Termeni asociați:

  • Hipotalamus
  • Glucoză
  • Leptina
  • Țesut adipos
  • Receptor Eicosanoid
  • Grelina
  • Insulină
  • Țesut adipos maro
  • Proteină
  • Echilibrul energetic

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Hormonii somnului

Jennifer A. Teske, Vijayakumar Mavanji și Vitamins & Hormones, 2012

A Componente ale cheltuielilor de energie

Bioenergetica în acvacultură Setări ☆

Rate metabolice: cheltuieli energetice și rate de excreție azotată

Există mulți factori biotici și abiotici care influențează consumul de energie și ratele de excreție a ectotermelor poikilotermice; temperatura, disponibilitatea oxigenului, activitatea și hrănirea sunt printre cele mai importante. De exemplu, o creștere a temperaturii mediului are ca rezultat o creștere a cheltuielilor de energie care se reflectă într-o creștere a consumului de oxigen. Hipoxia acvatică este o stare de disponibilitate redusă a oxigenului. În piscicultură, se încearcă reducerea la minimum a expunerii peștilor la condiții hipoxice pentru a evita efectele negative pe care aceasta le are asupra hrănirii, cheltuielilor de energie și creșterii.

Creșterile vitezei de înot au ca rezultat creșterea ratelor de cheltuieli energetice. Având în vedere costul energetic ridicat al activității, este surprinzător faptul că peștii unor specii cresc mai repede și mai eficient atunci când înoată împotriva unui curent de apă modest decât cresc atunci când sunt crescuți în tancuri cu debituri de apă mai puțin pronunțate. Acest lucru este cel mai probabil legat de modificările comportamentale care rezultă din expunerea peștilor la apa curgătoare. Peștii formează adesea școli și nu cheltuiesc atât de mult timp și energie pentru activități exploratorii și comportamente agresive atunci când sunt angajați în activități de înot dirijate.

Cheltuielile cu energia pentru peștii hrăniți sunt mai mari decât cele pentru peștii privați de hrană; peștii hrăniți pot fi mai activi decât peștii nemâncați și acest lucru poate contribui la ratele metabolice crescute ale acestora. Căutarea și captarea alimentelor poate duce la o oarecare creștere a cheltuielilor de energie, dar ratele metabolice sunt crescute ori de câte ori există alimente în intestin; ratele metabolice sunt de obicei mai mari la câteva ore după încetarea hrănirii. Ca atare, creșterea cheltuielilor energetice care urmează hrănirii poate rezulta în mare parte din necesarul de energie pentru

procesarea fizică a alimentelor, digestia și absorbția nutrienților;

biosinteza, rotația și depunerea macromoleculelor tisulare; și

dezaminarea aminoacizilor și sinteza produselor excretoare.

În urma ingestiei de alimente există o creștere a activității motorii a intestinului, iar digestia și absorbția implică sinteza și secreția enzimelor digestive și transportul nutrienților peste peretele intestinal; toate duc la creșterea cheltuielilor de energie. Constituenții țesuturilor se află într-o stare dinamică; o proporție destul de mare din cheltuielile energetice asociate cu ingestia de alimente este legată de cifra de afaceri, sinteza și depunerea macromoleculelor (în principal proteine, dar și lipide și carbohidrați; Fig. 6). Ratele de excreție azotată cresc, de asemenea, după hrănire, astfel încât dezaminarea aminoacizilor și sinteza produselor excretoare azotate contribuie la cheltuirea energiei. Peștii elimină majoritatea azotului rezidual sub formă de amoniac, adică sunt ammonotelici. Excreția de amoniac crește după hrănire și furajele bogate în proteine ​​induc o excreție mai mare de amoniac decât furajele cu un conținut redus de proteine. Deși peștii excretă în mare parte amoniac, aceștia excretă și uree, aminoacizi, acid uric, creatină și creatinină; cantitățile diferiților compuși azotați excretați variază în funcție de specie și de stadiul istoriei vieții, condițiile de hrănire, compoziția furajelor și factorii de mediu.

energia

FIG. 6. Nutrienții alimentari induc modificări în activarea și transcrierea genelor, sinteza și rotația proteinelor și metabolismul nutrienților. Monitorizarea transcriptomică (profilarea expresiei genelor), proteomica (analiza expresiei proteinelor) și metabolomica (analiza compoziției metabolitului) oferă evaluări holistice ale acestor modificări.

Nutriție parenterală

Olli Kirvelä,. Jeffrey Askanazi, în Anestezia clinică în neurochirurgie, 1991

Energie

Cheltuielile cu energia ar trebui prevăzute pentru a preveni aportul caloric insuficient, precum și supraalimentarea. Cheltuielile de energie bazale pot fi calculate din ecuația Harris-Benedict (43). Ecuația se bazează pe sexul pacientului, vârsta (A), înălțimea (H) și greutatea (W):

În practica clinică, necesarul de calorii este adesea estimat din greutatea pacientului: 25 până la 40 kcal/kg/zi.

Nevoile de energie ale unui pacient pot fi cu mult peste cerințele bazale. Creșterea cheltuielilor cu energia este direct legată de gravitatea prejudiciului. Dacă pacientul are febră, consumul de energie crește cu aproximativ 13% pentru fiecare temperatură a corpului de grade centigrade peste normal. Pe de altă parte, semistarvation, care este adesea observată la pacienții chirurgicali, poate reduce cheltuielile de energie cu până la 30%. La un pacient sărăcit nutrițional este necesar un aport mai mare decât cheltuielile calculate pentru depunerea de țesut nou. Pentru completarea nutrițională, aportul de energie ar trebui să depășească cheltuielile de energie de repaus (REE) cu 50%. Pentru întreținere, este necesar doar 20% peste REE. La individul anterior subnutrit, cu mai mult de 10% pierderea în greutate, ar trebui să se urmărească reapariția, în timp ce individul anterior sănătos, care este bolnav acut, necesită doar întreținere. Supraalimentarea, în special cu glucoză, poate duce la hipermetabolism, hiperglicemie și hiperosmolalitate, steatoză hepatică, ICP crescut și producție crescută de CO2.

Nutriția la pacienții cu boli critice

6 Câte calorii ar trebui să primească pacienții cu boli critice?

Cheltuielile cu energia variază în funcție de vârstă, sex, masă corporală, tipul și severitatea bolii. În timpul bolilor critice, cheltuielile totale de energie (TEE) pot fi măsurate cu calorimetrie indirectă. Cu toate acestea, în practica clinică, cheltuielile de energie în repaus (REE) sunt de obicei estimate utilizând o varietate de ecuații disponibile și apoi sunt înmulțite cu un factor de stres de la 1,0 la 2,0 pentru a estima TEE (și, prin urmare, necesarul caloric). Aproximativ 25 kcal/kg greutate corporală ideală este adesea practica standard, iar alte ecuații, cum ar fi Harris-Benedict, Ireton-Jones și Weir, sunt utilizate în mod obișnuit (Tabelul 8-1). Din păcate, ecuațiile predictive tind să fie inexacte. Cantitatea optimă de calorii pentru a oferi pacienților cu afecțiuni critice nu este clară, având în vedere lipsa datelor existente, dar studiile sugerează că furnizarea unei cantități de calorii mai apropiate de caloriile obiectiv este asociată cu rezultate clinice îmbunătățite.

Tehnici de măsurare pentru cheltuielile cu energia

Monitoare de ritm cardiac

Cheltuielile cu energia sunt estimate pe baza presupunerii unei relații liniare între ritmul cardiac și VO 2. Există o variabilitate interindividuală considerabilă în această relație, dar este relativ consistentă pentru un individ într-o serie de activități, iar diferențele sunt predominant o reflectare a diferențelor în ceea ce privește eficiența mișcării, vârsta și nivelul de fitness fizic. 4.15 Totuși, metoda are limitări. De exemplu, relația dintre ritmul cardiac și VO2 diferă între activitățile musculare ale corpului superior și ale corpului inferior. Și, deși există o relație foarte strânsă între ritmul cardiac și consumul de energie în timpul exercițiului, acest lucru nu este cazul în timpul unei stări de odihnă sau a unei activități foarte ușoare. 14.15

METABOLISMUL ENERGETIC

Cheltuieli energetice zilnice totale

Măsurările cheltuielilor de energie pe perioade de zile sau cel puțin peste 24 de ore au fost sfătuite pentru a determina mai bine necesarul de energie la om. Camerele respiratorii permit evaluarea metabolismului energetic la om în condiții sedentare sau în timpul testelor de efort. Folosind o cameră respiratorie, se pot evalua diferitele componente ale activității fizice sedentare zilnice: rata metabolică a somnului, costurile energetice ale excitării (rata metabolică bazală minus rata metabolică a somnului), efectele termice ale meselor și costul energetic al spontanei activitate fizica. Cu toate acestea, una dintre componentele majore ale cheltuielilor energetice zilnice, și cu siguranță cea mai variabilă, este cheltuiala energetică asociată cu mișcarea și activitatea fizică. Variabilitatea de zi cu zi a cheltuielilor cu energia este cel mai probabil legată de aceste modificări ale activității fizice. Metoda de apă dublu etichetată permite măsurarea cheltuielilor de energie în condiții de viață total libere.

În ciuda faptului că măsurarea TDEE este metodologic dificilă și costisitoare, studii recente au concentrat atenția asupra cheltuielilor energetice legate de activitate la pacienții cu BPOC. Folosind tehnica de apă dublu etichetată (H 2 2 O 18) pentru a măsura TDEE, s-a demonstrat că pacienții cu BPOC au un TDEE semnificativ mai mare decât subiecții sănătoși. În mod remarcabil, componenta non-odihnitoare a cheltuielilor energetice totale zilnice este semnificativ mai mare la pacienții cu BPOC decât la subiecții sănătoși (Figura 4), rezultând un raport între TDEE și REE de 1,7 la pacienții cu BPOC și 1,4 la voluntarii sănătoși, egal cu vârsta, sexul și greutatea corporală. Această creștere a cheltuielilor energetice legate de activitate sugerează o ineficiență mecanică în timpul activităților. În caz contrar, atunci când TDEE se măsoară într-o cameră respiratorie, nu se găsesc diferențe în TDEE între pacienții cu BPOC și martorii sănătoși, posibil ca o consecință a activității limitate în camera respiratorie. O variabilitate ridicată a TDEE la pacienții cu BPOC este o constatare constantă în diferite studii. Această variabilitate în TDEE trebuie luată în considerare la menținerea echilibrului energetic la pacienții cu BPOC, în special atunci când efortul este recomandat ca parte a unui program de management integrat.

Figura 4. Componentă fără odihnă a cheltuielilor energetice zilnice totale la pacienții cu BPOC și subiecți sănătoși, potrivită pentru vârstă, sex și compoziția corpului.

O parte din consumul crescut de oxigen în timpul efortului poate fi legat de o ineficiență a mușchilor. Mai multe studii arată într-adevăr o fosforilare oxidativă grav afectată în timpul exercițiului în BPOC. Sunt indicate studii suplimentare pentru a investiga posibila relație între o cheltuială de energie ineficientă sau relativ îmbunătățită în timpul activităților și modificările metabolismului substratului. În orice caz, există dovezi în creștere care sugerează că, pentru a estima necesarul de energie al pacienților cu BPOC, este necesar să se măsoare activitatea fizică, precum și eficiența metabolică în timpul exercițiului.

Etiologia obezității

Hanna-Maaria Lakka M.D., Ph.D., Claude Bouchard Ph.D., în Managementul chirurgical al obezității, 2007

Consum de energie

Cheltuielile totale de energie pot fi definite în funcție de următoarele trei componente: rate metabolice bazale și de repaus; efectul termic al alimentelor (termogeneza dietetică); și activitate fizică (activitate fizică spontană și alte activități fizice din viața de zi cu zi). La adulții sedentari, ratele metabolice bazale și de repaus reprezintă aproximativ 60% până la 70% din producția totală de energie, efectul termic al alimentelor pentru aproximativ 10% și activitatea fizică pentru restul de 20% până la 30%. La cei angajați în munca manuală grea sau în exerciții fizice solicitante, cheltuielile totale de energie reprezentate de activitatea fizică pot crește până la 50% din cheltuielile totale zilnice de energie.

Orexin determină cheltuieli energetice

Claudio Perez-Leighton,. Catherine M. Kotz, în The Orexin/Hypocretin System, 2019

Termogeneza activității fizice spontane induse de orezină și a activității fără exercițiu

Cheltuielile de energie (EE) la oameni și mamifere pot fi clasificate în mai multe componente, care includ metabolismul bazal în repaus (BMR), termogeneza, EE postprandială și EE datorită activității fizice. NEAT include toate formele de cheltuieli energetice datorate activității fizice care nu sunt asociate cu exercițiile formale, cum ar fi statul în picioare și agitația (Fruhbeck, 2005; Levine, 2002; Ravussin, 2005; Snitker, Tataranni și Ravussin, 2001). NEAT contribuie semnificativ la variabilitatea creșterii în greutate între oameni (Levine, Eberhardt și Jensen, 1999; Ravussin, Lillioja, Anderson, Christin și Bogardus, 1986; Zurlo și colab., 1992). Într-un studiu seminal care a arătat asocierea dintre SPA și sensibilitatea obezității induse de dietă (DIO), participanții au fost supraalimentați cu 1000 kcal/zi timp de 8 săptămâni. În aceste condiții, nu toți indivizii au câștigat aceeași cantitate de masă grasă. În schimb, cantitatea de creștere a masei grase (care a variat de la 0 la 5 kg) a fost corelată negativ cu modificarea NEAT (Levine și colab., 1999), ceea ce sugerează că NEAT la om este important pentru reglarea greutății corporale.

Expresia activitate fizică spontană (SPA) este utilizată pentru a descrie toate tipurile de activitate fizică care contribuie la NEAT. Astfel, SPA și NEAT nu sunt concepte interschimbabile, ci complementare: NEAT se referă la cheltuielile de energie, în timp ce SPA descrie tipurile de activitate fizică care duc la NEAT. La om, SPA reflectă un impuls inerent pentru activitate, mai degrabă decât o activitate orientată spre obiective și include agitația, timpul petrecut în picioare și ambulanța (Kotz & Levine, 2005; Levine, Vander Weg, Hill și Klesges, 2006; Garland și colab., 2011). Așa cum NEAT protejează împotriva obezității la om (Levine și colab., 1999), la fel și SPA. De exemplu, persoanele slabe petrec cantități mai mari de timp în picioare (un tip de SPA) în comparație cu persoanele obeze (Levine și colab., 2005); timpul petrecut în picioare sau în șezut nu a fost afectat de creșterea în greutate a slăbiciunii sau de scăderea în greutate la obezi, sugerând că timpul în picioare este o trăsătură inerentă. La rozătoare, SPA se măsoară ca activitate fizică ambulatorie spontană și de creștere într-un câmp deschis pe o perioadă lungă de timp (adică 24 de ore) după adaptarea la noul mediu pentru a evita efectul confuz al activității exploratorii sau al anxietății bazate pe noutate (Garland și colab., 2011; Kotz și colab., 2006; Kotz, Teske, Levine și Wang, 2002; Teske, Levine, Kuskowski, Levine și Kotz, 2006). Prin urmare, SPA reprezintă un alt tip de activitate fizică decât exercițiul, care la rozătoare este de obicei modelat prin accesul la roata rulantă sau la benzile de alergat (Garland și colab., 2011). La fel ca la om, un SPA mai mare la rozătoare este asociat cu o rezistență crescută la obezitate (Novak, Kotz și Levine, 2006; Teske și colab., 2006; Teske, Billington, Kuskowski și Kotz, 2012).

După cum sa descris anterior, SPA este relevant din punct de vedere fiziologic pentru echilibrul energetic uman și este controlat de o rețea cerebrală distribuită care include mai multe neuropeptide și regiuni ale creierului, printre care neuronii hipotalamici orexinici joacă un rol cheie (Kotz, Teske și Billington, 2008; Teske, Billington și Kotz, 2008). Aceste sisteme neuronale sunt încă descrise pe deplin, dar pot reprezenta ținte terapeutice atractive pentru obezitate. În această revizuire, ne concentrăm pe dovezile care susțin un efect pozitiv al orexinelor asupra SPA și NEAT.

Restricția caloriilor la oameni

Eric Ravussin,. Leanne M. Redman, în Bazele moleculare ale nutriției și îmbătrânirii, 2016

Activitate fizica

Figura 48.4. Efectul CR asupra tuturor componentelor cheltuielilor energetice zilnice (panoul superior). Componentele cheltuielilor energetice au fost determinate prin combinarea unei măsuri a cheltuielilor energetice sedentare în camera metabolică (SMR, rata metabolică a somnului; SPA, activitate fizică spontană; TEF, efectul termic al alimentelor) și cheltuielile energetice de viață liberă prin apă fizică dublu etichetată activitate). Modificările TDEE după 3 și 6 luni de CR (panoul inferior) sunt afișate și cele care reprezintă o adaptare metabolică (mai mare decât datorită pierderii în greutate) sunt evidențiate în gri [29]. Combinând două metode de ultimă generație (calorimetrie indirectă în camera metabolică și apă dublu etichetată) pentru cuantificarea cu precizie a răspunsului complet la cheltuielile de energie la CR la indivizii non-obezi, am identificat o reducere a cheltuielilor de energie sedentară care a fost cu 6% mai mare decât ceea ce s-ar putea explica prin pierderea dimensiunii metabolice, adică o „adaptare metabolică” [9] și o adaptare metabolică și în situația de viață liberă. Această adaptare a cuprins nu numai o reducere a respirației celulare (costul energetic pentru menținerea celulelor, organelor și țesuturilor în viață), ci și o scădere a termogenezei activității libere, evidențiată în albastru (adaptare comportamentală).

Tabelul 48.2. Rezumatul răspunsurilor psihologice și comportamentale la 6 luni de RC la oameni