Основной обмен: базовые энергозатраты организма¶

Основной обмен (базальный метаболизм) — это минимальное количество энергии, необходимое организму человека или теплокровного животного для поддержания жизнедеятельности в состоянии полного физического и эмоционального покоя. Эта энергия расходуется на работу внутренних органов, поддержание температуры тела, обновление клеток, дыхание, кровообращение и нервную деятельность. Основной обмен измеряется в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж) за единицу времени, обычно за сутки.

¶Физиологическая сущность

Энергия, получаемая с пищей, распределяется в организме на три основных направления: основной обмен, термический эффект пищи (энергия на переваривание и усвоение) и физическую активность. У среднестатистического человека с умеренной активностью основной обмен составляет от 50 до 70 % всех суточных энерготрат. У профессиональных спортсменов в период интенсивных нагрузок эта доля может временно снижаться до 30–40 %, тогда как у людей с сидячим образом жизни достигает 70–80 %.

Основной обмен обеспечивает работу наиболее энергоёмких органов. Наибольшее потребление энергии в покое приходится на:

• печень — около 27 %;
• головной мозг — около 19 %;
• скелетные мышцы — около 18 %;
• почки — около 10 %;
• сердце — около 7 %;
• остальные органы и ткани — около 19 %.

¶Факторы, влияющие на величину основного обмена

Величина основного обмена индивидуальна и зависит от ряда факторов.

¶Возраст и пол

У детей и подростков обмен веществ протекает интенсивнее, чем у взрослых, из-за процессов роста. С возрастом скорость метаболизма постепенно снижается: после 30 лет она уменьшается примерно на 1–2 % за каждое десятилетие, что связано с потерей мышечной массы и снижением активности внутренних процессов. У мужчин основной обмен в среднем на 5–10 % выше, чем у женщин, что объясняется большей долей мышечной ткани и, как правило, большей массой тела.

¶Масса и состав тела

Основной обмен прямо пропорционален массе тела: чем крупнее человек, тем больше энергии требуется организму. Однако решающее значение имеет не общий вес, а соотношение мышечной и жировой ткани. Мышечная ткань метаболически активна и сжигает энергию даже в покое, тогда как жировая ткань требует значительно меньших затрат. Поэтому у двух людей с одинаковым весом, но разным составом тела основной обмен может отличаться на 15–20 %.

¶Генетика и гормональный фон

Интенсивность обменных процессов передаётся по наследству. Гормональная регуляция также играет ключевую роль. Например, гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин) напрямую стимулируют метаболизм: при гипертиреозе основной обмен повышается, при гипотиреозе — снижается. Влияют также половые гормоны, инсулин, кортизол и адреналин.

¶Внешние условия

На основной обмен влияют температура окружающей среды (при холоде и сильной жаре затраты энергии возрастают), режим питания (длительное голодание замедляет метаболизм), а также состояние здоровья. Лихорадка повышает основной обмен: при повышении температуры тела на 1 °C затраты энергии увеличиваются примерно на 10–13 %.

¶Методы измерения и расчёта

¶Прямая и непрямая калориметрия

Наиболее точным методом является прямая калориметрия, при которой человека помещают в специальную герметичную камеру и измеряют количество выделяемого тепла. Этот метод сложен и дорог, поэтому в клинической практике чаще применяется непрямая калориметрия — анализ газообмена. Измеряется потребление кислорода и выделение углекислого газа, на основании чего вычисляется расход энергии.

¶Расчётные формулы

Для практических целей используются эмпирические формулы. Наиболее распространённой является уравнение Миффлина-Сан Жеора (1990 год):

• для мужчин: (10 × вес в кг) + (6.25 × рост в см) − (5 × возраст в годах) + 5;
• для женщин: (10 × вес в кг) + (6.25 × рост в см) − (5 × возраст в годах) − 161.

Результат выражается в килокалориях в сутки. Более старая формула Харриса-Бенедикта (1919 год) даёт несколько завышенные значения для современных людей из-за изменения среднего состава тела.

¶Практическое значение

Понимание величины основного обмена необходимо для расчёта суточной потребности в калориях. Для поддержания веса к основному обмену добавляют коэффициент физической активности (от 1.2 при сидячем образе жизни до 1.9 и выше при тяжёлом физическом труде). Для похудения создаётся дефицит калорий относительно общей потребности, для набора мышечной массы — профицит.

В медицине измерение основного обмена используется для диагностики нарушений обмена веществ, оценки состояния пациентов с ожирением, кахексией, заболеваниями щитовидной железы, а также при составлении рационов для больных в стационарах.

¶Интересные факты

• Основной обмен продолжается даже во сне: мозг и внутренние органы не прекращают работу. Во сне расход энергии снижается лишь на 5–10 % по сравнению с бодрствованием.
• Самая высокая интенсивность основного обмена на единицу массы наблюдается у мелких животных: например, у землеройки обмен веществ в десятки раз интенсивнее, чем у слона.
• Резкое ограничение калорийности питания (ниже уровня основного обмена) приводит к адаптивному замедлению метаболизма, что затрудняет дальнейшее похудение.

¶Источники

• Физиология человека: учебник / под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. — М.: Медицина, 2003.
• Композиция тела и метаболизм: клинические аспекты / под ред. М. А. Самойлова. — СПб.: СпецЛит, 2018.
• Mifflin M. D., St Jeor S. T. et al. A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals. — American Journal of Clinical Nutrition, 1990.