Методы изучения энергетического обмена у человека.

Для изучения энергетического обмена у человека разработан целый ряд методов объединенный общим названием – калориметрия.

 

                       МЕТОДЫ КАЛОРИМЕТРИИ

        Прямые                                 Непрямые

 Прямые методы калориметрии – методы непосредственного измерения теплоты, производимой организмом в тех или иных условиях. Принцип метода основан на том, что чем выше энергетический обмен в организме, тем большее количество теплоты рассеивается в окружающей среде. В этой связи, если исследуемый биологический объект поместить в теплоизолирующее помещение, содержащее теплопоглащающее вещество, замерить начальную, а по истечении определенного отрезка времени и конечную температуру, а также зная удельную теплоемкость теплопоглащающего вещества и его массу, можно рассчитать количество рассеянной организмом теплоты (Q) по известной формуле.

                                        Q = c x m x D t, где

c – удельная теплоемкость теплопоглащающего вещества;

m – масса теплопоглащающего вещества;

D t – температурный сдвиг.

 

Недостатки метода заключаются в его сложности, относительно длительном времени реализации и невозможности использовать в естественных условиях, в т.ч. в условиях реального производства.

 

Методы непрямой калориметрии.

Методы непрямой калориметрии основаны на косвенной оценке энергетических трат организма. К методам непрямой калориметрии относят метод пищевых рационов, хронометражно-табличный метод, анализа газов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Метод пищевых рационов основан на положении о том, что энерге-тический обмен можно оценить, зная соотношение пищевых веществ в потребляемых продуктах питания и их энергетическую ценность. Дан-ный метод весьма неточен, поскольку не учитывает индивидуальную усвояемость питательных веществ, степень их расщепления в организме, а следовательно и их энергетический эффект.

Хронометражно-табличный метод  основан на хронометрировании деятельности человека в течение заданного отрезка времени с целью выявления доли тех или иных действий, имеющих определенную энергетическую «цену». Энергетическая «цена» тех или иных действий оценивается по специальным таблицам, которые составлены на основе большого числа исследований энергетического обмена деятельности человека.

Методы анализа газов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Основная часть энергии в организме животных и человека воспро-изводится в ходе окисления питательных веществ с участием кислорода (О₂) до конечных продуктов – диоксида углерода (СО₂) и воды (Н₂О). При этом при окислении тех или иных питательных веществ выделяется неодинаковое количество энергии, в связи с их неодинаковой энергетической ценностью. Таким образом, зная количество пот-ребленного кислорода и выделенного диоксида углерода, можно оценить энергетический обмен организма. Для оценки энергетического обмена методом анализа концентрации газов в выдыхаемом воздухе на первом этапе рассчитывают дыхательный коэффициент. Дыхательный коэффициент (ДК) – это отношение объема выделенного диоксида углерода к объему поглощенного за то же время кислорода.

         

                                   ДК = V СО₂ / V О₂

Исследования показали, что ДК, как правило, колеблется в диапазоне от 0,7 до 1,0. Максимальное значение ДК приобретает при окислении углеводов:

 

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂0 + Q

Поскольку объем грамм молекулы любого газа одинаков, ДК в этом случае равен:

 

                                        ДК = 6СО₂ / 6О₂ = 1,0

ДК жиров составляет 0,7; ДК белков составляет около 0,8; ДК смешанной пищи составляет 0,85.

Определенному дыхательному коэффициенту соответствует опреде-ленный калорический эквивалент по кислороду (КЭО₂). КЭО₂ для соответствующего ДК находят по специальным таблицам.

Калорический эквивалент по кислороду – это количество энергии, которое выделяется при окислении питательных веществ в 1,0 литре кислорода. Зная КЭО2 и объем потребленного кислорода можно легко рассчитать общее количество выделенной энергии в данных условиях

                            

                               А = КЭО₂ х VО₂  / 1000

Данный метод достаточно прост, надежен и, в связи с этим широко применяется в медицине для оценки энергетического обмена человека.