Energetická spotřeba
Měření energetické spotřeby
Měření bazálního metabolismu
V klinické praxi se bazální metabolismus (BM) stanovuje s dostatečnou přesností dvěma po sobě následujícími měřeními spotřeby kyslíku po dobu 6 minut. Ta je následně korigována na standardní podmínky (teplotu a barometrický tlak). Průměrná spotřeba se vynásobí 10 a tím se získá průměrná hodinová spotřeba kyslíku a následně se vynásobí koeficientem 20,19 kJ, což je teplo vytvořené 1 litrem spotřebovaného kyslíku (energetický ekvivalent vztažený na běžnou potravu). Vypočítaná hodnota udává energii uvolněnou v těle vyšetřované osoby za 1 hodinu (celková energetická přeměna). Nakonec se hodnota podělí plochou tělesného povrchu.
Uvedených 20,19 kJ je množství energie uvolněné při oxidaci směsi živin přibližně v poměru 15 % bílkovin + 60 % sacharidů + 25 % tuků.
Pro měření bazálního metabolismu je potřeba dodržet několik základních podmínek. Vyšetřovaná osoba musí být na lačno, nejméně 12 hodin před měřením nesmí jíst. Musí být v duševním a fyzickém uvolnění, zejména před vlastním měřením. Obyčejně je nutná nejméně půl hodiny před měřením poloha v klidu a vleže. Při vlastním testu je nutná poloha vleže, bdící stav a okolní teplota musí být v rozmezí 20 až 25°C. Pokud se měření provádí za odlišných podmínek, získávají se hodnoty o 10 až 15 % vyšší a pak již nelze mluvit o bazálním metabolismu, ale o klidovém metabolismu (zejména se to týká nedodržení doby lačnění).
Faktory ovlivňující bazální metabolismus
U osob menšího vzrůstu je hodnota BM vztažená na 1 m2 plochy těla obvykle vyšší, než u osob vyššího vzrůstu. Jinak je ale BM různých osob vztažený na jednotku plochy těla pozoruhodně konstantní. U novorozenců je BM nízký. Maxima dosahuje kolem 5. roku a pak pomalu klesá až do stáří. Pouze v předpubertálním období dojde k mírnému vzestupu. Ženy mají normálně nižší BM než muži. Ve věku mezi 5. a 17. rokem života klesá u žen BM rychleji, než u mužů. Co se týče okolního prostředí, v prostředí s vyšší teplotou je BM nižší. Poměrně velké rozdíly byly nalezeny v případě posuzování BM podle rasy. Zatímco Asiaté mají obvykle BM na spodní hranici průměrných hodnot (podle pohlaví a věku), národy žijící v severských oblastech (např. Eskymáci) mají hodnoty až o třetinu vyšší, než je průměr.
BM se snižuje při hladovění nebo při podvýživě. Velký vliv na BM má zdravotní stav. Infekční a horečnaté stavy poměrně výrazně zvyšují hodnotu BM. Uvádí se, že zvýšení tělesné teploty o 1°C zvýší hodnotu BM průměrně asi o 12%. Také nemoci spojené se zvýšenou buněčnou aktivitou zvyšují produkci tepla. Proto onemocnění typu leukémie, některé typy anémií, při srdeční vadě a hypertenzi zvyšují hodnotu BM.
Ke zvyšování BM dochází také při podávání některých hormonů. Jeden z klíčových hormonů je tyroxin, a proto existuje přímá souvislost s onemocněním štítné žlázy. BM je při hypothyreoidismu snížen (až o -30 až -60%), naopak při hyperthyreoidismu je zvýšen (o +50 až +75%). Změny BM se zaznamenávají také při onemocnění adenohypofýzy. Druhým hormonem, který má výrazný vliv na BM je adrenalin. Účinek adrenalinu nastupuje velice rychle, ale má krátký účinek. Nádory dřeně nadledvinek působí zvýšení BM. Při nedostatečnosti kůry nadledvin (Addisonova nemoc) je bazální metabolismus snížen, kdežto nádory této tkáně a Cushingova choroba někdy BM mírně urychlují.
Výpočet bazálního metabolismu ze spotřeby kyslíku
Skutečná hodnota BM se vyjadřuje jako kladná nebo záporná odchylka od normálních tabulkových hodnot. Například pro muže ve věku 35 let, vysokého 170 cm a vážícího 70 kg byla stanovena průměrná spotřeba kyslíku (průměr ze dvou šestiminutových měření) 1,2 litrů (po korekci na tlak 101 325 Pa a teplotu 0°C).
Normální BM by měl být podle Du Boisových standardů 165,3 kJ /m2 /hod. Skutečný je nižší a uvádí se jako -18,57 (vypočítá se podle vzorce 100 x (165,3 - 134,6)/165,3 = 18,57 %). BM mezi -15 až +20% je považovaný za normální.
Měření energetické spotřeby
Energetická spotřeba se mění v závislosti na tělesné aktivitě. K největšímu vzestupu dochází během intenzivní fyzické práce nebo sportování. Tehdy může stoupnout na 6 až 8 násobek BM. Má-li se například snížit váha, musí se především snížit nadbytečný přívod energie (tedy kalorií). K úbytku na váze nemůže nikdy dojít, pokud by příjem energie převyšoval její výdej. Prostředkem ke snížení váhy je tělesná aktivita. Pokud je současně vhodně kombinována s omezením kalorického příjmu, dochází ke kýženému snižování váhy.
Za velmi lehkou činnost lze považovat práci vsedě, řízení auta, práci v laboratoři nebo v kanceláři, práci na počítači, domácí kuchyňské práce apod. Mezi lehké činnosti lze zařadit chůzi po rovině rychlostí cca 4 až 5 km/hodinu, domácí práce jako žehlení, praní, drobný nákup, prodejní činnost, elektrikářské, dřevařské a zámečnické práce. Do průměrných činností lze zařadit chůzi rychlostí 5,5 až 6,5 km/hodinu po rovině, chůzi rychlostí cca 4 km/hodinu po nerovném terénu, zednické práce, polní a zahradní práce, velký nákup, lyžování, tenis, jízdu na kole, tanec. Jen pro doplnění, mezi těžkou činnost se zařazují např. chůze s nákladem do kopce, zemní práce s ručním nářadím (krumpáč, lopata), košíková, házená, fotbal, hokej, plavání apod.
Ve spánku není větší rozdíl mezi energetickým výdejem u mužů a žen, pokud se vztáhne na 1 kg hmotnosti těla za hodinu. Jakmile se však začne vyvíjet jakákoliv běžná činnost, hodnota energetického výdeje vztažená na 1 kg hmotnosti za hodinu u mužů roste rychleji, než u žen. Při fyzicky náročných činnostech se opět hodnoty u mužů a žen k sobě přibližují. Měření při intenzívních zátěžích jsou však obvykle zkreslená, protože u žen často nastupuje efekt únavy mnohem dříve. Zejména je důležité, aby se co nejméně do měření promítnul efekt přehřátí organismu, protože existují určité odchylky v průběhu ochlazování těla odparem vody mezi muži a ženami.
Metabolický ekvivalent kyslíku
Z přibližně 5 l arteriální krve, které každou minutu srdce přečerpá do velkého krevního oběhu, přestoupí do tkání asi 250 ml kyslíku za minutu (tj. asi 25 % kyslíku). V přepočtu na celý den to představuje množství asi 360 l kyslíku, který tkáně využijí pro oxidaci živin. V přepočtu na tělesnou hmotnost činí spotřeba kyslíku asi 3,5 ml/kg/min. Tato hodnota se označuje jako metabolický ekvivalent kyslíku. Spotřeba 250 ml kyslíku/min zajišťuje klidový metabolický obrat asi 5 kJ/min (0,25 x 20,19), tj. přibližně 7270 kJ/den.
Specifickodynamický účinek
V těle se vytváří vyšší teplo, než by odpovídalo spalnému teplu pro danou živinu. Ovšem toto tvrzení zdánlivě zavání přinejmenším rozporem se zákonem o zachování energie. Je-li například metabolizováno 25 g bílkovin (což odpovídá energii 430 kJ), tělo nevytvoří uvedených 430 kJ, ale zhruba 560 kJ. Rozdíl 130 kJ je výsledek specifickodynamického účinku bílkovin. Při požití tuků s obsahem energie 430 kJ se uvolní v těle zhruba 486 kJ a při požití cukrů s obsahem energie 430 kJ se vyprodukuje asi 452 kJ tepla. Původ tohoto navíc vyprodukovaného tepla je přičítán aktivitě tkání, které příslušnou živinu metabolizují.
Specifickodynamický účinek (SDÚ) jednotlivé živiny se ale projeví podle uvedených příkladů jen za podmínky, že bude tato živina konzumována samostatně. Jakmile je konzumována směs živin, specifickodynamický účinek dosahuje zcela jiných hodnot. Forbes uvádí, že konzumace samostatného hovězího masa vykázal SDÚ 32 %, samotná glukóza 20 % a samotné vepřové sádlo 16 %. Jakmile se však zkombinovala glukóza s bílkovinami, SDÚ byl o 12,5 % nižší, než součet individuálních účinků. Pokud potrava obsahuje všechny tři živiny současně, SDÚ byl o 22 % nižší, než součet individuálních hodnot. Směs glukózy a sádla dávala SDÚ o 35 % nižší a směs bílkovin a sádla o 54 % nižší, než byla hodnota vypočítaná z podílu jednotlivých živin. Z uvedených čísel je patrné, že tuk snižuje SDÚ nejvíce ze všech živin, má tedy na výsledný SDÚ nejvyšší účinek (údaje převzaty z H10).
Na základě uvedených sledování bylo navrženo doporučení, aby se k celkové denní kalorické potřebě přičetlo 10 % na pokrytí SDÚ. Jedná se o energii potřebnou na pokrytí chemické práce spojené s příjmem a trávením potravy. Pokud však potrava obsahuje větší podíl tuků, je vhodnější přičíst jen asi 6 až 7 %. Někteří autoři naopak doporučují přičíst až 15 %. Tato hodnota se však jeví ve světle měření z poslední doby jako nadhodnocená.
Související články
Bazální metabolismus - rejstřík
Specifickodynamický účinek - rejstřík
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.