BILANS ENERGETYCZNY CZŁOWIEKA. Prof. Dr hab. Janusz Stanisław KELLER

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "BILANS ENERGETYCZNY CZŁOWIEKA. Prof. Dr hab. Janusz Stanisław KELLER"

Maksymilian Mikołajczyk
7 lat temu
Przeglądów:

1 BILANS ENERGETYCZNY CZŁOWIEKA Prof. Dr hab. Janusz Stanisław KELLER

2 TRZY ZASADNICZE NIEPOROZUMIENIA I. Bilans energetyczny =//= bilans ciepła II. W procesach uwalniających energię uwalniają się: energia cieplna, oraz energia swobodna, a także następuje wzrost entropii (stopnia nieuporządkowania cząsteczek). Procesy zużywające energię wykorzystują (przetwarzają) jedynie energię swobodną, a nie potrafią wykorzystywać (przetwarzać) energii cieplnej, ani entropii. III. Bilans ciepła =//= bilans tłuszczu.

4 Procesy dostarczające energii (schemat gospodarowania energią swobodną) I. Wszelkie procesy rozpadu wiązań chemicznych [ utlenianie głównie (ale nie tylko) kwasów tłuszczowych, glukozy, szkieletów aminokwasów, alkoholi ]: relatywnie szeroki, czyli mniej korzystny stosunek energii cieplnej do swobodnej II. Synteza ATP magazynowanie energii swobodnej III. Rozpad ATP sprzężony z procesami zużywającymi energię: relatywnie węższy, czyli bardziej korzystny stosunek uwalnianej energii cieplnej do swobodnej oraz możliwość bardziej precyzyjnego dawkowania energii swobodnej

5 III. Rozpad ATP sprzężony z procesami zużywającymi energię:

6 Procesy zużywające energię Skurcze mięśni (izotoniczne i izometryczne) {przetwarzanie energii swobodnej w energię mechaniczną} Synteza wiązań chemicznych Transport aktywny przez błony biologiczne {wchłanianie w jelicie cienkim, wchłanianie zwrotne w nerkach} Przewodzenie impulsów w układzie nerwowym (głównie ośrodkowym} Utrzymywanie stałej temperatury ciała

14 I. BILANS ENERGII CIEPLNEJ I.1. Wydatki energetyczne człowieka A. Podstawowa przemiana energii B. Termogeneza indukowana pożywieniem C. Energetyczny koszt aktywności ruchowej

15 A. Podstawowa przemiana energii (basal metabolic rate BMR) Jest to tempo metabolizmu, czyli tempo uwalniania energii cieplnej w organizmie wynikające z sumy procesów utleniania komórkowego, mierzone w warunkach wystandaryzowanych: a-1/ na czczo (rano, bez śniadania), a-2/ jeżeli po 3-4 godz. po niewielkim posiłku, to jest to spoczynkowa (resting) przemiana energii RMR, b/ w spokoju fizycznym i psychicznym, c/ w strefie cieplnej obojętnej (20-25ºC).

19 BMR jako funkcja płci, wieku i masy ciała (MJ/24 godz.) Mężczyźni: lat BMR = 0,074 x W + 2,754 +/- 0, lat BMR = 0,063 x W + 2,896 +/- 1, lat BMR = 0,048 x W + 3,653 +/- 1, lat BMR = 0,050 x W + 2,930 +/- N/O 75 lat BMR = 0,035 x W + 3,343 +/- N/O Kobiety: lat BMR = 0,056 x W + 2,898 +/- 0, lat BMR = 0,062 x W + 2,036 +/- 1, lat BMR = 0,034 x W + 3,538 +/- 0, lat BMR = 0,039 x W + 2,875 +/- N/O 75 lat BMR = 0,041 x W + 2,610 +/- N/O

20 SPOCZYNKOWE TEMPO METABOLIZMU U MĘŻCZYZN I KOBIET ZMIERZONE W 1979 r PRZEZ G.THORBEK

21 Istnieją wyniki szeregu badań świadczące, że BMR nie zależy od stopnia otłuszczenia ciała; wiąże się to z faktem, że tempo metabolizmu wyizolowanej tkanki tłuszczowej (określane w warunkach in vitro) jest większe od tempa metabolizmu tkanki mięśniowej pozostającej w spoczynku. Istnieją też wyniki innych wiarygodnych badań, świadczące, że BMR nie zależy od płci badanych osób, jeżeli inne parametry (wiek i masa ciała) są wyrównane.

22 DOBOWA PRODUKCJA CIEPŁA U LUDZI SZCZUPŁYCH I OTYŁYCH

23 Zmienność indywidualna (średnia arytmetyczna + 2 odchylenia standardowe) Przykład: mężczyzna 40-letni o masie ciała 70 kg BMR = 7,01 +/- 0,94 MJ/24 godz. granice zmienności: od 5,13 MJ/24 godz. do 8,89 MJ/24 godz. różnica 3,76 stanowi 73 % wartości niższej. Gdyby przyjąć, że odch. stand. stanowi tylko 10% średniej, to granice zmienności wynosiłyby od 7,1-1,4 = 5,6 do 8,4 MJ/24 godz. a różnica 2,8 MJ/24 godz. stanowiłaby 50% niższej wartości.

24 Skutki niedokładnego oszacowania BMR Przeszacowanie wartości BMR o około 3 MJ i związane z tym skumulowanie skutków spożywania codziennie zwiększonej o 3 MJ wartości energetycznej diety dobowej może spowodować u dorosłego człowieka odłożenie w okresie 1 roku około 15 kg tłuszczu zapasowego.

25 II. Termogeneza indukowana pożywieniem (dietary induced thermogenesis DIT) Jest to wzrost tempa metabolizmu występujący po spożyciu jakiegokolwiek posiłku (nawet po wypiciu szklanki wody) i składający się z dwóch części: 1/ obligatoryjnej, zależnej od wielkości posiłku i tempa spożywania go, a niezależnej od składu posiłku, oraz 2/ fakultatywnej, zależnej od wielkości i składu posiłku.

26 Termogeneza obligatoryjna wynika z samego pobudzenia organizmu związanego z pobraniem i trawieniem posiłku i trwa od kilku do kilkudziesięciu minut. Termogeneza fakultatywna jest związana z zagospodarowywaniem w organizmie strawionych i wchłoniętych składników pokarmowych i trwa od 3 do 5 godzin; po spożyciu samego białka wynosi ona około 25 % wartości energetycznej tego białka; po spożyciu węglowodanów od 2 % do 5 % ich wartości energetycznej; po spożyciu tłuszczu 2-4 % jego wartości energetycznej

27 Energetyczny koszt aktywności ruchowej (EKAR) Tempo metabolizmu samych mięśni może wzrosnąć w krótkim okresie czasu nawet 12-krotnie, ale w okresie całej doby EKAR całego organizmu może stanowić od 30 % do 80 % BMR. EKAR jest funkcją przede wszystkim masy ciała i prędkości ruchu, ale zależy też od temperatury otoczenia (maleje wraz z jej wzrostem) oraz od składu spożytej ostatnio diety (rośnie wraz ze wzrostem udziału w niej białka).

28 JEDEN ZE WZORÓW NA KOSZT ENERGETYCZNY RUCHU

29 Szacowanie sumy wydatków energetycznych Dietetyk oblicza ze wzorów lub tabel jedynie wartość BMR i tu może pomylić się o %. DIT oraz EKAR są szacowane arbitralnie na podstawie wywiadu, według uznania dietetyka, z bliżej nieokreślonym, ale dużym błędem. Taki szacunek w sumie nie ma praktycznego znaczenia.

30 Energia cieplna pożywienia uwalniana w organizmie człowieka

31 ENERGIA BRUTTO POŻYWIENIA

32 ENERGIA POZORNIE STRAWNA POŻYWIENIA

33 PRZECIĘTNA STRAWNOŚĆ POSZCZEGÓLNYCH SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH OZNACZONA U 3 OSÓB W 50 BADANIACH PRZEPROWADZONYCH W USA W LATACH PRZEZ ATWATERA, BENEDICTA I BRYANTA : BIAŁKA 92 % TŁUSZCZE 95 % WĘGLOWODANY 98 %

34 ENERGIA METABOLICZNA POŻYWIENIA JEST TO MAKSYMALNA ILOŚĆ ENERGII CIEPLNEJ JAKA MOŻE WYZWOLIĆ SIĘ W ORGANIZMIE W PROCESACH UTLENIANIA SKŁADNIKÓW POKARMOWYCH WCHŁONIĘTYCH Z PRZEWODU POKARMOWEGO PO SPOŻYCIU BADANEGO POŻYWIENIA. WEDŁUG ATWATERA WARTOŚCI TE WYNOSZĄ: BIAŁKA: 2,90 4,35 kcal/g lub 12,13 18,2 kj/g TŁUSZCZE: 8,35 9,00 kcal/g lub 34,94 37,66 kj/g WĘGLOWODANY: 3,6 4,1 kcal/g lub 15,1 17,2 kj/g

35 ENERGIA METABOLICZNA JEST MIARĄ ENERGII CIEPLNEJ DOSTARCZONEJ DO ORGANIZMU A ENERGIA NETTO JEST MIARĄ ENERGII CIEPLNEJ WYKORZYSTANEJ PRZEZ ORGANIZM

36 ENERGIA NETTO POŻYWIENIA JEST TO MIARA ENERGII CIEPLNEJ ZAWARTEJ W SPOŻYTYM I STRAWIONYM POŻYWIENIU ZATRZYMANEJ W ORGANIZMIE W BIAŁKACH, TŁUSZCZU I GLIKOGENIE ODŁOŻONYCH W TKANKACH W PROCESIE WZROSTU I ROZWOJU, CIĄŻY I LAKTACJI, BĄDŹ TEŻ OTYŁOŚCI, LUB TEŻ ZAMIENIONEJ W ENERGIĘ MECHANICZNĄ RÓŻNEGO RODZAJU SKURCZÓW MIĘŚNI.

37 WYKORZYSTANIE ENERGII METABOLICZNEJ

38 ASPEKT GENETYCZNY GENETYCZNIE UWARUNKOWANY JEST TEMPO METABOLIZMU PODSTAWOWEGO, CZYLI POZIOM PROCESÓW BYTOWYCH, NATOMIAST NIEMA ISTOTNYCH RÓŻNIC W WYDAJNOŚCI WYKORZYSTYWANIA PRZEZ ORGANIZM NADWYŻEK POŻYWIENIA, CZYLI TAK ZWANEJ CZĘŚCI PRODUKCYJNEJ DAWKI POKARMOWEJ.

39 POZIOM ŻYWIENIA A/ STOSUNEK CZĘŚCI PRODUKCYJNEJ DO BYTOWEJ (ENERGIA METABOLICZNA) W DOBOWEJ DAWCE POKARMOWEJ B/ STOSUNEK DAWKI POKARMOWEJ (ENERGIA METABOLICZNA) DO MASY CIAŁA CZŁOWIEKA

40 OPTYMALNY STOSUNEK ENERGII DO BIAŁKA W DIECIE W CZĘŚCI BYTOWEJ RELATYWNIE DUŻO ENERGII A MAŁO BIAŁKA W CZĘŚCI PRODUKCYJNEJ RELATYWNIE MNIEJ ENERGII A WIĘCEJ BIAŁKA WYPADKOWY STOSUNEK ENERGII DO BIAŁKA ZALEŻY OD POZIOMU ŻYWIENIA

41 WYKORZYSTANIE ENERGII METABOLICZNEJ POŻYWIENIA DO SYNTEZY TŁUSZCZU Z JAKIEJŚ OKREŚLONEJ ILOŚCI ENERGII METABOLICZNEJ ZAWARTEJ A/ W TŁUSZCZU ORGANIZM OSADZI W TKANCE TŁUSZCZOWEJ NAJWIĘCEJ TŁUSZCZU ZAPASOWEGO, B/ W WĘGLOWODANACH ORGANIZM OSADZI W TKANCE TŁUSZCZOWEJ MNIEJ TŁUSZCZU ZAPASOWEGO, C/ W BIAŁKU ORGANIZM OSADZI W TKANCE TŁUSZCZOWEJ NAJMNIEJ TŁUSZCZU ZAPASOWEGO

43 AKTYWNOŚĆ RUCHOWA

56 OTYŁOŚĆ

Podobne dokumenty

OPTYMALNY POZIOM SPOŻYCIA BIAŁKA ZALECANY CZŁOWIEKOWI JANUSZ KELLER STUDIUM PODYPLOMOWE 2011

OPTYMALNY POZIOM SPOŻYCIA BIAŁKA ZALECANY CZŁOWIEKOWI JANUSZ KELLER STUDIUM PODYPLOMOWE 2011 DLACZEGO DOROSŁY CZŁOWIEK (O STAŁEJ MASIE BIAŁKOWEJ CIAŁA) MUSI SPOŻYWAĆ BIAŁKO? NIEUSTAJĄCA WYMIANA BIAŁEK