© Fyziologický ústav Lékařská fakulta Masarykova univerzita 2016 M. Bébarová, Z. Nováková (XXII, XXIII) Stanovení energetického výdeje nepřímou kalorimetrií a výpočtem —přímá a nepřímá kalorimetrie —bazální vs. klidový metabolismus —katabolismus/anabolismus —energetická bilance —dusíková bilance —energetický ekvivalent kyslíku —bazální podmínky —Přímá kalorimetrie —vychází z předpokladu, že všechny metabolické děje jsou provázeny tvorbou tepla (tepelné energie) —technicky náročná —v praxi se často nepoužívá — — — — voda tepelná izolace přívod vzduchu odvod vzduchu —Nepřímá kalorimetrie — —předpoklad: —přeměna O2, výdej CO2 a odpad dusíkatých metabolitů jsou ve vztahu ke spotřebě energie — —možnost měřit v otevřeném či uzavřeném systému —naše praktikum: uzavřený systém Kroghova respirometru (+ natronové vápno) — —Energetický ekvivalent kyslíku (EE) — —= množství energie, které se uvolní při spotřebě 1 l kyslíku: —univerzální konstanta pro výpočet energetického výdeje při smíšené stravě – EE = 20,19 kJ / litr O2 — EE živin: Glukóza 21,4 kJ / litr O2 Proteiny 18,8 kJ / litr O2 Lipidy 19,6 kJ / litr O2 —Spalné teplo —teplo/energie vzniklé oxidací 1 g substrátu za dostatečného přísunu kyslíku —fyzikální spalné teplo – energie vzniklá hořením substrátu —fyziologické spalné teplo – energie vzniklá oxidací substrátu živým organismem — —cukry a tuky: fyziologické = fyzikální spalné teplo —bílkoviny: fyzikální > fyziologické spalné teplo —(hořením bílkovin vznikají oxidy dusíku, metabolizováním bílkovin vzniká močovina, která v sobě část chemické energie uchovává) — —spalné teplo živin —cukry 17,1 kJ/g —tuky 38,9 kJ/g —fyzikální spalné teplo bílkovin: 23 kJ/g fyziologické spalné teplo bílkovin: 17,1 kJ/g — —Metabolismus —všechny chemické a energetické děje probíhající v těle —v souvislosti s potravou: energetické a chemické přeměny, které probíhají v organismu po přijetí potravy (zahrnuje zpracování, trávení, vstřebávání a distribuci k buňkám) —živý organismus oxiduje živiny za vzniku H2O, CO2 a energie potřebné pro životní procesy —katabolismus: komplexní, postupný proces rozkladu látek na jednodušší sloučeniny, při němž se uvolňuje energie. Energie se uvolňuje jako teplo nebo jako chemická energie (uložená do makroergních sloučenin, např. ATP) —anabolismus: proces tvorby složitějších látek z jednodušších, energie se spotřebovává —Dusíková bilance —poměr (nebo rozdíl) mezi dusíkem přijatým v potravě (bílkoviny, aminokyseliny) a dusíkem vyloučeným (především močí, ve stolici je dusíku minimálně) —indikátor rozpadu bílkovin a aminokyselin nebo tvorby nové tkáně (zabudovávání bílkovin) —negativní dusíková bilance ◦dusík je více vylučován než přijímán ◦znak degradace bílkovin a aminokyselin ◦hladovění, nucená dlouhodobá nehybnost, nedostatek některé esenciální aminokyseliny, rozpad tkání (rozsáhlá zranění, popáleniny, rozpad nádorů, pooperační stavy) —pozitivní dusíková bilance ◦dusík je více přijímán než vylučován ◦růst, těhotenství —Bazální metabolismus —množství energie nezbytné pro zachování základních životních funkcí —Bazální energetický výdej (BEE): energetický výdej organismu za definovaných - tzv. bazálních podmínek: —termoneutrální prostředí —tělesný a duševní klid (ráno než vstaneme z lůžka) —dieta bez bílkovin 12-18 hodin před měřením — —I přes splnění podmínek je získaná hodnota pouze odhadem skutečné energie spojené s bazálním metabolismem — Praktikum: měření aktuálního energetického výdeje (actual energy expenditure, AEE) 1)v klidu (AEE v klidu ≠ BEE !) 2)ve stoji 3)po fyzické zátěži — —stanovte spotřebu kyslíku (l/s) —zkorigujte měřené hodnoty na 0 °C a 101,325 kPa (Praktická cvičení z fyziologie a neurověd, 2013, str. 85) —vypočítejte AEE (kJ/s, kJ/den) —vysvětlete rozdíly v hodnotě AEE za různých podmínek Praktikum: výpočet energetického výdeje 1)bazální energetický výdej 2)aktuální energetický výdej —dle Harris-Benedictovy rovnice (Praktická cvičení z fyziologie a neurověd, 2013, str. 87) —kcal/den – převést na kJ/den (1 kcal = 4,18 kJ) — —lze vypočítat na základě: -bazálního energetického výdeje -aktivity (activity factor, AF) -tělesné teploty (temperature factor, TF) -poškození (injury factor, IF)