газа и реже продукции мочевины преобразуется в скорости затрат энергии, выраженные как соотношение между i ) энергия и ii) временные рамки измерения . Например, после анализа потребления кислорода человеком, если в течение 5-минутного измерения у отдохнувшего человека было оценено 5,5 килокалорий энергии, то скорость метаболизма в состоянии покоя равна скорости = 1,1 ккал/мин. В отличие от некоторых связанных измерений (например, MET ), RMR сам по себе не связан с массой тела и не имеет никакого отношения к плотности энергии метаболизма.

Всестороннее рассмотрение факторов, влияющих на измерения BMR, было продемонстрировано еще в 1922 году в Массачусетсе профессором инженерных наук Фрэнком Б. Сэнборном, где описания влияния еды, позы, сна, мышечной активности и эмоций обеспечивают критерии для отделения BMR от RMR. ^[2]^[3]^[4]

Непрямая калориметрия

Докомпьютерные технологии

В 1780-х годах для Французской академии наук Лавуазье , Лаплас и Сеген исследовали и опубликовали взаимосвязь между прямой калориметрией и респираторным газообменом у млекопитающих. в Уэслианском университете в Коннектикуте 100 лет спустя, в 19 веке, профессора Этуотер и Роза предоставили обширные доказательства переноса азота, углекислого газа и кислорода во время метаболизма аминокислот, глюкозы и жирных кислот у людей , что еще раз установило значение непрямой калориметрии в определении биоэнергетики свободноживущего человека. ^[5]^[6] Работа Этуотера и Розы также позволила рассчитать калорийность продуктов питания, что в конечном итоге стало критерием, принятым Министерством сельского хозяйства США для создания библиотеки пищевых калорий. ^[7]

В начале 20-го века в Оксфордском университете исследователь-физиолог Клод Гордон Дуглас разработал недорогой и мобильный метод сбора выдыхаемого воздуха (частично в рамках подготовки к экспериментам, которые будут проводиться на Пайкс-Пик, штат Колорадо). В этом методе субъект выдыхает в почти непроницаемый мешок для сбора большого объема в течение зарегистрированного периода времени. Измеряется весь объем, анализируется содержание кислорода и углекислого газа и рассчитываются различия с вдыхаемым «окружающим» воздухом для определения скорости поглощения кислорода и выделения углекислого газа. ^[8]

Для оценки энергозатрат выдыхаемых газов было разработано несколько алгоритмов. Один из наиболее широко используемых был разработан в 1949 году в Университете Глазго физиологом-исследователем Дж. Б. де В. Вейром. Его сокращенное уравнение для оценки скорости метаболизма было записано с учетом скорости газообмена как объем/время, без учета азота в моче и позволило включить коэффициент преобразования времени 1,44 для экстраполяции на 24-часовой расход энергии от «ккал в минуту» до «ккал в день». Вейр использовал метод Дугласа Бэга в своих экспериментах и в поддержку игнорирования влияния белкового метаболизма в нормальных физиологических условиях и при потреблении примерно 12,5% белковых калорий:

«...Фактически, если процент [потребленных] белковых калорий находится между 10 и 14, максимальная ошибка в использовании [уравнения] составляет менее 1 из 500». ^[9]

Компьютерные измерения RMR

В начале 1970-х годов компьютерные технологии позволили обрабатывать данные на месте, проводить некоторый анализ в реальном времени и даже графически отображать метаболические переменные, такие как O ₂ , CO ₂ и поток воздуха, тем самым поощряя академические учреждения проверять точность и точность. новыми способами. ^[10]^[11] Несколько лет спустя в том же десятилетии дебютировали системы с батарейным питанием. Например, демонстрация мобильной системы с цифровым дисплеем как совокупного, так и заминутного потребления кислорода была представлена в 1977 году на Трудах Физиологического общества. ^[12] Поскольку в течение следующих нескольких десятилетий производственные и вычислительные затраты снизились, различные универсальные методы калибровки для подготовки и сравнения различных моделей в 1990-х годах привлекли внимание к недостаткам или преимуществам различных конструкций. ^[13] В дополнение к более низким затратам, метаболическая переменная CO ₂ часто игнорировалась, вместо этого сосредотачиваясь на моделях потребления кислорода для управления весом и физических упражнений.В новом тысячелетии меньшие по размеру «настольные» непрямые калориметры распространялись вместе со специальными персональными компьютерами и принтерами и работали под управлением современного программного обеспечения на базе Windows. ^[14]

Использовать

Измерения RMR рекомендуются при оценке общего ежедневного расхода энергии (TEE). Поскольку измерения BMR ограничены узкими временными рамками (и строгими условиями) после пробуждения, чаще проводятся измерения RMR в более мягких условиях. В обзоре, организованном Министерством сельского хозяйства США , ^[15] в большинстве публикаций документированы конкретные условия измерений в состоянии покоя, включая время с момента последнего приема пищи или физической активности; По оценкам этого всестороннего обзора, RMR на 10–20% выше, чем BMR из-за термического эффекта кормления и остаточного ожога от деятельности, происходящей в течение дня.

Связь между скоростью метаболизма в состоянии покоя и расходом энергии

Если отбросить термохимию, то скорость метаболизма и величина энергозатрат могут быть ошибочно перепутаны, например, при описании РМР и РЗЭ.

Клинические рекомендации по условиям проведения измерений в покое

Академия питания и диетологии (AND) предоставляет клинические рекомендации по подготовке субъекта к измерениям RMR. ^[16] чтобы смягчить возможные мешающие факторы, связанные с питанием, стрессовыми физическими нагрузками или воздействием стимуляторов, таких как кофеин или никотин:

При подготовке субъект должен голодать в течение 7 часов или более и стараться избегать стимуляторов и стрессоров, таких как кофеин, никотин, а также тяжелых физических нагрузок, таких как целенаправленные упражнения.

За 30 минут до проведения измерения испытуемый должен лежать на спине без физических движений, не читать и не слушать музыку. Атмосфера должна уменьшать раздражительность, поддерживая постоянную тишину, низкое освещение и постоянную температуру. Эти условия сохраняются на этапе измерения.

Кроме того, правильное использование правильно обслуживаемого непрямого калориметра включает достижение естественного и устойчивого режима дыхания, чтобы выявить скорость потребления кислорода и производства углекислого газа в воспроизводимых условиях покоя. Непрямая калориметрия считается золотым стандартом измерения RMR. ^[17] Косвенные калориметры обычно используются в лабораторных и клинических условиях, но технологические достижения позволяют проводить измерения RMR и в условиях свободной жизни.

Использование РЗЭ в управлении весом

Долгосрочный контроль веса прямо пропорционален калориям, полученным при кормлении; тем не менее, множество некалорийных факторов также играют биологически значимую роль (не рассматриваемую здесь) в оценке потребления энергии. При подсчете расхода энергии использование измерения в состоянии покоя (RMR) является наиболее точным методом оценки основной части общего ежедневного расхода энергии (TEE), что дает наиболее точные приближения при планировании и соблюдении плана потребления калорий. Таким образом, оценка РЗЭ с помощью непрямой калориметрии настоятельно рекомендуется для достижения долгосрочного контроля веса. Этот вывод был сделан и подтвержден благодаря продолжающимся наблюдательным исследованиям, проводимым такими уважаемыми учреждениями, как Министерство сельского хозяйства США , AND (ранее ADA), ACSM и международными организациями. ВОЗ .

Общие корреляты со скоростью метаболизма и 24-часовым расходом энергии

Затраты энергии коррелируют с рядом факторов, перечисленных в алфавитном порядке.

Возраст. Помимо эпидемиологически коррелирующих тенденций старения, снижения физической активности и потери мышечной массы, ^[18] снижение клеточной активности (ее старение) также может способствовать снижению содержания РЗЭ. ^{[ нужна ссылка ]}

Работа над нечеловеческими видами

РМР регулярно используется в экологии для изучения реакции особей на изменения условий окружающей среды.

Паразиты по определению оказывают негативное воздействие на своих хозяев, и поэтому ожидается, что это может оказать влияние на RMR хозяина. Были обнаружены различные эффекты заражения паразитами на RMR хозяина. Большинство исследований указывают на увеличение RMR при заражении паразитами, но другие не показывают никакого эффекта или даже снижение RMR. До сих пор неясно, почему наблюдается такое изменение направления изменения RMR при паразитарном заражении. ^[19]

Ссылки

^ Равуссин Э.; Бернанд, Б.; Шютц, Ю.; Жекье, Э. (1 марта 1982 г.). «24-часовой расход энергии и скорость метаболизма в состоянии покоя у лиц с ожирением, умеренной ожирением и контрольной группы» . Американский журнал клинического питания . 35 (3): 566–573. дои : 10.1093/ajcn/35.3.566 . ISSN 0002-9165 . ПМИД 6801963 .
^ Сэнборн М.С., Фрэнк Б. (1922). Основной обмен: его определение и применение . п. 20 . Проверено 21 марта 2016 г.
^ Макнаб, Б.К. 1997. О полезности единообразия в определении базовой скорости метаболизма. Физиол. Зоол. Том 70; 718–720.
^ Спикман, Дж. Р., Крол, Э., Джонсон, М. С. 2004. Функциональное значение индивидуальных различий в скорости базального метаболизма. Физ. Биохим. Зоол. Том. 77 (6): 900–915.
^ Отчет о предварительных исследованиях обмена азота и углерода в организме человека на дыхательном калориметре специальной конструкции . Вашингтон: Правительство. Распечатать. Выключенный. 1897 год . Проверено 7 марта 2016 г. - из Интернет-архива.
^ Описание нового дыхательного калориметра и экспериментов по сохранению энергии в организме человека . Вашингтон: Правительство. распечатать. выключенный. 1899 год . Проверено 7 марта 2016 г. - из Интернет-архива.
^ Почему калории имеют значение . Проверено 3 марта 2016 г. {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )
^ Каннингем, DJC (1 ноября 1964 г.). «Клод Гордон Дуглас. 1882-1963». Биографические мемуары членов Королевского общества . 10 : 51–74. дои : 10.1098/rsbm.1964.0004 .
^ Вейр, Дж. Б. де В. (1949). «Новые методы расчета скорости метаболизма с особым учетом белкового обмена» . Журнал физиологии . 109 (1–2): 1–9. дои : 10.1113/jphysicalol.1949.sp004363 . ПМК 1392602 . ПМИД 15394301 .
^ Бивер, Вашингтон; Вассерман, К; Уипп, Би Джей (1973). «Онлайн-компьютерный анализ и графическое отображение функциональных тестов при физической нагрузке по каждому дыханию». Журнал прикладной физиологии . 34 (1): 128–132. дои : 10.1152/яп.1973.34.1.128 . ПМИД 4697371 .
^ Уилмор, Дж. Х.; Дэвис, Дж.А.; Нортон, AC (1976). «Автоматизированная система оценки метаболических и дыхательных функций при физической нагрузке». Журнал прикладной физиологии . 40 (4): 619–624. дои : 10.1152/яп.1976.40.4.619 . ПМИД 931884 .
^ Хамфри, SJE; Вольф, HS (1977). «Оксилог». Журнал физиологии . 267 : 12. doi : 10.1113/jphysicalol.1977.sp011841 .
^ Гущук, А; Уипп, Би Джей; Вассерман, К. (1990). «Имитатор респираторного газообмена для рутинной калибровки в метаболических исследованиях» (PDF) . Европейский респираторный журнал . 3 (4): 465–468. дои : 10.1183/09031936.93.03040465 . ПМИД 2114308 . Проверено 7 марта 2016 г.
^ «Годовой отчет Angeion за 2005 год — стр. 7 — Подробное описание бизнеса — общие сведения» (PDF) . Компания «МГК Диагностика» . МГК Диагностика . Проверено 7 марта 2016 г.
^ «Рекомендуемая норма потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот (макронутриентов)» (2005 г.) . Министерство сельского хозяйства США . Национальная академия наук, Институт медицины, Совет по продовольствию и питанию. Архивировано из оригинала 10 марта 2016 года . Проверено 21 марта 2016 г.
^ Рейнор, Холли; Шампанское, Екатерина (2016). «Позиция Академии питания и диетологии: Мероприятия по лечению избыточной массы тела и ожирения у взрослых» . Журнал Академии питания и диетологии . 116 (1): 129–47. дои : 10.1016/j.jand.2015.10.031 . ПМИД 26718656 . Проверено 21 марта 2016 г.
^ Хауген, Хизер А.; Чан, Лингтак-Неандер; Ли, Фанни (01 августа 2007 г.). «Непрямая калориметрия: практическое руководство для врачей». Питание в клинической практике . 22 (4): 377–388. дои : 10.1177/0115426507022004377 . ISSN 0884-5336 . ПМИД 17644692 .
^ Мэнор, Мелинда; Мейер, Нанна; Томпсон, Дженис (2009). Спортивное питание для здоровья и результативности (2-е изд.). Соединенные Штаты Америки: Кинетика человека. ISBN 9780736052955 . Проверено 30 октября 2019 г.
^ Робар, Николас; Мюррей, Деннис Л.; Бернесс, Гэри (2011). «Влияние паразитов на расход энергии хозяина: тупиковая скорость метаболизма в состоянии покоя». Канадский журнал зоологии . 89 (11): 1146–1155. дои : 10.1139/z11-084 .

Внешние ссылки

СМИ, связанные со скоростью метаболизма в состоянии покоя , на Викискладе?

[1] Равуссин Э.; Бернанд, Б.; Шютц, Ю.; Жекье, Э. (1 марта 1982 г.). «24-часовой расход энергии и скорость метаболизма в состоянии покоя у лиц с ожирением, умеренной ожирением и контрольной группы» . Американский журнал клинического питания . 35 (3): 566–573. дои : 10.1093/ajcn/35.3.566 . ISSN 0002-9165 . ПМИД 6801963 .

[2] Сэнборн М.С., Фрэнк Б. (1922). Основной обмен: его определение и применение . п. 20 . Проверено 21 марта 2016 г.

[mcnab1997-3] Макнаб, Б.К. 1997. О полезности единообразия в определении базовой скорости метаболизма. Физиол. Зоол. Том 70; 718–720.

[speakman2004-4] Спикман, Дж. Р., Крол, Э., Джонсон, М. С. 2004. Функциональное значение индивидуальных различий в скорости базального метаболизма. Физ. Биохим. Зоол. Том. 77 (6): 900–915.

[5] Отчет о предварительных исследованиях обмена азота и углерода в организме человека на дыхательном калориметре специальной конструкции . Вашингтон: Правительство. Распечатать. Выключенный. 1897 год . Проверено 7 марта 2016 г. - из Интернет-архива.

[6] Описание нового дыхательного калориметра и экспериментов по сохранению энергии в организме человека . Вашингтон: Правительство. распечатать. выключенный. 1899 год . Проверено 7 марта 2016 г. - из Интернет-архива.

[7] Почему калории имеют значение . Проверено 3 марта 2016 г. {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )

[8] Каннингем, DJC (1 ноября 1964 г.). «Клод Гордон Дуглас. 1882-1963». Биографические мемуары членов Королевского общества . 10 : 51–74. дои : 10.1098/rsbm.1964.0004 .

[9] Вейр, Дж. Б. де В. (1949). «Новые методы расчета скорости метаболизма с особым учетом белкового обмена» . Журнал физиологии . 109 (1–2): 1–9. дои : 10.1113/jphysicalol.1949.sp004363 . ПМК 1392602 . ПМИД 15394301 .

[10] Бивер, Вашингтон; Вассерман, К; Уипп, Би Джей (1973). «Онлайн-компьютерный анализ и графическое отображение функциональных тестов при физической нагрузке по каждому дыханию». Журнал прикладной физиологии . 34 (1): 128–132. дои : 10.1152/яп.1973.34.1.128 . ПМИД 4697371 .

[11] Уилмор, Дж. Х.; Дэвис, Дж.А.; Нортон, AC (1976). «Автоматизированная система оценки метаболических и дыхательных функций при физической нагрузке». Журнал прикладной физиологии . 40 (4): 619–624. дои : 10.1152/яп.1976.40.4.619 . ПМИД 931884 .

[12] Хамфри, SJE; Вольф, HS (1977). «Оксилог». Журнал физиологии . 267 : 12. doi : 10.1113/jphysicalol.1977.sp011841 .

[13] Гущук, А; Уипп, Би Джей; Вассерман, К. (1990). «Имитатор респираторного газообмена для рутинной калибровки в метаболических исследованиях» (PDF) . Европейский респираторный журнал . 3 (4): 465–468. дои : 10.1183/09031936.93.03040465 . ПМИД 2114308 . Проверено 7 марта 2016 г.

[14] «Годовой отчет Angeion за 2005 год — стр. 7 — Подробное описание бизнеса — общие сведения» (PDF) . Компания «МГК Диагностика» . МГК Диагностика . Проверено 7 марта 2016 г.

[15] «Рекомендуемая норма потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот (макронутриентов)» (2005 г.) . Министерство сельского хозяйства США . Национальная академия наук, Институт медицины, Совет по продовольствию и питанию. Архивировано из оригинала 10 марта 2016 года . Проверено 21 марта 2016 г.

[16] Рейнор, Холли; Шампанское, Екатерина (2016). «Позиция Академии питания и диетологии: Мероприятия по лечению избыточной массы тела и ожирения у взрослых» . Журнал Академии питания и диетологии . 116 (1): 129–47. дои : 10.1016/j.jand.2015.10.031 . ПМИД 26718656 . Проверено 21 марта 2016 г.

[17] Хауген, Хизер А.; Чан, Лингтак-Неандер; Ли, Фанни (01 августа 2007 г.). «Непрямая калориметрия: практическое руководство для врачей». Питание в клинической практике . 22 (4): 377–388. дои : 10.1177/0115426507022004377 . ISSN 0884-5336 . ПМИД 17644692 .

[18] Мэнор, Мелинда; Мейер, Нанна; Томпсон, Дженис (2009). Спортивное питание для здоровья и результативности (2-е изд.). Соединенные Штаты Америки: Кинетика человека. ISBN 9780736052955 . Проверено 30 октября 2019 г.

[Robar_2011-19] Робар, Николас; Мюррей, Деннис Л.; Бернесс, Гэри (2011). «Влияние паразитов на расход энергии хозяина: тупиковая скорость метаболизма в состоянии покоя». Канадский журнал зоологии . 89 (11): 1146–1155. дои : 10.1139/z11-084 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]