Фізіологія харчування - Завантажити PDF безкоштовно
Фізіологія харчування V04a: Енергетичні потреби людини
Основний та працездатний метаболізм Загальна потреба в енергії = енергія для швидкості основного метаболізму (GU) + енергія для швидкості метаболізму (LU) Основна швидкість метаболізму: Енергія, яка потрібна протягом 24 годин для підтримки важливих функцій організму: дихання, кровообігу (серцевої діяльності), температури тіла, печінки, нирок, мозку
Вимірювання швидкості основного метаболізму Вимірювання в стандартних умовах: - коли тіло повністю у стані спокою - лежачи, з розслабленими м'язами - принаймні через 12 годин після останнього прийому їжі - при байдужій температурі (20-30 С). споживання кисню, вироблення вуглекислого газу, виділення тепла
Калориметр людини Atwater-Benedict
Фактори, що впливають на швидкість основного метаболізму (1) Стать: GU у чоловіків на 10% вища, ніж у жінок (більший відсоток м’язової маси!) Вік: GU зменшується із збільшенням віку (обмінні процеси уповільнюються, менша м’язова маса, більший відсоток жиру) t Статура: GU у високих людей вище, ніж для невеликої, нормальної ваги ГУ вище, ніж для надмірної ваги Гормони: гормони щитовидної залози та адреналін при гіпертиреозі ---> підвищений ГУ при гіпотиреозі ---> зниження ГУ при стресі ---> підвищена депресія ГУ: ГУ зменшується (жир при горі)
Фактори, що впливають на швидкість основного метаболізму (2) Лихоманка: GU збільшується на 40% (+ 1 C температура тіла ---> + 10% GU) Сон: GU зменшується на 7-10% (м’язовий тонус і нервова система менш активні) Швидкий: GU може бути до зменшення на 40% (адаптація до низького споживання енергії) Клімат: коли холодно, ГУ збільшується приблизно на 10% (пов’язані з холодом, гормональні зміни) Спортсмени: вищий ГУ, ніж у не спортсменів (більша м’язова маса = більш активна маса тіла)
Орієнтовні значення для базальної швидкості метаболізму 4 КДж/кг маси тіла/годину або 100 КДж/кг маси тіла/добу
Базальний рівень метаболізму жінок та чоловіків різного віку Вік Чоловіки Жінки kj (ккал) kj (ккал) 18 років 7500 (1800) 6700 (1600) 24 роки 7100 (1700) 6300 (1500) 42 роки 6700 (1600) 6300 (1500) 66 років 6300 (1500) 5900 (1400) 75 років 5900 (1400) 5400 (1300)
Потреба у вазі та енергії, г різних органів
Для працездатності людини для подальшої діяльності потрібна енергія: робота м'язів (робота та відпочинок) інтелектуальна активність ріст вагітність лактація травна діяльність регулювання тепла
Дихальний калориметр Atwater
Перетворення продуктивності для спеціальних занять сидячи та пишучи 2,1 КДж/хв ходьби: при 4 км/год 5,4 КДж/хв при 4 км/год + 20 кг 22,0 КДж/хв при швидкості 9 км/год 42,0 КДж Їзда на велосипеді зі швидкістю 10 км/год 8,4 КДж/хв при 15 км/год 13,4 КДж/хв за кермом автомобіля 3,0 КДж/хв Плавання: сундук зі швидкістю 20 м/хв 19,0 КДж/хв повзання з 50 м/хв 58,0 КДж/хв танці 25,0 КДж/хв на лижах (бігові лижі) 35,0 КДж/хв прибирання вікон 16,3 КДж/хв
Середні значення показника плинності праці середньоважких робітників + 600 ккал важких робітників + 1200 ккал важких робітників + 1600 ккал
Методологія дослідження вимірювання перетворення потужності із збільшенням перетворення потужності: якщо споживання кисню збільшується, утворення вуглекислого газу збільшує тепловиділення
Додаткова інформація Виживання в холодній воді: 0 C 15-90 хв 10 C 1-2 год 15 C 6-8 год Травна діяльність: потрібна енергія для розщеплення та перетворення поживних речовин ---> приблизно 10-12% від загальної кількості Споживання енергії з їжею g ---> втрата енергії через травлення та метаболізм ---> питомий динамічний ефект (SDW) залежить від складу їжі: після прийому вуглеводів: 5-9% після споживання жиру: 3-4% після споживання білка: 15-20%
Приклад для розрахунку загальної потреби в енергії Студент, 20 років, 60 кг ГУ 6000 КДж (1500 ккал) Робочий оборот 1400 КДж (350 ккал) Дозвілля 800 КДж (200 ккал) SDW (12%) 1100 КДж (275 ккал) загалом 9300 КДж (2325 ккал)
Приклад для цільового споживання енергії протягом доби Споживання енергії [ккал/2 год] 500 400 300 200 100 0 LU = 900 ккал/24 год GU = 1600 ккал/24 год 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 Час доби ЛУ ГУ
Приклад АКТУАЛЬНОГО споживання енергії протягом доби Споживання енергії [ккал/2 год] 250 200 150 100 50 0 LU = 500 ккал/24 год GU = 1600 ккал/24 год 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 Час доби ЛУ ГУ
Орієнтовні значення для енергозабезпечення Постачання енергії = базальна швидкість метаболізму + метаболізм продуктивності >> Постачання енергії = PAL x базальна швидкість метаболізму (PAL = рівень фізичної активності; кратна ГУ) PAL A: виключно сидяча діяльність 1,2 (наприклад, старі, вразливі люди) B: A з невеликою кількістю або відсутністю відсутність напруженої дозвіллєвої діяльності 1415 1.4-1.5 (наприклад, офісні працівники) C: сидячи, іноді ходьба або стоячи 1.6-1.7 (наприклад, лаборанти, водії, студенти, лікарі) D: переважно ходьба або стояння Діяльність 1.8-1.9 (наприклад, домогосподарки, офіціанти, ремісники) E: фізично вимоглива професійна робота 2.0-2.4 (наприклад, фермери, будівельники, конкурентоспроможні спортсмени, робітники лісу)
Орієнтовні значення щоденного споживання енергії відповідно до статі та віку ккал/добу 3500 3000 2500 2000 чоловіки жінки 1500 1000 500 0 0-4 M 4-12 M 1-3 Y 4-6 Y 7-9 Y 10-12 Y 13-14 Y 15-18 Y 19-24 Y 25-50 Y 51-64 Y> = 65 Y Вік Опорні значення DACH; Контрольним параметром є поточна маса тіла
Потреба в енергії у старості та літньому віці MJ 12 10 8 6 4 2 Ефективність метаболізму Базальний рівень метаболізму 0 Жінки 73 Жінки 91-96 Чоловіки 73 Чоловіки 91-96 Вік [роки] Rothenberg EM, J Nutr Health & Aging 6 (2002); 177-178
Енергетичний баланс, хронічно позитивний енергетичний баланс -> надмірна вага, збалансований енергетичний баланс -> постійна вага, хронічно негативний енергетичний баланс -> недостатня вага
Входження "фенотипу енергозбереження" в кількісну "геномну пастку" 1 200 000 поколінь між дефіцитом і чисельністю (бенкет та голод) Неоліт 300 поколінь у значній мірі постійним енергозабезпеченням Сучасні 2-3 покоління в достатку хвороб, пов'язаних з енергетичним харчуванням /
Входження "фенотипу збереження енергії" в кількісну "геномну пастку" "Споживання енергії Споживання енергії Вид Вага RMR TEE співвідношення фіз. Активність кг ккал ккал TEE/RMR ккал приматів (нм) приблизно 35 приблизно 1000 приблизно 1500 1,46 приблизно 500 австралопітеків приблизно 37 приблизно 1150 приблизно 1820 1,59 приблизно 670 Homo habilis приблизно 48 приблизно 1400 приблизно 2380 1,70 приблизно 980 Homo erectus приблизно 53 приблизно 1520 приблизно 2730 1,80 приблизно 1210 Homo sapiens (ранні) приблизно 57 приблизно 1600 бл. 2880 1,80 бл. 1280 прибл. Мисливець/збирач бл. 53 бл. 1500 бл. 3000 1,90 бл. 1500 Гомо с. Сапієнс бл. 70 бл. 1700 бл. 2000 1,18 бл. 300 бігунів офісних службовців (12 км/день ) приблизно 70 приблизно 1700 приблизно 2800 1,70 приблизно 1100
Палеоліт 1 200 000 000 поколінь між дефіцитом і достатком (свято t і голод)
Неоліт 300 поколінь з переважно постійним енергозабезпеченням
Сучасні 2-3 покоління в достатку енергії
Входження в якісну "геномну пастку" палеоліту 1 200 000 поколінь між дефіцитом і чисельністю (бенкет і голод) Сучасні 2-3 покоління в енергетичному достатку% енергії% енергії 100 100 нежирна дичина птиця яйця риба крупи молоко/продукти ізольовані KH ізольовані Жири/Масла Спирт 50 Fü М'ясо Фрукти 50 Птиця Овочі (коріння) Рибні горіхи Мед Фрукти Овочі Бобові 0 0
Найбільш вражаючі зміни в "харчовому середовищі" у розвитку гомінідів відн. Зміна енергоспоживання енергоспоживання щільність поживних речовин первинні патогенетичні фактори жиру (включаючи n-6: n-3) палеоліт 1 200 000 000 поколінь неоліт 300 поколінь Сучасні 2-3 покоління
Ожиріння: зміни з 1970 р. 1. Поширеність: ще більше зросла у всіх промислово розвинутих країнах 2. Споживання енергії: зменшення в середньому на -750 ккал/день Причина: нежирна їжа, здорове харчування 3. Споживання енергії: зменшення в середньому на -800 ккал/день Причина: менше фізичних вправ на роботі та у вільний час збільшене споживання телевізора (
3 год/день) 4-й результат: позитивний енергетичний баланс: + 50 ккал/день 365 днів х 50 ккал = 18 240 ккал/рік відповідає енергетичному вмісту 2 кг жиру в рік/рік
Надмірна вага та ожиріння у дитячому та юнацькому віці - дані KiGGS (Опитування здоров’я дітей та підлітків) 25,0 20,0 Поширеність дівчат із ожирінням серед дівчат із ожирінням [%] 15,0 10,0 5,0 0,0 11,3 90 9,0 11,6 8,1 8,9 9,0 64 6,4 6,0 7,0 7,0 8,2 8,9 7,3 5,7 2,5 3,3 3-6 7-10 11-13 14-17 3-6 7-10 11-13 14-17 Вікова група (роки)
Поширеність надмірної ваги та ожиріння під час вступних іспитів до школи [за Колецько, 2004 та Kromeyer-Hauschild, 2005] 15,0 12,5 Поширеність ожиріння із зайвою вагою nz [%] 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 1982 1987 1992 1997 1996 1998 2000 2002 Баварія Північний Рейн-Вестфалія Збільшення дітей із надмірною вагою: 0,3%/рік Збільшення дітей, що страждають ожирінням: 0,1%/рік
Супутні та вторинні захворювання Дослідження супутньої патології Мурнау (1998-2001) n = 520 дітей та підлітків із ожирінням з 6% порушень метаболізму глюкози 1% цукрового діабету 2 типу 35% метаболічного синдрому (гіпертонія, ліпідемія, гіперурикемія) 30% стеатозу печінки (жирова печінка) 2% каменів у жовчному міхурі 35% ортопедичних наслідків незадоволення; значні порушення в психосоціальному розвитку та якості життя; зниження фізичної працездатності; Проблеми з пошуком партнера; та ін. Hurrelmann: У дітей сьогодні все більше і більше захворювань дорослих [Wabitsch, 2004]
Надмірна вага (ІМТ> 90 відсотків) та соціальний клас (опитування здоров'я молоді) 15,0 12,5 серед дівчаток поширеність хлопчиків у% 10,0 7,5 5,0 2,5 0,0 I II II IV V високий добробут низький добробут Коліп, 2004 соціальний клас за шкалою достатку сім'ї; n = 5650; 11-15-річні студенти
Надмірна вага в Німеччині за даними мікроперепису (ІМТ> 25) [1999, 2003, 2005, 2009; n
380 000] 80 чоловіків 1999 чоловіків 2003 чоловіків 2005 70 чоловіків 2009 60 50 40 30 20 10 жінок 1999 жінок 2003 жінок 2005 жінок 2009 0 18-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50 50 -55 55 -60 60 -65 65 -70 70 -75> 75 Федеральне статистичне управління, 2000, 2004, 2006 та 2009
Ожиріння в Німеччині за даними мікроперепису (ІМТ> 30) [1999, 2003, 2005 та 2009; n
380 000] Поширеність з ІМТ> 30 [%] 25 чоловіків 1999 чоловіків 2003 20 15 10 5 чоловіків 2005 чоловіків 2009 жінок 1999 жінок 2003 жінок 2005 жінок 2009 0 18-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40 -45 45 -50 50 -55 55 -60 60 -65 65-70 70 -75> 75 Федеральне статистичне управління, 2000, 2004, 2006 та 2009
Захворюваність на ожиріння [ВООЗ: Факти ожиріння та надмірна вага] Ожиріння набуло масштабів епідемії у всьому світі. (перша глобальна епідемія 21 століття) У всьому світі:> 1 мільярд людей мають надлишкову вагу (0,8 мільярда людей зголодніли),
300 мільйонів людей страждають ожирінням,
22 мільйони дітей відносна продовольча безпека приблизно 20 000 поколінь 400 000 років приблизно 150 000 поколінь 1 000 000 років культури мисливців/збирачів> пристосування до фаз голоду 4 000 000 років приблизно 1 200 000 поколінь 10000 000-15 000 000 років 20 000 000 -30 000 000 років після Даніеля, TU-Мюнхен
Гени та ожиріння Наші гени формувались в еволюційних умовах минулого, а не сучасних. Ефективне накопичення енергії являло собою важливу виживання та репродуктивну перевагу. (Майже) всі люди мають здатність формувати запаси енергії або нові жирові клітини та наповнювати їх жиром. Наші гени призначені для подолання ситуацій голоду та нестачі, але не переїдання. >> Надмірна вага та ожиріння слід вважати нормальним явищем під час переїдання та відсутності фізичних вправ, якщо свідомо не протидіяти цьому. >> Ожиріння слід розглядати не як (стигматизуючу) хворобу, а як природну фізіологічну реакцію на хронічно позитивний енергетичний баланс.
Дієта, спосіб життя та еволюція Споживання фізичної активності та енергії раніше було в 1,5 2 рази вищим, ніж сьогодні. Сьогодні ми їмо набагато менше і різних продуктів, ніж еволюція, призначена для нашої біохімії. Енергетичний вміст страви/їжі організм не може визнати, лише обсяг. У нас є вроджена слабкість у розпізнаванні продуктів з високою щільністю енергії. e e Калорії, що вживаються з напоями, майже не компенсуються при споживанні твердої їжі, а також не впливають на ступінь ситості (DelaValle ll et al., 2005; Ludwig et al., 2004, Almiron-Roig and Drewnowski, 2003). >> Механізми насичення працюють лише обмежено.
Регулювання маси тіла. Генотип та постійні зовнішні впливи визначають діапазон, в якому вага тіла гомеостатично регулюється змінами споживання та виходу енергії Langhans (2010)
Обезогенне середовище (ВООЗ: обезогенне середовище) Спорт та відпочинок Неадекватний шкільний спорт Занадто мало ігрових майданчиків/майданчиків Больца Власні, пасивні розваги Небезпечні вулиці Занадто мало безпечних велосипедних доріжок Сім'я Генетична схильність Батьки-обезогенні Відсутність або короткий період годування груддю i Недостатні знання про здоров'я, знання та підготовку їжі Адіпогени Навколишнє середовище Енергетично щільна їжа, яку рекламують: Реклама, низькі ціни, надзвичайно великі закуски, безалкогольні напої Спонсорство (наприклад, Чемпіонат світу з футболу) Харчування Освіта та інформація Дефіцит у навчанні: Спосіб життя Здоров’я Харчування Кулінарія Культурні вірування [IOTF, 2004]
Невідповідність між продуктами харчування, рекомендованими спеціалізованими товариствами, та продуктами, що рекламуються. Вплив реклами продуктів (для дітей) (Hastings et al 2003; Becker et al 2005; IOM 2005)
Інформаційне суспільство 1 покоління у світі комп’ютерів та засобів масової інформації