Расходование энергии в организме и влияющие на это факторы

Нарастание массы и развитие ожирения может наступать и без избыточного потребления пищи. Поэтому у людей, склонных к избыточному весу, часто нарушено расход энергии.

Индивидуальные особенности энергетического обмена играют большую роль в развитии отклонений массы тела от идеальной. По сбалансированности накопления и расхода питательных веществ энергетический обмен бывает:

1. «Транжира» отличается низкой эффективностью энергетического обмена и малой способностью к накоплению запасов питательных веществ.
2. Организм с нормальным энергетическим обменом характеризуется сбалансированным расходом и накоплением питательных веществ.
3. «Скряга» имеет высокую эффективность и повышенную способность к накоплению запасов питательных веществ.

Люди с энергетическим обменом третьего типа склонны к накоплению избыточной массы тела и ожирению.

Потребность организма в энергии зависит от скорости процессов обмена веществ. А также обновление его тканей, расход энергии человека на активный отдых, приспособление к температуре и другим условиям окружающей среды и т. д.

Поступление пищевых веществ, расщепление и синтез, транспортировка и использование организмом сопровождаются потреблением, освобождением и использованием энергии.

Расход энергии складывается  из энергозатрат на основной обмен, мышечную деятельность и специфическое динамическое действие пищи.

Основной обмен: что это такое и от чего он зависит

Основной обмен — это минимальный расход энергии, необходимый для поддержания жизни организма в состоянии полного покоя. И иногда при исключении всех внутренних и внешних влияний, через 12 часов после приема пищи.

В этом состоянии организм расходует энергию на  непрекращающиеся в нем химические процессы.  А также на механическую работу, которую непрерывно выполняют отдельные органы: сердце, дыхательные мышцы, кишечник, кровеносные сосуды, железисто-секреторный аппарат и др. Существенное влияние оказывает тонус мышц, то есть мышечное напряжение. Основной обмен выражают в количестве энергии в килокалориях (ккал) или килоДжоулях (кДж), выделенной всем организмом (или на один килограмм его массы) за единицу времени (минуту, час или сутки).

Калории — это устаревшие и нестандартные, но привычные и общепринятые единицы измерения энергии. Одна калория нагревает один грамм воды на один градус. Одна килокалория — это тысяча калорий. Такого количества энергии достаточно, чтобы нагреть 1 л воды на 1°С. В Международной системе единиц (СИ) энергию измеряют в джоулях. Для перевода одних единиц в другие пользуются следующими коэффициентами: 1 кДж = 0,239 ккал; 1 ккал + 4186,8 кДж.

Основной обмен взрослого человека составляет примерно 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 час. Так, суточный — у мужчины в возрасте 20—30 лет массой 80 кг будет равен 1920 ккал (1 ккал х 80 кг х 24 часа). Этого количества энергии хватило бы на то, чтобы вскипятить 24 л воды комнатной температуры.

Величина основного обмена зависит от возраста, роста, массы тела, пола и многих других факторов.

Основной обмен — показатель процессов в организме

Раньше считали, что основной обмен является для данного организма величиной неизменной, физиологически постоянной. В настоящее время доказано, что величина основного обмена может меняться. Основной обмен у одного и того же человека может устанавливаться на разных уровнях, причем каждый уровень будет «основным» для определенных жизненных условий.

Основной обмен является обобщенным показателем интенсивности окислительно-восстановительных процессов, а потому зависит от состояния внутренних органов и различных внешних воздействий на организм. Он может изменяться при недостаточном и избыточном питании, повышении или понижен физических нагрузок, воздействии на организм климатических факторов, гипоксии, нарушении функции эндокринных желез, при заболеваниях, сопровождающихся лихорадочными состояниями, и по многим другим причинам.

Основной обмен у  человека в разные дни может меняться примерно на 10%.

Расход энергии и возраст

В течение первого года жизни ребенка потребность в энергии на основной обмен составляет 48 ккал на 1 кг в сутки.Это в два раза больше, чем у взрослого. Высокий уровень основного обмена в детском возрасте связан с высокой активностью обмена веществ в клетках и  ростом тканей.

Общая энергетическая потребность у ребенка складывается из основного обмена, трат на теплопродукцию, двигательную активность и обеспечение роста.

Затраты на поддержание температуры и активность в первые недели жизни минимальны и составляют 20 ккал/кг в день, к двум месяцам они возрастают примерно до 35 ккал/кг в день и почти не меняются до года. Самый большой расход энергии на первом году жизни связан с ростом. Считается, что энергетическая стоимость каждого грамма построенной ткани равна 7 ккал, а затраты на рост в первые два месяца жизни ребенка составляют до 52 ккал/кг массы в день. К годовалому возрасту они могут сократиться до 30 ккал/кг в день. Основные суммарная энергия основного обмена у детей первых двух месяцев составляют в среднем 120 ккал/кг в день. К году она снижается до 90-100 ккал/кг в день. При этом величина затрат энергии на рост снижается быстрее, чем увеличиваются энерготраты на активность ребенка.

Существуют определенные нормы калорийности питания для детей. В нашей стране они составляют 115 ккал/кг в день для детей до 6 месяцев включительно и 110 ккал/кг — с начала 7-го месяца и до года.

Нормы физиологической потребности в энергии для детей

Потребность в энергии у детей с 1 года рассчитывается уже не на килограмм массы тела, а на суточную потребность ребенка. У детей от одного года до трех лет она составляет 1540 ккал/сут, от четырех до шести лет — 1970 ккал/сут, с семи до десяти лет — 2350 ккал/сут. С одиннадцати лет уже различают потребности в энергии в зависимости от пола ребенка. Эта потребность в возрасте 11—13 лет у мальчиков составляет 2750 ккал/сут, у девочек — 2500 ккал/сут. У юношей 14—17 лет норма потребления энергии составляет 3000 ккал/сут, у девушек — 2600 ккал/сут.

По мере роста ребенка показатели основного обмена уменьшаются сначала быстро, потом медленно. А к 16—17 годам (а по некоторым данным, уже к 10—12 годам) приближаются к величинам, характерным для взрослого человека, и некоторое время остаются относительно постоянными. После 20—30 лет основной обмен снова начинает снижаться. В среднем за год у взрослых мужчин суточный основной обмен снижается примерно на 7 ккал, у женщин – на 2,3 ккал.

Расход энергии у взрослых людей каждые 10 лет снижается на 7—10% и к старости достигает минимальных для данного организма величин. В пожилом возрасте снижается активность работы клеток, замедляется обмен веществ, уменьшается тонус мышц, что сказывается на уровне основного обмена. На снижение основного обмена в старости влияют также уменьшение массы печени, мозга, сердца и почек — органов, в которых обмен веществ и, соответственно, расход энергии происходит наиболее интенсивно.

Нормы физиологической потребности в энергии для взрослых

Суточная потребность в энергии на основной обмен для людей в возрасте 60 лет рассчитывается:

• Для мужчин: вес (кг) х 13,5 + 487;
• Для женщин: вес (кг) х 10,5 + 596.

Если упомянутый выше «условный мужчина в самом расцвете сил» к пенсионному возрасту будет весить те же 80 кг, на поддержание жизненных функций ему хватит на 20% меньше количества энергии, чем в молодости: 80 x 13,5 + 487 = = 1567 ккал.

Нарушение основного обмена и масса тела

Основной обмен — это следствие непрекращающейся работы всех составляющих организм клеток. Поэтому с увеличением массы тела увеличивается и основной обмен. Хотя зависимость эта не прямая. Ведь на основной обмен влияет не только масса тела, но и ее состав.

Обмен веществ наиболее интенсивно происходит в мозговой ткани, мышцах и органах брюшной полости. Затраты энергии на поддержание жизненных функций в «энергоемких» органах значительно больше, чем, например, в жировой ткани или костях, где обмен веществ происходит очень медленно и нарушение обмена ощущается не так остро. Величина отдельных органов, развитие костной и мышечной систем, степень жировых отложений — показатели сугубо индивидуальные, и все они влияют на основной обмен.

Особую роль  играет мышечная ткань, степень развития которой у разных людей заметно различается. Скелетные мышцы потребляют около четверти энергии, которую организм тратит на основной обмен. Людям с хорошо развитой мускулатурой даже в абсолютном покое требуется значительно больше энергии. Между развитием мышечной ткани и основным обменом установлена отчетливая связь. При одинаковых весе и росте худощавый и мускулистый человек тратит на основной обмен на 10—15% больше энергии, чем полный и рыхлый «неатлет».

Интенсивность обмена веществ и энергии в жировой ткани в три раза ниже, чем в остальной массе opганизма. Каждый грамм жировой ткани «сжигает» на 25—30% меньше энергии, чем тратит за то же время «среднестатистический» грамм так называемой тощей массы. Энерготраты на килограмм веса при ожирении I степени на 20—25% меньше, чем у здоровых людей, а при ожирении II степени — на 30%. Поэтому при ожирении общая величина основного обмена растет намного медленнее, чем масса тела.

Пол:как связаны обмен веществ и питание мужчины и женщины

Процессы обмена у женщин протекают менее интенсивно, чем у мужчин. При одинаковом росте у женщин меньше масса тела, мышечная система развита слабее чем жировая ткань. Поэтому основной обмен на килограмм массы тела у женщин меньше по сравнению с мужчинами. Соответственно женщине на поддержание основного обмена требуется меньше энергии, чем мужчине того же веса. В норме эти различия составляют 5—6%.

Питание и калории: расход энергии по типу обмена веществ

Уровень основного обмена зависит от пищевого режима человека. Продолжительное ограничение питания или избыточное потребление пищи существенно влияют на основной обмен. Значительно влияет на обмен и качественный состав пищи, в частности, повышенное или недостаточное содержание в рационе отдельных питательных веществ, то есть несбалансированность рациона.

При ограничении питания основной обмен снижается. Масса тела при этом может оставаться неизменной или уменьшаться — в зависимости от индивидуальных особенностей и количества порции. Снижение основного обмена на 30—35% сопровождается выраженным проявлением алиментарной дистрофии. При полном голодании или выраженном недоедании основной обмен уменьшается  вследствие уменьшения объема мышечной массы.

У детей при недостаточном питании основной обмен долгое время остается неизменным. И только тогда начинает снижаться, когда масса тела становится примерно на 20% меньше нормальной.

Избыточное потребление пищи может привести и к повышению, и уменьшению основного обмена. Уменьшение обмена объясняется накоплением в организме малоактивной жировой ткани. А увеличение —  повышенной нагрузкой на внутренние органы, связанной с избыточной массой тела.

Основной обмен зависит и от качества пищи. При чрезмерном и преимущественно белковом питании основной обмен повышается, а при углеводном, наоборот, понижается.

Мышечная деятельность и расход энергии чнловеком

Напряженная работа мышц способствует увеличению основного обмена.

Интенсивность и длительность такого увеличения пропорциональны тяжести предшествующей работы: после интенсивной мышечной нагрузки основной обмен возрастает на 5—10%. У хорошо тренированных спортсменов основной обмен после тренировки увеличивается незначительно, а у нетренированных людей мышечные нагрузки увеличивают основной обмен намного сильнее.

Систематическая работа мышц вызывает значительное и стойкое увеличение основного обмена. Например, если каждое утро делать зарядку, через год основной обмен на килограмм массы тела повысится на 40%. Гиподинамия ведет к снижению основного обмена.

Температура окружающей среды: расход энергии человека

Приспособление к кратковременным и длительным изменениям температуры воздуха — это сложный процесс. И в нем участвуют многие физиологические системы организма. При сезонных изменениях температуры изменение основного обмена происходит не сразу, а в течение 8—15 дней. Уровень основного обмена снижается зимой. Потому что организм начинает более экономно расходовать энергию. И повышается весной, когда энергия расходуется на охлаждение организма. Однако зачастую трудно определить влияние температуры на основной обмен. В отличие от животных, в холодную по году люди, если им приходится выходить из теплого дома, тепло одеваются. А летом спасаются от жары с помощью вентиляторов и кондиционеров. Основной обмен зависит и от изменения двигательной и трудовой активности. А также от сезонных колебаний гормональных функций. Кроме того, при жаре снижается аппетит. И все-таки большинство исследований указывают на повышение основного обмена при низких температурах.

Заболевания

Особенно отчетливое влияние на основной обмен выявлено при заболеваниях щитовидной железы. При повышенной функции щитовидной железы (гипертиреозе) основной обмен повышается на 150% и более. А при значительном снижении ее функции (выраженном гипотиреозе) — понижается на 35—40%.

У здоровых людей основной обмен в значительной мере зависит от индивидуальных особенностей состояния щитовидной железы. Значительная роль в регуляции окислительных процессов принадлежит гипофизу, надпочечникам и половым железам. Повышение их активности усиливает основной обмен.

Расход энергии возрастает при лихорадочных состояниях. Так, рост температуры тела на 1°С приводит к увеличению основного обмена на 13%. Это происходит за счет увеличения теплопродукции, усиления вентиляции легких и повышения частоты сокращений сердца.

Имеются также данные об условно-рефлекторных изменениях обмена. Предстоящая тяжелая работа еще до ее исполнения может вызвать повышение основного обмена. Причем иногда даже более отчетливо, чем фактическая работа.

• Величина основного обмена — категория индивидуальная. Она зависит от пола, возраста, роста, объема мышечной ткани, массы тела, качества и количества пищи, мышечной деятельности, климата, состояния желез внутренней секреции и условно-рефлекторных воздействий.
• Ежедневные колебания основного обмена у человека могут достигать 10%.
• На основной обмен в норме расходуется примерно 50-60% всего суточного рациона пищи.
• При ограничении питания основной обмен снижается. А при избытке может как снижаться, так и повышаться. Это связано с изменением массы жировой ткани и нагрузкой на внутренние органы.
• У детей интенсивность основного обмена в два раза выше, чем у взрослых.
• С возрастом потребность в энергии понижается.