Ćwiczenia 4 Masai skład ciała. Przemiana materii i bilans energetyczny, Medyczne, Studia pielęgniarstwo, Fizjologia


Ćwiczenia 4. Masa i skład ciała. Przemiana materii i bilans energetyczny.

Ogólny skład ciała wykazuje dużą zmienność indywidualną i osobniczą. Ludzie o różnym składzie ciała mogą mieć podobną jego masę a zachowanie stałej masy ciała przez dłuższy czas nie musi być równoznaczne z utrzymaniem stałej proporcji między jego głównymi składnikami. W ogólnym składzie ciała wyróżnia się:

Zmiany beztłuszczowej masy ciała są wynikiem jej zwiększania się pod wpływem treningu fizycznego lub zmniejszania się pod wpływem bezczynności ruchowej lub zaników patologicznych.

Mogą też zachodzić zmiany komponentów beztłuszczowej masy ciała np. w okresie intensywnego rozwoju lub w okresie starzenia się lub w chorobach np. otyłości.

Pomiarów beztłuszczowej masy ciała i masy tkanki tłuszczowej dokonuje się aby poznać : tempo podstawowej przemiany materii, maksymalne pobieranie tlenu przez organizm, ogólną ilość hemoglobiny we krwi, reakcję hemodynamiczną na wysiłek fizyczny. Uwzględnienie obu tych parametrów ułatwia interpretację zmian zachodzących w organizmie w warunkach przekarmienia, niedożywienia lub wysiłku fizycznego.

Pomiary te mają praktyczne zastosowanie przy odchudzaniu się np. możliwe jest iż przy ograniczeniu pokarmów i wysiłku fizycznym masa ciała zwiększy się z powodu zwiększenia masy mięśniowej przy jednoczesnym zmniejszeniu masy tkanki tłuszczowej.

Moore i wsp. inaczej określili skład ciała tj. jako: komórkową masę ciała( potas i woda wewnątrzkomórkowa) oraz środowisko podporowe( woda zewnątrzkomórkowa, masa stałych składników pozakomórkowych i masa tłuszczów). Badania te jednak nie są wykonywane gdyż polegają na wprowadzaniu do organizmu izotopów promieniotwórczych i dlatego nie znalazły szerszego zastosowania.

Na stosunki ilościowe omawianych składników ciała mają wpływ: czynniki genetyczne, sposób odżywiania, skład pokarmu, wiek, płeć, stopień aktywności ruchowej, zmiany patologiczne.

I. Zasoby ustrojowe a masa ciała

Wyróżniamy masę ciała:

Różnica między masą ciała aktualną a przeciętną mówi o tym w jakim stopniu masa ciała badanego człowieka odbiega od normy populacyjnej i może świadczyć o niedożywieniu lub otyłości.

Należna masa ciała jest wartością docelową czyli utrzymywanie masy ciała aktualnej blisko wartości masy ciała należne eliminuje czynnik zagrożenia jakim jest nadwaga.

Obliczania należnej masy ciała można dokonać według kilku wzorów:

(W - 100)

ją o 20% jako otyłość. Dla mężczyzn Cn=(W - 100) - ----------

20

(W - 100)

Dla kobiet Cn = ( W - 100) - ---------------

10

Pomiar beztłuszczowej masy ciała jest ważny dla:

Pomiar tkanki tłuszczowej ważny w zaburzeniach metabolicznych: otyłość, cukrzyca, niedożywienie, możliwości adaptacji do zimna, ciepla i ogólnych warunków środowiska.

Wśród metod pomiaru beztłuszczowej masy ciała wymienić można:

TBW

0,732

TBW = ogólna ilość wody ustrojowej w kg

Pomiar masy tkanki tłuszczowej -

  1. Węglowodany, lipidy, białka, woda i elektrolity - ich zasoby w ustroju a dostarczanie.

Zasoby ustrojowe węglowodanów, tłuszczów i białek

  1. Węglowodany - pełnią one worganizmie rolę energetyczną, są elementami strukturalnymi, i metabolitami pośrednimi do produkcji innych związków.Do węglowodanów zaliczamy:

Żródłem węglowodanów występujących w organizmie są cukry zawarte w pożywieniu.

Glukoza - w organizmie występuje w przestrzeniach zewnątrzkomórkowych i w płynie wewnątrzkomórkowym komórek wątroby, nerwowych, krwinkach czerwonych, komórkach trzustki,, kanalikach nerkowych. Ogólna zawartość cukru w organizmie to 20g.

Glikogen - to wielocukier, występuje w wątrobie i mięśniach. Glikogen magazynowany jest w wątrobie i z niego uwalniana jest glukoza do krwi. Zawartość glikogenu w wątrobie na czczo wynosi 60 - 90 g. Przeciętne zużycie glukozy w czasie doby wynosi 150g/24h. Przy głodzeniu się ten zapas wyczerpuje się w czasie 48 godzin. Zawartość glikogenu w mięśniach wynosi ok. 1 - 1,5 % masy wilgotnej tkanki mięśniowej np. przy ogólnej masie mięśni 20 - 30 kg - ilość glikogenu wynosi 200 - 450g., przy bardzo dużym wysiłku fizycznym te zasoby mogą ulec całkowitemu zużyciu a natychmiastowa podaż może uzupełnić ten brak o ok. 3% ich masy.

  1. Lipidy( tłuszcze) - to związki nierozpuszczalne w wodzie i do nich należą: kwasy tłuszczowe, estry glicerolu i kwasów tłuszczowych, fosfolipidy, sterole.

Kwasy tłuszczowe - wyróżniamy:

Glicerole - do nich należą monoglicerole, diglicerole, triacyloglicerole(TAG) mające dla ustroju największe znaczenie tzw. obojętne 90% gliceroli.

Fosfolipidy - do nich należą lecytyny, kefaliny, plazmalogeny, sfingolipidy, i fosfolipidy bez azotu.

Sterole - należą do nich cholesterol i jego estry( związki steroidowe).

Rola lipidów w organizmie:

Tłuszcze stanowią 85 - 90% masy tkanki tłuszczowej np. człowiek o masie 65 kg ma 9 kg tkanki tłuszczowej. Fosfolipidy i cholesterol występują we wszystkich tkankach, błonach komórkowych, tkance nerwowej( mielina). Ogólna zawartość cholesterolu w organizmie wynosi 140 g. W organizmie lipidy łączą się z proteinami tworząc lipoproteiny. Wolne kwasy tłuszczowe(WKT) odgrywają zasadniczą rolę w przemianie materii i są transportowane do innych tkanek w tym mięśni. Ich ilość zwiększa się w warunkach głodzenia i podczas wysiłku fizycznego oraz po spożyciu tłuszczy a ich ilość zmniejsza się po spożyciu posiłku węglowodanowego.

W osoczu krwi znajdują się: WKT, lipoproteiny (acyloglicerole, fosfolipidy, cholesterol oraz apoproteiny w tym LDL- 60%( pochodzi z pokarmów i jest syntetyzowany w wątrobie) i HDL - 30%( przenosi cholesterol z tkanek obwodowych do wątroby, gdzie jest rozkładany). Poziom lipoprotein ma znaczenie dla profilaktyki miażdżycy.

  1. Białka - pełnią w organizmie wiele funkcji w tym enzymów, hormonów, przeciwciał, przenośników i elementów strukturalnych wielu związków, Białka są zbudowane z łańcuchów peptydowych złożonych z aminokwasów a ich budowa odbywa się na podstawie informacji genetycznej zawartej w DNA. W skład białek wchodzi 20 różnych aminokwasów.

Głównym źródłem białka są pokarmy białkowe ale wiele aminokwasów jest produkowane w organizmie z przemiany węglowodanów i amoniaku. Niektóre aminokwasy są syntetyzowane w organizmie w okresie dojrzewania np. walina, leucyna, izoleucyna, metionina, fenyloalanina, histydyna, tryptofan, lizyna, arginina i treonina.

Aminokwasy te muszą być dostarczane w pokarmie w postaci białka zwierzęcego, gdyż są one niezbędne do produkcji wielu białek w tym hormonów.

Ilość białka u człowieka ważącego 70 kg wynosi 11 kg.( tab)

W organizmie człowieka w czasie jednej doby jest syntetyzowane ok. 150g białek. Dzienne zapotrzebowabie przez dorosłego człowieka na białko wynosi 40 - 70 g białek zawierających aminokwasy.

Równowagę między syntezą a rozkładem białek ocenia się na podstawie bilansu azotowego( różnica między ilością dostarczanego azotu w przyswajanych białkach a ilością azotu wydalonego z organizmu - mocz, kał, złuszczony naskórek). Dodatni bilans oznacza zwiększone przyswajanie aminokwasów i wzmożoną syntezę białek( ciąża, wzrost) a ujemny w czasie głodzenia ale może być także ujemny jeśli w diecie brakuje któregokolwiek aminokwasu nie syntetyzowanego w organizmie..

W okresie głodzenia masa wątroby może się zmniejszyć o 50% a masa mięśni szkieletowych o 30%( są wykorzystywane w warunkach deficytu pokarmowego).

5. Woda i elektrolity - rozmieszczenie i zasoby w ustroju

Woda - wyróżnia się:

Objętość wody ogólnej i objętość wody zewnątrzkomórkowej można zmierzyć za pomocą metod rozcieńczeniowych a objętość wody wewnątrzkomórkowej oblicza się jako różnicę między TBW a ECW.

Nie można zmierzyć TCW i przyjmuje się ją jako stały procent(12,5%)TBW.

Ogólna objętość wody w organizmie (TBW) odpowiada 45 - 65% masy ciała. U noworodków wyższa 75% masy ciala a u ludzi starszych 60 -70 lat - zmniejsza się do 50% masy ciała. Kobiety mają niższą zawartość wody, gdyż mają większą masę tkanki tłuszczowej z 10% zawartością wody.

Objętość osocza krwi wynosi średnio 4,5% masy ciała. Woda stanowi ok. 92% osocza a objętość chłonki - 2%.

Objętość wody wewnątrzkomórkowej stanowi ok. 45% masy ciała. Np. u mężczyzny o masie 70 kg objętość wody ogólna wynosi42l a objętość wody wewnątrzkomórkowej - 30,8% a zewnątrzkomórkowej - 11,2% a osocza - 3,5l a płynu śródmiąższowego - 7,7l.

Elektrolity - najdokładniejszy pomiar przy pomocy izotopu radioaktywnego ale można także jako zwykłe badanie elektrolitów:

Prawidłowy poziom elektrolitów zapewnia homeostazę ustroju. Biorą one udział w osmotycznym wiązaniu wody w płynach ustrojowych.

  1. Bioenergetyczne podstawy funkcjonowania organizmu

Energia jaką organizm potrzebuje do wykonywania „ pracy biologicznej” jest uzyskiwana przez rozkład substancji pokarmowych.

Energia ta umożliwia:

Wydatek energii związany z wykonywaną pracą równoważony jest przez zwiększanie szybkości procesów utleniania.

  1. Podstawowa i spoczynkowa przemiana materii

W organizmie przemiana materii czyli metabolizm zachodziłaby bardzo wolno gdyby nie enzymy ją wspomagające. Dzięki enzymom możliwa jest regulacja procesów biochemicznych dostosowując ją do aktualnych potrzeb organizmu. Synteza tych enzymów jest zdeterminowana genetycznie. Wytwarzanie tych enzymów może być przyśpieszane lub hamowane na poziomie transkrypcji i translacji.

Czynnikami mającymi wpływ na procesy biochemicznie jest ilość dostarczanych z pokarmem(koenzymy w tym witaminy z grupy B i niektóre metale).

Na aktywność tych enzymów mają wpływ zmiany temperatury, zmiany pH i składu jonowego środowiska., w tym szczególną rolę odgrywają jony wapniowe.

Przykładem wspomaganym przez enzymy jest rozkład i synteza glikogenu. Procesy biochemiczne to łańcuch reakcji katalizowany przez enzymy i połączone ze sobą przez wspólne metabolity. Wpływ enzymów na procesy metaboliczne(tab).

Glikoliza - to proces dostarczający energii i pirogronianu(utlenianie w mitichondriach) organizmowi bez udziału tlenu. Glikoliza zachodzi we wszystkich tkankach. Rozkład glikogenu jest zależny od tempa glikolizy.

Hydroliza tłuszczy( lipoliza) - to reakcja regulatorowa wpływająca na procesy metabolizmu. Enzym biorący udział w lipolizie to lipaza., której aktywność jest stymulowana przez adrenalinę i skurcze mięśni przy wpływie stymulatora jakom są jony wapnia(Ca).

Największym magazynem tłuszczów jest tkanka tłuszczowa i wolne kwasy tłuszczowe(WKT). WKT z tkanki tłuszczowej są transportowane do innych tkanek przez krew.

Gdy zaopatrzenie tkanek w tlen jest duże to szybkość utleniania kwasów tłuszczowych jest proporcjonalna do ich stężenia. Transport ten jest różny w różnych warunkach fizjologicznych np. zwiększa się w komórkach mięśniowych pod wpływem treningu.

Zasoby tłuszczowe organizmu są znacznie większe niż zasoby węglowodanowe. Istotne więc są te mechanizmy, które warunkują proporcjonalne wykorzystanie substratów węglowodanowych i tłuszczowych w procesach dostarczających energii tkankom.

Niedobór tlenu hamuje wykorzystanie wolnych kwasów tłuszczowych z których nienasycone kwasy tłuszczowe są konieczne do prawidłowej pracy układu nerwowego.

W spoczynku ok. 90% zapotrzebowania energetycznego mięśni szkieletowych pokrywane jest przez utlenianie wolnych kwasów tłuszczowych. W czasie pracy zużycie węglowodanów i tłuszczy zwiększa się proporcjonalnie do intensywności wysiłku.

Metabolizm jest regulowany przez układ nerwowy i wewnątrzwydzielniczy a to ma wpływ na czynności organizmu i jego przystosowanie do środowiska. Substancjami, które mają wpływ na metabolizm są: neuroprzekaźniki, hormony, i neurohormony np. wydzielanie insuliny jest zależne od : stężenia glukozy we krwi,( brak glukozy hamuje wydzielanie insuliny), stężenia acetylocholiny,, stężenia hormonów jelitowych i stężenia aminokwasów. Wydzielanie insuliny jest ciągle dostosowywane do potrzeb.

Unieczynnianie i rozkład hormonów odbywa się w różnych tkankach, głównie jednak w wątrobie i nerkach.

  1. Bilans energetyczny organizmu. Głód.

Bilans energetyczny - to różnica pomiędzy energią uzyskaną przez organizm ze składników pokarmu a ilością energii wydatkowanej przez ustrój w określonym czasie( zwykle odnosi się do jednej doby).

Gdy wartość energetyczna spożytego pokarmu przekracza wydatkowaną energię to mówimy o bilansie dodatnim a ujemny - sytuacja odwrotna. Gdy wahania masy ciała 1-2 kg/24h to mówimy o bilansie energetycznym wyrównanym( wskazane 4-5 pomiarów w ciągu 6 tyg. np. przesunięcie bilansu energetycznego dobowego z 2000 - 3000 kcal o 3% powoduje w ciągu roku zwiększenie masy ciała o 3-4 kg a w ciągu 10 lat o 30 -40 kg.

Metody pomiaru bilansu energetycznego:

Podstawowa i spoczynkowa przemiana materii

Podstawowa przemiana materii(BMR) - to tempo metabolizmu w organizmie człowieka pozostającego w warunkach zupełnego spokoju fizycznego i psychicznego oraz komfortu cieplnego nie mniej niż w 12 h po posiłku i po 8 h snu.

Na podstawową przemianę materii mają wpływ: rozmiar ciała(wysokość, masa), wiek, płeć, temperatura ciała. Każda zmiana temperatury ciała o 1C powoduje zmianę tempa metabolizmu o 13%, każde obniżenie temperatury otoczenia zwiększa tempo przemiany materii. Spożycie posiłku powoduje zwiększenie tempa metabolizmu po ok. 30 -60 min. I może trwać kilkanaście godzin.

Przed pomiarem BMR 3 doby dieta niskobiałkowa.

Im mniejsza podstawowa przemiana materii tym gorsza tolerancja przez organizm niskiej temperatury.

Wydajność energetyczna pracy mięśniowej tzw. współczynnik pracy użytecznej to proporcja pomiędzy wielkością wykonywanej pracy mechanicznej a ilością wydatkowanej energii chemicznej. Mierzenie podczas wysiłku na cykloergometrze.

Zasoby energetyczne organizmu

Zwiększonemu zużyciu glukozy przez mięśnie w czasie wysiłku fizycznego towarzyszy uwalnianie tego cukru z wątroby podobnie jak w warunkach głodzenia się. W wątrobie magazynowane jest100 -150 g glikogenu a w mięśniach - 600g.

Głód - to niedobór energetyczny występujący w organizmie.

Głód zupełny - występuje na skutek całkowitego przerwania przyjmowania pokarmu.

Głód częściowy - to zmniejszenie przyjmowania pokarmu do poziomu niedostatecznego pokrycia zapotrzebowania energetycznego organizmu.

Niedożywienie - to skutek niedostatecznego pod względem jakościowym i ilościowym dostarczania pokarmów.

Głód - deficyt energetyczny - utrata białek ustrojowych - osłabienie mięśni oddechowych - niedodma płuc - zapalenie płuc - śmierć.

Odwodnienie i przewodnienie organizmu

Odwodnienie - to zmniejszenie objętości wody w ustroju. Wyróżnia się odwodnienie:

27


Wyszukiwarka