1. Основной обмен и коэффициент полезного действия (КПД)
2. Основной обмен веществ
3. Отклонения интенсивности основного обмена
4. Энергетический обмен в покое и при физической деятельности
5. Резюме
6. Список использованной литературы

а) Основной обмен и коэффициент полезного действия (КПД). Основной обмен охватывает не все энергозатратные процессы; отношение полезной работы к общему обмену называется коэффициентом полезного действия (КПД).

1. Основной обмен веществ. Этот параметр рассчитывают только из суммы мышечной деятельности (работы) и энергетического обмена, направленного на выработку тепла. Следовательно, основной обмен не включает в себя общую потребность человека в энергии, поскольку организму требуется дополнительная энергия для регенеративных процессов и роста.

2. КПД. Из отношения полезной работы к общему обмену веществ можно получить КПД. В самом лучшем случае он составляет 25% для физической работы, что можно сравнить с показателями современных двигателей внутреннего сгорания (например, моторы автомобилей). Больше чем три четверти энергетического обмена в итоге превращается в тепло.

б) Основной обмен веществ. Основной обмен веществ определяют утром в покое натощак и при нормальной температуре окружающей среды.

Энергетический обмен человека меняется в зависимости от интенсивности работы, времени суток, приема пищи и внешней температуры. Измерение основного обмена возможно при выполнении четырех стандартных условий:

- Его следует измерять по утрам, так как энергетический обмен подвержен циклическим изменениям в течение суток и обладает максимальным показателем до полудня и минимальным значением ночью и в ранние утренние часы.

- Пациент не должен перед этим есть. После приема пищи включаются процессы пищеварения, для осуществения которых затрачивается дополнительная энергия. В особенности нужно обращать внимание на употребление белковой пищи и выждать после этого достаточно долгое время (до 18 ч) перед началом обследования.

- Измерение должно осуществляться в спокойной обстановке, т. е. во время физического и умственного покоя в положении лежа (обмен в покое). Труд, умственный или физический, повышает интенсивность энергетического обмена в мышцах (рис. 1).

- Основной обмен веществ измеряют при индифферентной температуре (комфортной температуре), так как при замерзании повышается мышечный энергетический обмен, а при перегреве активнее работает кровеносная система.

До четверти всего основного обмена в покое приходится на печень и скелетную мускулатуру (рис. 2). Он снижается с возрастом. У женщин в среднем основной обмен веществ ниже, чем у мужчин (рис. 3). Зачастую основной обмен связан с массой тела или с его поверхностью. Типичная величина обмена веществ у молодого человека составляет примерно 7000 кДж/день или около 85 Вт (табл. 2).

в) Отклонения интенсивности основного обмена. Величина основного обмена может значительно колебаться при заболеваниях, если они сопровождаются анаболическими или катаболическими изменениями обмена веществ.

Основной обмен человека может изменяться при определенных заболеваниях:

- Подозрение на гипофункцию или гиперфункцию щитовидной железы можно на ранних стадиях проверять измерением основного обмена веществ. В наши дни развиваются методы непосредственного измерения гормонов щитовидной железы и связывающихся с ними белков, а также используют методы ядерной физики в медицине, поэтому больше нет необходимости в измерении основного обмена веществ.

При гиперфункции щитовидной железы (гипертиреозе) основной обмен может значительно повышаться, в крайних случаях более чем на 100%. При гипотиреозе (гипофункции щитовидной железы) основной обмен, наоборот, понижен и может снижаться до 60% от нормального показателя.

- Повреждения, ожоги или жар интенсифицируют катаболический обмен веществ и приводят к повышению активности обменных процессов. В результате повышенного белкового обмена содержание азота в моче может повышаться в три раза.

- При шоке кровеносной системы с периферическим нарушением кровоснабжения энергетический обмен локально понижается. Это может быть выражено так сильно, что показатели окажутся ниже общего основного обмена. Если вместе с выходом из шокового состояния периферическое кровоснабжение снова нормализуется, энергетический обмен тоже усиливается. В связи с этим текущий контроль основного обмена может оказаться полезным при оценке шокового состояния.

г) Энергетический обмен в покое и при физической деятельности. В покое, при выполнении работы и во время досуга выполняются различные энергозатратные действия, и из-за этого уровень обмена превышает основной.

Для многих желающих сбросить вес с помощью физической нагрузки следует помнить, что энергетический обмен во время физической нагрузки разочаровывающее низок (табл. 3, рис. 4). Для восполнения энергии, затраченной при беге на 100 м, нужно значительно меньше чем 2 г глюкозы. Точнее, чтобы сжечь только 1 кг жира, требуется пробежать марафон целых четыре раза.

Умственная работа повышает потребность в энергии, однако это связано не столько со значительным расходом энергии нервными клетками, сколько с рефлекторным повышением мышечной активности.

1. Обмен во время отдыха (досуга) — это энергетический обмен человека, не работающего физически, проводящего свободное время скорее созерцательно, чем активно. Он соответствует ежедневному основному обмену у большинства населения.

2. Энергетический обмен при соблюдении поста, голодании и при нервной анорексии. Энергетический обмен при шестичасовом голодании в основном выражен гликогенолизом печени и липолизом, происходящим в жировых тканях. Продолжительное голодание стимулирует протеолиз мышц, чтобы подготовить аминокислоты к гепатическому глюконеогенезу.

Через несколько дней в мускулатуре начинается распад белков и для выработки энергии привлекаются альтернативные источники, например свободные жирные кислоты и кетоновые тела. Важную роль при этом играет гормон роста, концентрация которого, в отличие от инсулина, повышается.

Уменьшение поступления пищи значительно снижает основной обмен веществ, а вместе с тем, и температуру тела. Дебриз, французский тюремный врач в концентрационном лагере Эбензее, сообщал о том, что внутренняя температура тела пациентов была ниже 35 °С.

При голодании снижению основного обмена и температуры тела способствуют многие факторы: уровень инсулина значительно падает при пониженной концентрации глюкозы в плазме крови, а нейроны, расположенные в вентромедиальной части гипоталамуса, регулируют активность симпатической нервной системы в соответствии с инсулин-зависимым потреблением глюкозы.

При действии иных механизмов обусловленные количеством поступающей пищей изменения в активности симпатической нервной системе приводят к перестройкам в метаболизме и способствуют диетическому термогенезу. Диетический термогенез можно рассматривать как буфер колебаний веса. Однако у пациентов с нервной анорексией почти не изменен уровень гормонов щитовидной железы, которые играют важную роль в теплопродукции.

д) Резюме. Энергетический обмен. Интенсивность энергетического обмена колеблется в зависимости от времени суток, а также от нагрузки. Соответственно различают обмен во время работы, во время отдыха, в покое и основной обмен. Основной обмен является референтной величиной.

Измерение основного обмена осуществляется в покое натощак и при комфортной температуре. Из времени суток для измерения следует выбирать утро. При многочисленных заболеваниях энергетический обмен может быть повышен. При гиперфункции щитовидной железы (гипертиреозе) энергетический обмен повышен.

При тяжелых ранениях и ожогах у нас начинается повышенный энергетический обмен, так как здесь важную роль играют регенеративные процессы. При гипофункции щитовидной железы (гипотиреозе), а также при длительном голодании и при шоке энергетический обмен может быть, наоборот, понижен.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Температура тела человека - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 1.7.2026