Основной обмен энергии, понятие о кислородном долге и МПК

В зависимости от активности организма и воздействий на него внешней среды различают три уровня энергетического обмена:

1. основной обмен,

2. обмен состоянии относительного покоя,

3. энерготраты при физической работе.

Интенсивность обменных процессов зависит от многих факторов. Поэтому для сравнения энергетических затрат у разных людей и у одного и того же человека в разное время была введена условная стандартная величина - основной обмен.

Основной обмен - это минимальные для бодрствующего организма затраты энергии, определенные в строгих стандартных условиях:

- в положении лежа, при полном мышечном и эмоциональном покое (т. к. мышечное и эмоциональное напряжение значительно повышают энерготраты);

- натощак, т.е. спустя 14-16 часов после последнего приема пищи (чтобы исключить специфическое динамическое действие пищи);

- при температуре комфорта - 18-20 градусов тепла (температура выше или ниже этих цифр может значительно изменить - увеличить или уменьшить - энерготраты);

- при исключении в течение трех суток перед исследованием приема белковой пищи.

У взрослого человека весом 70 кг основной об­мен в сутки оставляет около 1700 ккал. Из этой величины 25% идет на работу вегетативных систем (сердце, почки и др.) 75% — на деятельность всех остальных клеток и тканей организма. У здоровых людей основной обмен может колебаться в пределах ±15%. У жен­щин он на 5% ниже, чем у мужчин. Основной обмен зависит главным образом от величины поверхности тела и возраста. Чем отно­сительно больше поверхность тела, тем больше основной обмен. Поэтому его величину принято выражать в ккал на 1 м² поверхности тела в 1 час.

С возрастом в связи с понижением интенсивности внут­риклеточных окислительных процессов основной обмен понижается. Дети до 5 лет расходуют в состоянии основного обмена 50—55 ккал на 1м² в 1 час, подростки — 42 ккал, взрослые — около 37 ккал, лица пожилого возраста — около 34 ккал.

На величину основного обмена влияют уровень двигательной активности организма и особенности питания. Например, при одинаковой поверхности тела обмен веществ у диких животных выше, чем у домашних. Если животное помещено в маленькую клетку, ограничивающую его движения, основной обмен понижается. Дли­тельное голодание организма также ведет к снижению основного обмена.

Таким образом, основной обмен поддерживается на одном уровне только при постоянных условиях жизнедеятельности. При изменении этих условий он становится иным

Основной обмен в организме регулируется нервной системой и гормонами. Роль нервной системы подтверждена опытами с введе­нием животному кураре. Этот яд парализует окончания двигатель­ных нервов в мышцах. В результате в них уменьшается интенсив­ность окислительных процессов, что ведет к снижению основного обмена.

На основной обмен влияют гормоны щитовидной железы и ги­пофиза. При усилении функции щитовидной железы величина его повышается, при ослаблении понижается.

Спортивная тренировка, экономизируя окислительные процессы в организме, в большинстве случаев ведет к снижению основного обмена. Наиболее ярко это проявляется у спортсменов-стайеров.

Энерготраты в состоянии относительного покоя превышают ве­личину основного обмена. Это обусловлено влиянием на обмен пи­щеварительных процессов, терморегуляцией и энерготратами на поддержание позы тела.

Увеличение расхода энергии после приема пищи обусловлено работой гладких мышц пищеварительных органов и деятельностью пищеварительных желез. Процессы всасывания питательных ве­ществ и их усвоение также требуют дополнительных энергетиче­ских трат. Повышение обмена энергии под влиянием приема пищи зависит от ее состава и количества. Наиболее резкие сдвиги вызывает переваривание белковой пищи. Расход энергии при этом возрастает на 20—30%. Переваривание жира сопровождается увели­чением энерготрат на 7%, углеводов — на 4—5%. Повышение энер­гетического обмена под влиянием приема пищи может продолжать­ся 5—6 час и более.

Поддержание постоянства температуры тела (вне зоны комфор­та) требует значительных энерготрат. Например, при низкой тем­пературе окружающей среды окислительные процессы могут в 3— 4 раза превышать уровень основного обмена.

Поддержание позы тела обусловлено повышением тонуса опреде­ленных мышечных групп. Это ведет к увеличению энерготрат. Они особенно нарастают при необходимости сохранять неудобную или непривычную для человека позу.

Энерготраты в состоянии относительного покоя могут быть рез­ко увеличенными в связи с восстановительными процессами после выполнения работы. Это обусловлено химическими реакциями в мышцах, главным образом окислением молочной кислоты.

Уровень энергетического обмена в состоянии относительного по­коя может изменяться под влиянием условнорефлекторных раздражителей. Любой из них после нескольких сочетаний с безусловно-рефлекторными изменениями обмена веществ может стать сигналом, вызывающим такие же сдвиги обмена. Например, производствен­ный шум вызывает увеличение расхода энергии даже у рабочих, находящихся в другом помещении и не занятых работой. Расход энергии еще больше увеличивается в помещении цеха при наблюде­нии за работой своей бригады. У спортсменов расход энергии повы­шается в предстартовом периоде. Такое условнорефлекторное повышение обмена веществ имеет большое значение для подготовки к предстоящей деятельности.

На основании многочисленных экспериментальных исследований основного обмена у здоровых людей разного пола, веса тела, роста и возраста статистическим путем были составлены таблицы, по которым можно рассчитать величину основного обмена, которая должна быть у данного человека в соответствии с его полом, возрастом, весом тела и ростом. Затем у этого же человека одним из методов калориметрии определяют величину истинного основного обмена и сравнивают эти величины.

Величина основного обмена зависит от многих факторов, но особенно сильно она изменяется при некоторых эндокринных заболеваниях. Например, резкое повышение величины основного обмена наблюдается при гиперфункции щитовидной железы, а при гипофункции этой железы, он понижен. К снижению величины основного обмена приводит недостаточность функции гипофиза и половых желез.

МЫШЕЧНАЯ РАБОТА существенно изменяет интенсивность обмена, он может иногда увеличиваться в 20 раз по сравнению с уровнем ос­новного обмена (ОО).

При этом увеличивается и ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА - объем утилизируемого организмом кислорода в единицу времени.

Если в условиях покоя в условиях покоя потребление кислорода равно 0,2 - 0,4 л/мин, то при работе оно увеличивается в несколь­ко раз, и при критических мощностях может достигать своего макси­мума - достигая индивидуального "кислородного потолка" - т.н. максимального потребления кислорода (МПК).

МПК - это наибольшее количество кислорода, которое организм в состоянии утилизировать во время интенсивной мышечной работы.

Величина МПК характеризует аэробную мощность - способность расходовать энергию на мышечную работу за счет аэробных процес­сов. Уровень МПК у данного лица зависит от его физического разви­тия, обусловленного как врожденными факторами, так и условиями жизни. МПК увеличивается под влиянием систематической физической тренировки и уменьшается при "сидячем" образе жизни. Поскольку МПК зависит от размеров (массы) тела, для различных сопоставлений удобно относить результаты измерений этого показателя к массе те­ла и выражать их в миллилитрах потребления кислорода в минуту на 1 кг массы тела.

В практике, в процессе тренировки иногда важно знать на ка­ком аэробном уровне производится та или иная работа, допустим в % от МПК. Для этого можно использовать определенную взаимосвязь уровня аэробной производительности и частоты сердечных сокраще­ний. Зная уровень ЧСС, можно приблизительно предсказать и уровень развертывания аробного механизма (табл. 3).

Потребление кислорода при физической нагрузке не отражает общего расхода энергии. При начале работы, а на нее требуется оп­ределенное количество энергии, потребление кислорода не сразу удовлетворяет эту потребность. Со временем устанавливается стаци­онарное состояние, при котором потребность в кислороде удовлетво­ряется его притоком.

Разность между потребностью в кислороде и его потреблением составляет энергию, получаемую в результате анаэробного распада, и называется КИСЛОРОДНОМ ДОЛГОМ.

После окончания работы потребление кислорода остается еще некоторое время несколько более высоким по сравнению с уровнем покоя и медленно возвращается к этому уровню. Принято говорить, что в это время происходит оплата кислородного долга.

Таблица 3