Основной обмен.
Начало учению об основном обмене положили работы ученых Тартусского университета Биддера и Шмидта (Bidder and Schmidt, 1852). Основной обмен – минимальный уровень энергетических трат, необходимый для поддержания жизнедеятельности организма. Представление об основном обмене, как минимальном уровне энергетических трат организма предъявляет и ряд требований к условиям, в которых должен оцениваться данный показатель.
Условия, в которых должен оцениваться основной обмен:
· состояние полного физического и психического покоя (желательно в положении лежа);
· температура комфорта окружающей среды (18-20 градусов по Цельсию);
· спустя 10 – 12 часов после последнего приема пищи, чтобы избежать увеличения энергетического обмена, связанного с приемом пищи.
Факторы, влияющие на основной обмен.
Основной обмен зависит от возраста, роста, массы тела и половой принадлежности. Влияние возраста на основной обмен. Самый высокий основной обмен в пересчете на 1 кг. Массы тела у новорожденных (50-54 ккал/кг/сутки), самый низкий у пожилых людей (после 70 лет основной обмен составляет в среднем 30 ккал/кг/сутки). На постоянный уровень основной обмен выходит к моменту полового созревания к 12 – 14 годам и остается стабильным до 30-35 лет (около 40 ккал/кг/сутки). Влияние роста и массы тела на основной обмен. Между массой тела и основным обменом существует практически линейная, прямая зависимость – чем больше масса тела, тем больше уровень основного обмена. Однако, эта зависимость не абсолютна. При повышении массы тела за счет мышечной ткани указанная зависимость практически линейна, однако, если увеличение массы тела связано с увеличением количества жировой ткани эта зависимость приобретает нелинейный характер. Поскольку масса тела при прочих равных условиях зависит от роста (чем больше рост – тем больше масса тела), между ростом и основным обменом существует прямая зависимость – чем больше рост, тем больше основной обмен. Учитывая тот факт, что рост и масса тела влияют на общую площадь тела, М. Рубнер (M.Rubner) сформулировал закон, в соответствии с которым основной обмен зависит от площади тела: чем больше площадь тела, тем больше основной обмен. Однако, указанный закон практически перестает работать в условиях, когда температура окружающей среды равна температуре тела. Кроме того, неодинаковая волосистость кожи существенно изменяет теплообмен между организмом и окружающей средой и поэтому закон Рубнера в этих условиях также имеет ограничения. Влияние половой принадлежности на уровень основного обмена. У мужчин уровень основного обмена на 5-6% выше, чем у женщин. Это объясняется различным соотношением жировой и мышечной ткани на 1 кг массы тела, а также различным уровнем метаболизма в связи с различиями химической структуры половых гормонов и их физиологическими эффектами.
Для характеристики валового энергетического обмена используется понятие основного обмена и обмена при различных видах деятельности. Основной обмен характеризуется величиной энергетических трат в условиях полного мышечного покоя, в стандартных условиях (при комфортной температуре среды, спустя 12 — 16 ч после приема пищи, в положении лежа). Расход энергии в этих условиях составляет 4,2 кДж в 1 ч на 1 кг массы тела.
Незначительные отклонения от этих условий приводят к изменению уровня обмена. После приема пищи происходит увеличение обмена в результате ее специфически динамического действия. Наиболее резкое повышение обмена (на 20 — 30%) происходит при потреблении белковой пищи. Смешанная углеводная я жировая пища вызывает повышение обмена на 10 — 15%. Повышение температуры тела на ГС вызывает увеличение обмена в среднем на 5%.
Величина теплоотдачи тесно связана с площадью поверхности тела (правило поверхности Рубнера). Поэтому расход энергии в условиях основного обмена на единицу поверхности у разных видов животных имеет значительно меньший разброс, чем на единицу массы тела. Так, у мыши, собаки и лошади относительные величины основного обмена составляют 4989, 4363 и 3944 кДж/м2 в сутки. При расчете на 1 кг массы тела удельные энерготраты у мыши составляют 2746, у собаки — 216, а у лошади — только 17 кДж.
Правило Рубнера справедливо не для всех случаев. Имеются очевидные исключения из него. Например, удельная теплоотдача на единицу поверхности кожи у лошади почти в два раза меньше, чем у быка. У диких животных удельные энерготраты в покое выше, чем у домашних. Установлено (И. А. Аршавский и др.), что систематическая мышечная работа сопровождается постепенным понижением энерготрат в условиях основного обмена.
С возрастом величины основного обмена падают.