Базальная скорость метаболизма - Basal metabolic rate

Базальная скорость метаболизма (BMR) - скорость энергия затраты на единицу времени на эндотермические животные на отдыхе.[1] Он выражается в единицах энергии в единицу времени в диапазоне от ватт (джоуль / секунду) до мл O.2/ мин или джоуль в час на кг массы тела Дж / (ч · кг). Правильное измерение требует соблюдения строгого набора критериев. Эти критерии включают пребывание в физически и психологически спокойном состоянии, в термически нейтральная среда, а в пост-поглощающее состояние (т.е. не активно переваривание еда).[1] В брадиметаболический животные, такие как рыбы и рептилии, эквивалентный член стандартная скорость метаболизма (SMR) используется. Он соответствует тем же критериям, что и BMR, но требует документирования температуры, при которой измерялась скорость метаболизма. Это делает BMR вариантом стандартного измерения скорости метаболизма, исключающего данные о температуре, практика, которая привела к проблемам с определением «стандартной» скорости метаболизма для многих млекопитающих.[1]

Метаболизм включает в себя процессы, необходимые организму для функционирования.[2] Скорость основного обмена - это количество энергии в единицу времени, необходимое человеку для поддержания функционирования организма в состоянии покоя. Некоторые из этих процессов дыхание, Циркуляция крови, контролируя температура тела, рост клеток, функции мозга и нервов, и сокращение мышц. Скорость основного обмена (BMR) влияет на скорость сжигания калорий и, в конечном итоге, на то, сохраняет ли этот человек, набирает или теряет вес. На базальную скорость метаболизма приходится от 60 до 75% ежедневных расходов калорий людьми. На это влияет несколько факторов. BMR обычно снижается на 1-2% за десятилетие после 20 лет, в основном из-за потери обезжиренная масса,[3] хотя различия между людьми высоки.[4]

Описание

Выделение тепла телом известно как термогенез и его можно измерить, чтобы определить количество затраченной энергии. BMR обычно снижается с возрастом, и с уменьшением мышечная масса тела (что может случиться со старением). Увеличение мышечной массы приводит к увеличению BMR. Аэробика (сопротивление) уровень пригодности, продукт сердечно-сосудистые упражнения, хотя ранее считалось, что они влияют на BMR, в 1990-х годах было показано, что они не коррелируют с BMR с поправкой на безжировую массу тела.[нужна цитата ] Но анаэробные упражнения увеличивает потребление энергии в состоянии покоя (см. "аэробные и анаэробные упражнения ").[5] Болезнь, ранее потребляемые продукты питания и напитки, температура окружающей среды и уровень стресса могут повлиять на общий расход энергии, а также на BMR.

Лаборатория непрямой калориметрии с капюшоном (метод разбавления)

BMR измеряется в очень строгих условиях, когда человек бодрствует. Для точного измерения BMR требуется, чтобы человек Симпатическая нервная система нельзя стимулировать, состояние, которое требует полного покоя. Более распространенным измерением, использующим менее строгие критерии, является скорость метаболизма в покое (RMR).[6]

BMR может быть измерен с помощью газового анализа либо прямым, либо непрямая калориметрия, хотя приблизительную оценку можно получить с помощью уравнения, в котором используются возраст, пол, рост и вес. Исследования энергетики метаболизм использование обоих методов убедительно доказывает обоснованность респираторный коэффициент (RQ), который измеряет собственный состав и использование углеводы, жиры и белки поскольку они преобразуются в единицы энергетического субстрата, которые могут использоваться организмом в качестве энергии.

Фенотипическая гибкость

BMR - это гибкая черта (его можно обратимо регулировать у отдельных особей), например, более низкие температуры обычно приводят к более высокому уровню основного обмена у обеих птиц.[7] и грызуны.[8] Есть две модели, объясняющие, как BMR изменяется в зависимости от температуры: модель переменного максимума (VMM) и модель переменной доли (VFM). VMM утверждает, что метаболизм на высшем уровне (или максимальная скорость метаболизма в ответ на холод) увеличивается в течение зимы, и что устойчивый метаболизм (или скорость метаболизма, которая может поддерживаться неопределенно долго) остается постоянной частью первой. VFM говорит, что метаболизм на высшем уровне не меняется, но устойчивый метаболизм составляет большую его часть. VMM поддерживается у млекопитающих, а при использовании всего тела - у воробьиных птиц. VFM поддерживается в исследованиях воробьиных птиц с использованием удельных массовых скоростей метаболизма (или скорости метаболизма на единицу массы). Это последнее измерение подверглось критике со стороны Эрика Ликнеса, Сары Скотт и Дэвида Свонсона, которые утверждали, что массовые показатели метаболизма не являются сезонными.[9]

Помимо приспособления к температуре, BMR также может регулироваться перед ежегодными циклами миграции.[7] В красный узел (ssp. Исландия) увеличивает свой BMR примерно на 40% перед миграцией на север. Это связано с большой востребованностью дальних перелетов. Увеличение, вероятно, в первую очередь связано с увеличением массы органов, связанных с полетом.[10] Конечный пункт назначения мигрантов влияет на их BMR: желто-крестцовые певчие птицы Было обнаружено, что у мигрирующих на север BMR на 31% выше, чем у мигрирующих на юг.[7]

У людей BMR прямо пропорционален человеческому мышечная масса тела.[11][12] Другими словами, чем больше у человека безжировой массы тела, тем выше его BMR; но BMR также зависит от острых заболеваний и увеличивается при таких состояниях, как ожоги, переломы, инфекции, лихорадка и т. д.[12] У менструирующих женщин BMR в некоторой степени варьируется в зависимости от фаз их менструальный цикл. В связи с увеличением прогестерон, BMR повышается в начале лютеиновой фазы и остается на самом высоком уровне до завершения этой фазы. Исследования показывают, насколько обычно происходит увеличение. Небольшая выборка, ранние исследования, обнаружили различные цифры, такие как; на 6% выше постовуляторный метаболизм сна,[13] на 7-15% больше расходов за 24 часа после овуляции,[14] и увеличение и увеличение BMR лютеиновой фазы до 12%.[15][16] Исследование Американского общества клинического питания показало, что в экспериментальной группе женщин-добровольцев в течение двух недель после овуляции в среднем на 11,5% увеличивались 24-часовые затраты энергии с диапазоном от 8% до 16%. Эта группа была измерена с помощью одновременной прямой и непрямой калориметрии, и у нее был стандартизированный ежедневный прием пищи и малоподвижный график, чтобы предотвратить манипулирование увеличением путем изменения приема пищи или уровня активности.[17] Исследование 2011 года, проведенное Институтом медицинских наук Мандья, показало, что во время фолликулярная фаза и менструальный цикл Нет существенной разницы в BMR, однако количество сжигаемых калорий в час значительно выше, до 18%, во время лютеиновой фазы. Повышенное состояние тревоги (уровень стресса) также временно увеличивало BMR.[18]

Физиология

Ранние работы ученых Дж. Артур Харрис и Фрэнсис Г. Бенедикт показали, что приблизительные значения BMR могут быть получены с использованием площадь поверхности тела (рассчитывается на основе роста и веса), возраста и пола, а также показателей кислорода и углекислого газа, взятых из калориметрии. Исследования также показали, что устранение половых различий, возникающих при накоплении жировая ткань выражая скорость метаболизма на единицу «обезжиренного» или мышечная масса тела, значения основного обмена между полами практически одинаковы. Физиология упражнений в учебниках есть таблицы, в которых показано преобразование роста и площади поверхности тела в зависимости от веса и основных показателей метаболизма.

Главная орган отвечает за регулирование метаболизма гипоталамус. Гипоталамус расположен на промежуточный мозг и образует дно и часть боковых стенок третьего желудочка головной мозг. Основные функции гипоталамуса:

  1. контроль и интеграция деятельности автономная нервная система (ANS)
    • ВНС регулирует сокращение гладких мышц и сердечная мышца, наряду с секретами многих эндокринных органов, таких как щитовидная железа (связанная со многими нарушениями обмена веществ).
    • Через ВНС гипоталамус является основным регулятором висцеральной активности, такой как частота сердечных сокращений, движение пищи по желудочно-кишечному тракту и сокращение мочевого пузыря.
  2. производство и регулирование чувства гнева и агрессии
  3. регулирование температуры тела
  4. регулирование приема пищи через два центра:
    • Центр питания или центр голода отвечает за ощущения, которые заставляют нас искать пищу. Когда было получено достаточно пищи или субстратов и лептин высокий, то центр насыщения стимулируется и посылает импульсы, подавляющие центр питания. Когда недостаточное количество пищи присутствует в желудке и грелин уровни высокие, рецепторы в гипоталамусе вызывают чувство голода.
    • Центр жажды действует аналогичным образом, когда определенные клетки гипоталамуса стимулируются подъемом. осмотическое давление внеклеточной жидкости. Если жажда утолена, осмотическое давление снижается.

Все эти функции, взятые вместе, образуют механизм выживания, который заставляет нас поддерживать процессы в организме, которые измеряет BMR.

Формулы оценки BMR

Несколько уравнений для прогнозирования количества калорий, необходимых человеку, были опубликованы в начале 20–21 веков. В каждой из формул ниже:

  • п общее тепловыделение при полном покое,
  • м масса (кг),
  • час высота (см), а
  • а возраст (лет),[19]
Исходное уравнение Харриса-Бенедикта

Исторически наиболее заметной формулой была Уравнение Харриса-Бенедикта, который был опубликован в 1919 году.

  • для мужчин,
  • для женщин, [19]

Разница в BMR для мужчин и женщин в основном связана с различиями в массе тела. Например, 55-летняя женщина с весом 130 фунтов (59 кг) и ростом 5 футов 6 дюймов (168 см) будет иметь BMR 1272 ккал в день.

Пересмотренное уравнение Харриса-Бенедикта

В 1984 году исходные уравнения Харриса-Бенедикта были пересмотрены.[20] используя новые данные. По сравнению с фактическими расходами, пересмотренные уравнения оказались более точными.[21]

  • для мужчин,
  • для женщин,

Это было лучшее уравнение прогноза до 1990 года, когда Миффлин и другие.[22] ввел уравнение:

Уравнение Миффлин-Сент-Джор
  • , куда s составляет +5 для мужчин и −161 для женщин.

Согласно этой формуле, женщина в приведенном выше примере имеет BMR 1204 ккал в день. За последние 100 лет образ жизни изменился, и Франкенфилд и другие.[23] показал, что это примерно на 5% точнее.

Эти формулы основаны на массе тела, которая не принимает во внимание разницу в метаболической активности между мышечная масса тела и жировые отложения. Существуют и другие формулы, учитывающие безжировую массу тела, две из которых - это формула Кэча-Макардла и формула Каннингема.

Формула Кэтча-Макардла (ежедневное расходование энергии в состоянии покоя)

Формула Кэтча-Макардла используется для прогнозирования дневных энергетических затрат в состоянии покоя (RDEE).[24]Формула Каннингема обычно используется для прогнозирования RMR вместо BMR; однако формулы, предложенные Катчем-Макардлом и Каннингемом, одинаковы.[25]

куда ℓ безжировая масса тела (LBM в кг)

куда ж это процентное содержание жира в организме Согласно этой формуле, если у женщины в примере есть процентное содержание жира в организме При 30% ее ежедневное расходование энергии в состоянии покоя (авторы используют термины базальный метаболизм и метаболизм в состоянии покоя взаимозаменяемо) составит 1262 ккал в день.

Причины индивидуальных различий в BMR

Базовая скорость метаболизма варьируется от человека к человеку. Одно исследование с участием 150 взрослых представителей населения Шотландии показало, что уровень основного метаболизма составляет от 1027 ккал в день (4301 кДж / день) до 2499 ккал / день (10455 кДж / день); со средним BMR 1500 ккал / день (6279 кДж / день). Статистически исследователи подсчитали, что 62,3% этой вариации объясняются различиями в обезжиренная масса. Другие факторы, объясняющие вариацию, включали масса жира (6,7%), возраст (1,7%) и экспериментальная ошибка в том числе внутрипредметная разница (2%). Остальные колебания (26,7%) не объяснили. Это оставшееся различие не объяснялось полом или разным размером тканей высокоэнергетических органов, таких как мозг.[26]

Различия в BMR наблюдались при сравнении субъектов с одинаковый мышечная масса тела. В одном исследовании при сравнении людей с одинаковой безжировой массой тела верхние 5% BMR в 1,28–1,32 раза превышают самые низкие 5% BMR.[27] Кроме того, в этом исследовании сообщается о случае, когда два человека с одинаковой безжировой массой тела 43 кг имели BMR 1075 ккал / день (4,5 МДж / день) и 1790 ккал / день (7,5 МДж / день). Эта разница в 715 ккал / день (67%) эквивалентна бегу на 10 километров каждый день.[27] Однако в этом исследовании не учитывались пол, рост, состояние голодания или процентное содержание жира в организме предметов.

Биохимия

Разбивка по расходам энергии[28]
Печень27%
Мозг19%
Скелетные мышцы18%
Почки10%
Сердце7%
Другой органы19%
Постпрандиальный термогенез Увеличение скорости основного обмена происходит в разной степени в зависимости от состава потребляемой пищи.

Около 70% общих затрат энергии человека приходится на основные жизненные процессы, происходящие в органах тела (см. Таблицу). Около 20% затрат энергии приходится на физическую активность, а еще 10% - на термогенез, или переваривание пищи (постпрандиальный термогенез).[29] Все эти процессы требуют поступления кислорода вместе с коферментами для обеспечения энергии для выживания (обычно из макроэлементов, таких как углеводы, жиры и белки) и удаления углекислого газа из-за переработки Цикл Кребса.

Для BMR большая часть энергии расходуется на поддержание уровня жидкости в тканях за счет осморегуляция, и только около одной десятой тратится на механическая работа, например пищеварение, сердцебиение и дыхание.[30]

Что позволяет циклу Кребса выполнять метаболические изменения жиров, углеводов и белков, так это энергия, которую можно определить как способность или способность выполнять работу. Распад больших молекул на более мелкие - связанный с выделением энергии - это катаболизм. Процесс наращивания называется анаболизмом. Распад белков на аминокислоты является примером катаболизма, в то время как образование белков из аминокислот - это анаболический процесс.

Экзергонические реакции являются реакциями с высвобождением энергии и обычно являются катаболическими. Эндергонические реакции требуют энергии и включают анаболические реакции и сокращение мышц. Метаболизм - это совокупность всех катаболических, экзергонических, анаболических, эндергонических реакций.

Аденозинтрифосфат (АТФ) - это промежуточная молекула, которая управляет экзергонической передачей энергии, чтобы переключиться на эндергонические анаболические реакции, используемые при сокращении мышц. Это то, что заставляет мышцы работать, что может потребовать разрушения, а также нарастать в период отдыха, который происходит во время фазы укрепления, связанной с сокращением мышц. АТФ состоит из аденина, азотсодержащего основания, рибозы, пятиуглеродного сахара (все вместе называемого аденозином) и трех фосфатных групп. АТФ - это молекула с высокой энергией, потому что она хранит большое количество энергии в химических связях двух концевых фосфатных групп. Разрыв этих химических связей в цикле Кребса обеспечивает энергию, необходимую для сокращения мышц.

Глюкоза

Поскольку соотношение водорода и кислорода во всех углеводах всегда такое же, как и в воде, то есть 2: 1, весь кислород, потребляемый клетками, используется для окисления углерода в молекуле углевода с образованием диоксида углерода. Следовательно, во время полного окисление молекула глюкозы, шесть молекул углекислого газа и шесть молекул воды производятся и шесть молекул кислорода потребляются.

Общее уравнение этой реакции:

C6ЧАС12О6 + 6 O2 → 6 СО2 + 6 часов2О

(30-32 молекулы АТФ производятся в зависимости от типа митохондриального челнока, 5-5,33 молекулы АТФ на молекулу кислорода)

Поскольку газообмен в этой реакции равен, респираторный коэффициент (R.Q.) для углеводов равно единице или 1,0:

R.Q. 6 CO2 / 6 O2 = 1.0

Жиры

Химический состав жиров отличается от углеводов тем, что в жирах содержится значительно меньше атомов кислорода по сравнению с атомами углерода и водорода. В таблицах с информацией о питании жиры обычно делятся на шесть категорий: общие жиры, насыщенная жирная кислота, полиненасыщенная жирная кислота, мононенасыщенная жирная кислота, диетический холестерин, и трансжирная кислота. С точки зрения основного метаболизма или метаболизма в состоянии покоя для сжигания насыщенной жирной кислоты требуется больше энергии, чем для сжигания ненасыщенной жирной кислоты. Молекула жирной кислоты разбита и классифицируется в зависимости от количества атомов углерода в ее молекулярной структуре. Химическое уравнение метаболизма от двенадцати до шестнадцати атомов углерода в молекуле насыщенных жирных кислот показывает разницу между метаболизмом углеводов и жирных кислот. Пальмитиновая кислота является широко изучаемым примером молекулы насыщенных жирных кислот.

Общее уравнение для использования субстрата пальмитиновой кислоты:

C16ЧАС32О2 + 23 O2 → 16 СО2 + 16 часов2О

(Произведено 106 молекул АТФ, 4,61 молекулы АТФ на молекулу кислорода)

Таким образом, R.Q. для пальмитиновой кислоты 0,696:

R.Q. = 16 СО2 / 23 O2 = 0.696

Белки

Белки состоят из углерода, водорода, кислорода и азота, организованных различными способами, чтобы образовать большую комбинацию аминокислоты. В отличие от жира в организме нет отложений белка. Все это содержится в организме в виде важных частей тканей, гормонов крови и ферментов. Структурные компоненты организма, содержащие эти аминокислоты, постоянно подвергаются процессу разрушения и замены. Дыхательный коэффициент метаболизма белка может быть продемонстрирован химическим уравнением окисления альбумина:

C72ЧАС112N18О22S + 77 O2 → 63 СО2 + 38 часов2O + SO3 + 9 CO (NH2)2

R.Q. для альбумина - 63 СО2/ 77 O2 = 0.818

Причина, по которой это важно в процессе понимания метаболизма белков, заключается в том, что организм может смешивать три макроэлемента, и на основе плотности митохондрий может быть установлено предпочтительное соотношение, которое определяет, сколько топлива используется в каких пакетах для работы, выполняемой мышцами. . Катаболизм (распад) белков, по оценкам, обеспечивает от 10% до 15% общей потребности в энергии в течение двухчасового сеанса аэробной тренировки. Этот процесс может серьезно разрушить белковые структуры, необходимые для поддержания выживания, такие как сократительные свойства белков в сердце, клеточные митохондрии, запасы миоглобина и метаболические ферменты в мышцах.

Окислительная система (аэробная) является основным источником АТФ, поступающего в организм в состоянии покоя и во время низкоинтенсивных занятий, и использует в качестве субстратов в основном углеводы и жиры. Белок обычно не метаболизируется в значительной степени, за исключением длительного голодания и длительных тренировок (более 90 минут). В состоянии покоя примерно 70% производимого АТФ получают из жиров и 30% из углеводов. После начала физической активности по мере увеличения интенсивности упражнений наблюдается сдвиг в предпочтении субстратов с жиров на углеводы. Во время высокоинтенсивных аэробных упражнений почти 100% энергии вырабатывается из углеводов, если они доступны.

Аэробные и анаэробные упражнения

Исследования, опубликованные в 1992 г.[31] и 1997[32] указывают, что уровень аэробный физическая подготовка человека никак не связана с уровнем метаболизма в состоянии покоя. Оба исследования показывают, что уровни аэробной подготовки не улучшают предсказательную силу обезжиренной массы для скорости метаболизма в состоянии покоя.

Однако недавнее исследование Журнал прикладной физиологии, опубликовано в 2012 г.,[33] в сравнении тренировка сопротивляемости и аэробная тренировка на массу тела и массу жира у взрослых с избыточным весом (STRRIDE AT / RT). Когда вы рассматриваете временные затраты в сравнении с пользой для здоровья, аэробные тренировки являются оптимальным режимом упражнений для уменьшения жировой массы и массы тела в качестве основного соображения, тренировки с отягощениями хороши как второстепенный фактор, когда старение и мышечная масса являются проблемой. Тренировки с отягощениями вызывают травмы гораздо чаще, чем аэробные тренировки.[33] Было обнаружено, что по сравнению с тренировками с отягощениями аэробные тренировки привели к значительно более выраженному снижению массы тела за счет улучшения работы сердечно-сосудистой системы, которая является основным фактором метаболического использования жировых субстратов. Тренировки с отягощениями, если есть время, также полезны для послетренировочного метаболизма, но они являются дополнительным фактором, потому что организму необходимо в достаточной степени восстанавливаться между эпизодами тренировок с отягощениями, тогда как с аэробными тренировками организм может принимать это каждый день. RMR и BMR - это измерения суточного потребления калорий.[34][33] Большинство исследований, опубликованных по этой теме, посвящены аэробным упражнениям из-за их эффективности для здоровья и контроля веса.

Анаэробные упражнения, Такие как гиревой спорт, наращивает дополнительную мышечную массу. Мышцы вносят вклад в обезжиренную массу человека, и поэтому эффективные результаты анаэробных упражнений увеличивают BMR.[35] Тем не менее, реальный эффект на BMR является спорным и трудно перечислить. Различные исследования[36][37] предполагают, что скорость метаболизма тренированных мышц в состоянии покоя составляет около 55 кДж на килограмм в день. Даже значительное увеличение мышечной массы, скажем, на 5 кг, окажет лишь незначительное влияние на BMR.

Долголетие

Смотрите также: Гипотеза сердцебиения

В 1926 г. Раймонд Перл предложил, чтобы долголетие изменяется обратно пропорционально скорости основного метаболизма («гипотеза скорости жизни»). Поддержка этой гипотезы исходит из того факта, что у млекопитающих с большим размером тела больше максимальная продолжительность жизни (у крупных животных действительно более высокий общий уровень метаболизма, но скорость метаболизма на клеточном уровне намного ниже, а частота дыхания и сердцебиение медленнее у крупных животных) и тот факт, что продолжительность жизни плодовые мошки изменяется обратно пропорционально окружающей среде температура.[38] Кроме того, продолжительность жизни домашних мух можно продлить за счет предотвращения физических нагрузок.[39] Эта теория была подкреплена несколькими новыми исследованиями, связывающими более низкий базальный уровень метаболизма с увеличением продолжительности жизни во всем животном мире, включая людей. Ограничение калорий и снижение уровня гормонов щитовидной железы, оба из которых снижают скорость метаболизма, были связаны с более высокой продолжительностью жизни у животных.[40][41][42][43]

Однако соотношение общего суточного энергия затраты на скорость метаболизма в покое могут варьироваться от 1,6 до 8,0 у разных видов млекопитающие. Животные также различаются по степени связь между окислительным фосфорилированием и производством АТФ, количество насыщенный жир в митохондриях мембраны, количество Ремонт ДНК, и многие другие факторы, влияющие на максимальную продолжительность жизни.[44]

Продолжительность жизни организма и скорость основного обмена

В аллометрическое масштабирование максимальная потенциальная продолжительность жизни (MPLS) напрямую связана со скоростью метаболизма (MR), где MR - скорость перезарядки биомассы, состоящей из ковалентных связей. Эта биомасса (W) со временем ухудшается из-за термодинамического энтропийного давления. Метаболизм по существу понимается как редокс сцепления и не имеет ничего общего с термогенезом. Метаболическая эффективность (ME) затем выражается как эффективность этой связи, соотношение амперы[требуется разъяснение ] улавливается и используется биомассой в амперах, доступных для этой цели. MR измеряется в ваттах, W - в граммах. Эти факторы объединены в степенной закон, уточняющий Закон Клейбера относящаяся к MR к W и MPLS, которая отображается как MR = W ^ (4ME-1) / 4ME.[требуется разъяснение ] Когда ME составляет 100%, MR = W ^ 3/4; это широко известно как масштабирование четверти мощности, версия аллометрического масштабирования, основанная на нереалистичных оценках биологической эффективности.

Уравнение показывает, что когда ME падает ниже 20%, для W <1 грамм MR / MPLS возрастает настолько резко, что наделит W виртуальным бессмертием на 16%. Чем меньше W изначально, тем резче увеличивается MR по мере уменьшения ME. Все клетки организма попадают в этот диапазон, то есть менее одного грамма, поэтому этот MR будет называться BMR.

Но уравнение показывает, что когда ME увеличивается более чем на 25%, BMR приближается к нулю. Уравнение также показывает, что для всех W> одного грамма, где W - это организация всех BMR структуры организма, но также включает активность структуры, поскольку ME увеличивается более чем на 25%, MR / MPLS увеличивается, а не уменьшается. , как и для BMR. MR, состоящий из организации BMR, будет называться FMR.[требуется разъяснение ] Когда ME снижается ниже 25%, FMR скорее уменьшается, чем увеличивается, как это происходит для BMR.

Антагонизм между FMR и BMR - это то, что отмечает процесс старения биомассы W с энергетической точки зрения. ME для организма такая же, как и для клеток, так что успешная способность организма находить пищу (и снижать ее ME) является ключом к поддержанию BMR клеток, приводимых, в противном случае, голоданием, к приближению нуль; в то время как в то же время более низкая ME снижает FMR / MPLS организма.[нужна цитата ]

Медицинские соображения

Метаболизм человека зависит от его физического состояния и активности. Силовые тренировки может иметь более длительное влияние на метаболизм, чем аэробная тренировка, но нет известных математических формул, которые могут точно предсказать продолжительность и продолжительность повышенного метаболизма на основе трофических изменений при анаболической нейромышечной тренировке.

Снижение количества потребляемой пищи обычно снижает скорость метаболизма, поскольку организм пытается сохранить энергию.[45] По оценке исследователя Гэри Фостера, очень низкокалорийная диета менее 800 калорий в день снизит скорость метаболизма более чем на 10 процентов.[46]

На скорость метаболизма могут влиять некоторые препараты, например: антитиреоидные агенты, лекарства, используемые для лечения гипертиреоз, Такие как пропилтиоурацил и метимазол, приведите скорость метаболизма в норму и восстановите эутиреоз. Некоторые исследования были сосредоточены на разработке лекарств от ожирения для повышения скорости метаболизма, например, лекарств, стимулирующих термогенез в скелетные мышцы.

Скорость метаболизма может повышаться в стресс, болезнь, и сахарный диабет. Менопауза может также повлиять на метаболизм.

Сердечно-сосудистые последствия

Частота сердечных сокращений определяется продолговатый мозг и часть мосты, два органа, расположенные ниже гипоталамуса на стволе мозга. Частота сердечных сокращений важна для основной скорости метаболизма и скорости метаболизма в состоянии покоя, поскольку она стимулирует кровоснабжение, стимулируя Цикл Кребса.[нужна цитата ] Во время упражнений, достигающих анаэробного порога, можно доставлять субстраты, которые необходимы для оптимального использования энергии. Анаэробный порог определяется как уровень использования энергии при нагрузке на частоту сердечных сокращений, которая происходит без кислорода во время стандартизированного теста с определенным протоколом для точности измерения.[нужна цитата ] например, протокол Беговой дорожки Брюса (см. метаболический эквивалент задачи ). За четыре-шесть недель целевых тренировок системы организма могут адаптироваться к более высокой перфузии митохондриальной плотности для увеличения доступности кислорода для цикла Кребса, трикарбонового цикла или гликолитического цикла.[нужна цитата ] Это, в свою очередь, приводит к более низкой частоте сердечных сокращений в состоянии покоя, более низкому кровяному давлению и увеличению скорости основного обмена или метаболизма в состоянии покоя.[нужна цитата ]

Затем, измеряя частоту сердечных сокращений, мы можем получить оценки того, какой уровень использования субстрата на самом деле вызывает биохимический метаболизм в нашем организме в состоянии покоя или при активности.[нужна цитата ] Это, в свою очередь, может помочь человеку поддерживать соответствующий уровень потребления и использования, изучая графическое представление анаэробного порога. Это можно подтвердить с помощью анализов крови и газов с использованием прямой или непрямой калориметрии, чтобы показать эффект использования субстрата.[нужна цитата ] Измерения основной скорости метаболизма и скорости метаболизма в состоянии покоя становятся важными инструментами для поддержания здоровой массы тела.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Макнаб Б.К. (1997). «О пользе единообразия в определении базовой скорости метаболизма». Физиологическая зоология. 70 (6): 718–720. Дои:10.1086/515881. PMID  9361146. S2CID  34996894.
  2. ^ Баллестерос Ф.Дж., Мартинес В.Дж., Луке Б., Лакаса Л., Доблесть Е., Моя А. (2018). «О термодинамическом происхождении метаболического скейлинга». Научные отчеты. 8 (1): 1448:1–1448:10. arXiv:1407.3659. Bibcode:2018НатСР ... 8.1448B. Дои:10.1038 / s41598-018-19853-6. ЧВК  5780499. PMID  29362491.
  3. ^ Manini TM (2010). «Расход энергии и старение». Обзоры исследований старения. 9 (1): 1–11. Дои:10.1016 / j.arr.2009.08.002. ЧВК  2818133. PMID  19698803.
  4. ^ МакМюррей Р., Соарес Дж., Касперсен С.Дж., МакКарди Т. (2014). «Изучение вариаций скорости метаболизма взрослых в покое: перспективы общественного здравоохранения». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях. 46 (7): 1352–1358. Дои:10.1249 / MSS.0000000000000232. ЧВК  4535334. PMID  24300125.
  5. ^ Стиглер П., Канлифф А. (2006). «Роль диеты и упражнений в поддержании обезжиренной массы и скорости метаболизма в состоянии покоя во время похудания» (PDF). Спортивная медицина. 36 (3): 239–262. Дои:10.2165/00007256-200636030-00005. PMID  16526835. S2CID  44212103.
  6. ^ «Расчет BMR и RMR: Учебное пособие по диете и похуданию». CaloriesPerHour.com. Архивировано из оригинал на 2008-01-05. Получено 2008-01-26.
  7. ^ а б c Маккечни, Эндрю Э. (2008). «Фенотипическая гибкость в основной скорости метаболизма и меняющийся взгляд на физиологическое разнообразие птиц: обзор». Журнал сравнительной физиологии B. 178 (3): 235–247. Дои:10.1007 / s00360-007-0218-8. ISSN  0174-1578. PMID  17957373. S2CID  28481792.
  8. ^ Rezende, Enrico L .; Божинович, Франсиско; Гарланд-младший, Теодор (2004). «Климатическая адаптация и эволюция основных и максимальных показателей метаболизма у грызунов». Эволюция. 58 (6): 1361–1374. Дои:10.1111 / j.0014-3820.2004.tb01714.x. ISSN  0014-3820. PMID  15266984. S2CID  15234056.
  9. ^ Ликнес, Эрик Т .; Скотт, Сара М .; Суонсон, Дэвид Л. (2002). «Сезонная акклиматизация американского щегла снова: в какой степени уровень метаболизма меняется в зависимости от сезона?». Кондор. 104 (3): 548. Дои:10.1650 / 0010-5422 (2002) 104 [0548: SAITAG] 2.0.CO; 2. ISSN  0010-5422.
  10. ^ Вебер, Томас П .; Пирсма, Теунис (1996). "Основная скорость метаболизма и масса тканей, различающихся по степени метаболизма: ковариация, связанная с миграцией между отдельными узлами. Calidris canutus" (PDF). Журнал биологии птиц. 27 (3): 215. Дои:10.2307/3677225. ISSN  0908-8857. JSTOR  3677225.
  11. ^ Гольдман, Ли, доктор медицины; Шафер, Эндрю И., доктор медицины (2016). Goldman-Cecil Medicine, двадцать пятое издание. Филадельфия, Пенсильвания: Эльзевир. С. 1458–1466. ISBN  978-1-4557-5017-7.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  12. ^ а б Келлерман, Рик Д., доктор медицины; Бопе, Эдвард Т., доктор медицины (2018). Текущая терапия Конна 2018. Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier, Inc., стр. 336–345. ISBN  978-0-323-52769-9.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  13. ^ Bisdee JT. Джеймс WPT. Калориметрия всего тела при менструальном цикле. Нью-Йорк: Четвертая международная конференция по ожирению, 1983; 52 (тезисы).
  14. ^ Уэбб П. Уровни энергообмена у женщин после овуляции. Физиолог 1981; 24: 43 (тезисы)
  15. ^ Кертис, Викки; Генри, К. Дж. К .; Береза, Э .; Гусейн-Чуэири, А. (1996). «Внутрииндивидуальные вариации уровня основного обмена у женщин: влияние менструального цикла». Американский журнал биологии человека. 8 (5): 631–639. Дои:10.1002 / (SICI) 1520-6300 (1996) 8: 5 <631 :: AID-AJHB8> 3.0.CO; 2-Y. ISSN  1520-6300. PMID  28561339.
  16. ^ Aschoff, J .; Поль, Х. (июль 1970 г.). «Ритмические вариации энергетического обмена». Слушания Федерации. 29 (4): 1541–1552. ISSN  0014-9446. PMID  5459903.
  17. ^ Уэбб, Пол (1986). «24-часовой расход энергии и менструальный цикл» (PDF). Американский журнал клинического питания. 44 (5): 614–619. Дои:10.1093 / ajcn / 44.5.614. PMID  3766447 - через AJCN.
  18. ^ Хемалата, Шашикала (апрель 2011 г.). «Скорость основного обмена, стресс и разные фазы менструального цикла». Журнал RGUHS Медицинские науки. 1.
  19. ^ а б Харрис Дж, Бенедикт Ф (1918). «Биометрическое исследование базального метаболизма человека». PNAS. 4 (12): 370–373. Bibcode:1918ПНАС .... 4..370Н. Дои:10.1073 / pnas.4.12.370. ЧВК  1091498. PMID  16576330.
  20. ^ Роза AM, Шизгал HM (1984). «Переоценка уравнения Харриса Бенедикта: потребность в энергии в покое и масса клеток тела» (PDF). Американский журнал клинического питания. 40 (1): 168–182. Дои:10.1093 / ajcn / 40.1.168. PMID  6741850.[постоянная мертвая ссылка ]
  21. ^ Мюллер Б., Мерк С., Бюрги Ю., Дием П. (2001). «Расчет основного обмена при тяжелом и патологическом ожирении». Праксис. 90 (45): 1955–63. PMID  11817239.
  22. ^ Миффлин, доктор медицины, Сент-Джор, С.Т., Хилл, Лос-Анджелес, Скотт Б.Дж., Догерти, С.А., Ко-Йо (1990). «Новое уравнение для прогнозирования расхода энергии в состоянии покоя у здоровых людей». Американский журнал клинического питания. 51 (2): 241–247. Дои:10.1093 / ajcn / 51.2.241. PMID  2305711.
  23. ^ Франкенфилд Д., Рот-Юси Л., Compher C (2005). «Сравнение прогнозных уравнений для скорости метаболизма в состоянии покоя у здоровых, не страдающих ожирением взрослых и взрослых с ожирением: систематический обзор». Журнал Американской диетической ассоциации. 105 (5): 775–789. Дои:10.1016 / j.jada.2005.02.005. PMID  15883556.
  24. ^ МакАрдл В. (2006). Основы физиологии упражнений. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 266. ISBN  9780495014836.
  25. ^ Данфорд М (2007). Питание для спорта и физических упражнений. Брукс / Коул. п. 57. ISBN  9780781749916.
  26. ^ Джонстон А.М., Мерисон С.Д., Дункан Дж.С., Рэнс К.А., Спикман Дж. Р., Ко Й.О. (2005). «Факторы, влияющие на изменение основной скорости обмена веществ, включают массу без жира, массу жира, возраст и циркулирующий тироксин, но не пол, циркулирующий лептин или трийодтиронин». Американский журнал клинического питания. 82 (5): 941–948. Дои:10.1093 / ajcn / 82.5.941. PMID  16280423.
  27. ^ а б Speakman JR, Król E, Johnson MS (2004). «Функциональное значение индивидуальных изменений в скорости основного обмена». Физиологическая и биохимическая зоология. 77 (6): 900–915. Дои:10.1086/427059. PMID  15674765. S2CID  13692000.
  28. ^ Дурнин, JVGA (1981). «Скорость основного обмена у человека». Отчет в ФАО / ВОЗ / УООН. Рим: ФАО.
  29. ^ Макардл, Уильям Д. (1986). Физиология упражнений (2-е изд.). Филадельфия: Леа и Фебидже.[страница нужна ]
  30. ^ Лиза Гордон-Дэвис (2004). Справочник индустрии гостеприимства по питанию и планированию меню. Юта и Компания ООО с. 112. ISBN  978-0-7021-5578-9.
  31. ^ Брудер, CE; Burrhus, KA; Сваневик, Л.С.; Уилмор, JH (1992). «Влияние аэробной подготовки на скорость метаболизма в состоянии покоя». Американский журнал клинического питания. 55 (4): 795–801. Дои:10.1093 / ajcn / 55.4.795. PMID  1550061.
  32. ^ Смит, Д.А.; Доллман, Дж; Холка, RT; Бринкман, М; Кивз, JP; Кларк, Д.Г. (1997). «Взаимосвязь между максимальной аэробной мощностью и скоростью метаболизма в состоянии покоя у молодых взрослых женщин». Журнал прикладной физиологии. 82 (1): 156–63. Дои:10.1152 / jappl.1997.82.1.156. PMID  9029211. S2CID  39769617.
  33. ^ а б c Швингшакл Л., Диас С., Штрассер Б., Хоффманн Г. (2013). «Влияние различных тренировок на антропометрические и метаболические характеристики субъектов с избыточным весом / ожирением: систематический обзор и сетевой метаанализ». PLOS ONE. 8 (12): e82853. Дои:10.1371 / journal.pone.0082853. ЧВК  3866267. PMID  24358230.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  34. ^ [1]
  35. ^ Равуссин, Э; Lillioja, S; Кристин, L; Богардус, К; Богардус, С. (1986). «Детерминанты суточных затрат энергии человека. Методы и результаты с использованием дыхательной камеры». Журнал клинических исследований. 78 (6): 1568–1578. Дои:10.1172 / JCI112749. ЧВК  423919. PMID  3782471.
  36. ^ Кэмпбелл, Вт; Крым, М; Янг, В; Эванс, В. (1994). «Повышенные потребности в энергии и изменения в составе тела при тренировках с отягощениями у пожилых людей». Американский журнал клинического питания. 60 (2): 167–175. Дои:10.1093 / ajcn / 60.2.167. PMID  8030593.
  37. ^ Pratley, R; Никлас, B; Рубин, М; Миллер, Дж; Смит, А; Смит, М; Херли, B; Гольдберг, А (1994). «Силовые тренировки повышают уровень метаболизма в покое и уровень норадреналина у здоровых мужчин от 50 до 65 лет». Журнал прикладной физиологии. 76 (1): 133–137. Дои:10.1152 / jappl.1994.76.1.133. PMID  8175496.
  38. ^ Микель, Хайме; Lundgren, Paul R .; Bensch, Klaus G .; Атлан, Анри (1976). "Влияние температуры на жизнь размах, жизнеспособность и тонкая структура Drosophila melanogaster ». Механизмы старения и развития. 5 (5): 347–70. Дои:10.1016/0047-6374(76)90034-8. PMID  823384. S2CID  1744552.
  39. ^ Ragland, S.S .; Сохал, Р. (1975). «Температура окружающей среды, физическая активность и старение домашней мухи Musca domestica». Экспериментальная геронтология. 10 (5): 279–89. Дои:10.1016/0531-5565(75)90005-4. PMID  1204688. S2CID  36903433.
  40. ^ Хульберт А.Дж., Памплона Р., Баффенштейн Р., Баттемер В.А. (октябрь 2007 г.). «Жизнь и смерть: скорость обмена веществ, состав мембран и продолжительность жизни животных». Physiol. Rev. 87 (4): 1175–213. Дои:10.1152 / Physrev.00047.2006. PMID  17928583.
  41. ^ Ольшанский, SJ; Ротанг, SI (2005). «Что определяет долголетие: скорость метаболизма или стабильность?». Открытие медицины. 5 (28): 359–62. PMID  20704872.
  42. ^ Агиланиу, Х. (2005). «Метаболизм, синтез убихинона и долголетие». Гены и развитие. 19 (20): 2399–406. Дои:10.1101 / gad.1366505. PMID  16230529.
  43. ^ Atzmon, G .; Barzilai, N .; Surks, M. I .; Габриэли, И. (2009). «Генетическая предрасположенность к повышенному уровню тиротропина в сыворотке крови связана с исключительным долголетием». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 94 (12): 4768–75. Дои:10.1210 / jc.2009-0808. ЧВК  2795660. PMID  19837933. Сложить резюме – Рейтер (13 июня 2009 г.).[ненадежный медицинский источник? ]
  44. ^ Спикмен, младший; Селман, К; McLaren, JS; Харпер, EJ (2002). «Быстро жить, когда умереть? Связь между старением и энергией». Журнал питания. 132 (6 Прил. 2): 1583S – 97S. Дои:10.1093 / jn / 132.6.1583S. PMID  12042467.
  45. ^ Grattan BJ Jr; Коннолли-Шунен Дж. (2012). «Решение проблемы рецидивов потери веса: клинический акцент на скорости метаболизма и психологических аспектах ожирения». ISRN ожирение. 2012: 567530. Дои:10.5402/2012/567530. ЧВК  3914266. PMID  24527265.
  46. ^ Уитмен, Стейси "Правда о метаболизме." Форма. Сентябрь 2003 г. В архиве 2011-04-23 на Wayback Machine

дальнейшее чтение

внешняя ссылка