© 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)