Ruhende Stoffwechselrate - Resting metabolic rate

Stoffwechselrate im Ruhezustand ( RMR ) ist Ganzkörper- Säugetier (und andere Vertebraten) Stoffwechsel während einer Zeitdauer von streng und steady Ruhebedingungen , die durch eine Kombination von Annahmen der physiologischen definiert sind Homöostase und biologischen Gleichgewichts . RMR unterscheidet sich von der Grundumsatzrate (BMR), da BMR-Messungen das physiologische Gesamtgleichgewicht erfüllen müssen, während RMR-Messbedingungen durch die kontextbezogenen Einschränkungen geändert und definiert werden können. Daher wird die BMR im schwer fassbaren "perfekten" stationären Zustand gemessen, während die RMR-Messung leichter zugänglich ist und somit die meisten, wenn nicht alle Messungen oder Schätzungen des täglichen Energieverbrauchs darstellt.

Indirekte Kalorimetrie ist die Studie oder die klinische Anwendung der Beziehung zwischen Respirationstest und bioenergetics , wo die Messung der Raten des Sauerstoffverbrauches, manchmal der Produktion von Kohlendioxid und weniger häufig Harnstoffproduktion zu Raten von Energieaufwand umgewandelt wird, als das Verhältnis zwischen ausgedrückt i ) Energie und ii) den Zeitrahmen der Messung . Wenn beispielsweise nach der Analyse des Sauerstoffverbrauchs eines Menschen 5,5 Kilokalorien Energie während einer 5-minütigen Messung von einem ruhenden Individuum geschätzt wurden, entspricht die Ruhe-Stoffwechselrate = 1,1 kcal / min.

Eine umfassende Behandlung von Störfaktoren bei BMR-Messungen wurde bereits 1922 in Massachusetts von Ingenieurprofessor Frank B. Sanborn demonstriert, wobei Beschreibungen der Auswirkungen von Nahrung, Haltung, Schlaf, Muskelaktivität und Emotion Kriterien für die Trennung von BMR und RMR liefern.

Indirekte Kalorimetrie

Pre-Computer-Technologien

In den 1780er Jahren für das Französisch Akademie der Wissenschaften, Lavoisier , Laplace und Seguin untersucht und die Beziehungen zwischen direkter veröffentlicht Kalorimetrie und Atemgasaustausch von Säugetieren. 100 Jahre später, im 19. Jahrhundert, lieferten die Professoren Atwater und Rosa an der Wesleyan University in Connecticut zahlreiche Belege für den Transport von Stickstoff, Kohlendioxid und Sauerstoff während des Metabolismus von Aminosäuren, Glucose und Fettsäuren bei Menschen Wert der indirekten Kalorimetrie bei der Bestimmung der Bioenergetik frei lebender Menschen. Die Arbeit von Atwater und Rosa ermöglichte es auch, die Kalorienwerte von Lebensmitteln zu berechnen, was schließlich zu den Kriterien wurde, die vom USDA für die Erstellung der Lebensmittelkalorienbibliothek festgelegt wurden.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte der Physiologieforscher Claude Gordon Douglas an der Universität Oxford eine kostengünstige und mobile Methode zum Sammeln von ausgeatmetem Atem (teilweise zur Vorbereitung von Experimenten auf Pike's Peak, Colorado). Bei dieser Methode atmet das Subjekt über einen aufgezeichneten Zeitraum in einen nahezu undurchlässigen und großvolumigen Auffangbeutel aus. Das gesamte Volumen wird gemessen, der Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt wird analysiert und die Unterschiede zur eingeatmeten "Umgebungsluft" werden berechnet, um die Raten der Sauerstoffaufnahme und des Kohlendioxidausstoßes zu bestimmen.

Um den Energieverbrauch der ausgeatmeten Gase abzuschätzen, wurden mehrere Algorithmen entwickelt. Eine der am weitesten verbreiteten wurde 1949 an der Universität von Glasgow vom Forschungsphysiologen JB de V. Weir entwickelt. Seine abgekürzte Gleichung zur Schätzung der Stoffwechselrate wurde geschrieben, wobei die Gasaustauschraten Volumen / Zeit waren, Stickstoff im Urin ausgeschlossen und die Einbeziehung eines Zeitumrechnungsfaktors von 1,44 zur Extrapolation auf den 24-Stunden-Energieverbrauch von "kcal pro Minute" auf "ermöglicht "kcal pro Tag." Weir verwendete die Douglas-Bag-Methode in seinen Experimenten und zur Unterstützung der Vernachlässigung der Wirkung des Proteinstoffwechsels unter normalen physiologischen Bedingungen und Essgewohnheiten von ~ 12,5% Proteinkalorien, schrieb er:

"... Wenn der Prozentsatz der verbrauchten Proteinkalorien zwischen 10 und 14 liegt, beträgt der maximale Fehler bei der Verwendung von [der Gleichung] weniger als 1 zu 500."
Ein Überblick darüber, wie Sauerstoff und Kohlendioxid den Energieverbrauch des Menschen beeinflussen

Computergestützte RMR-Messungen

In den frühen 1970er Jahren ermöglichte die Computertechnologie die Datenverarbeitung vor Ort, einige Echtzeitanalysen und sogar grafische Darstellungen von Stoffwechselvariablen wie O 2 , CO 2 und Luftstrom, wodurch akademische Einrichtungen dazu ermutigt wurden, Genauigkeit und Präzision zu testen auf neue Weise. Einige Jahre später, im Jahrzehnt, debütierten batteriebetriebene Systeme. Beispielsweise wurde 1977 in den Proceedings of the Physiological Society eine Demonstration des mobilen Systems mit digitaler Anzeige des kumulativen Sauerstoffverbrauchs und des Sauerstoffverbrauchs in der letzten Minute vorgestellt. Da die Herstellungs- und Rechenkosten in den nächsten Jahrzehnten sanken, machten verschiedene universelle Kalibrierungsmethoden zur Vorbereitung und zum Vergleich verschiedener Modelle in den neunziger Jahren auf Mängel oder Vorteile verschiedener Konstruktionen aufmerksam. Zusätzlich zu den niedrigeren Kosten wurde die metabolische Variable CO 2 häufig ignoriert, was stattdessen einen Fokus auf Sauerstoffverbrauchsmodelle des Gewichtsmanagements und des Bewegungstrainings förderte. Im neuen Jahrtausend wurden kleinere "Desktop-große" indirekte Kalorimeter mit dedizierten PCs und Druckern vertrieben, auf denen moderne Windows-basierte Software ausgeführt wurde.

Benutzen

RMR-Messungen werden empfohlen, wenn der tägliche Gesamtenergieverbrauch (TEE) geschätzt wird. Da BMR -Messungen beim Aufwachen auf den engen Zeitrahmen (und die strengen Bedingungen) beschränkt sind, wird die RMR-Messung mit lockeren Bedingungen typischer durchgeführt. In der vom USDA organisierten Überprüfung dokumentierten die meisten Veröffentlichungen spezifische Bedingungen für Ruhemessungen, einschließlich der Zeit ab der letzten Nahrungsaufnahme oder körperlichen Aktivitäten; Diese umfassende Überprüfung schätzt, dass der RMR aufgrund des thermischen Effekts der Fütterung und der Restverbrennung aufgrund von Aktivitäten, die im Laufe des Tages auftreten, um 10 bis 20% höher ist als der BMR.

Beziehung zwischen Stoffwechselrate im Ruhezustand und Energieverbrauch

Abgesehen von der Thermochemie können die Stoffwechselrate und der Energieverbrauch fälschlicherweise vertauscht werden, beispielsweise bei der Beschreibung von RMR und REE.

Klinische Richtlinien für Ruhezustandsmessungen

Die Akademie für Ernährung und Diätetik (AND) bietet klinische Leitlinien für die Vorbereitung eines Probanden auf RMR-Maßnahmen, um mögliche Störfaktoren durch Fütterung, stressige körperliche Aktivitäten oder Exposition gegenüber Stimulanzien wie Koffein oder Nikotin abzumildern:

Zur Vorbereitung sollte ein Proband 7 Stunden oder länger fasten und darauf achten, Stimulanzien und Stressfaktoren wie Koffein, Nikotin und harte körperliche Aktivitäten wie gezielte Übungen zu vermeiden.

Vor der Durchführung der Messung sollte ein Proband 30 Minuten lang ohne körperliche Bewegungen auf dem Rücken liegen, ohne zu lesen oder Musik zu hören. Das Ambiente sollte die Stimulation reduzieren, indem konstant leise, schwaches Licht und konstante Temperatur beibehalten werden. Diese Bedingungen setzen sich während der Messphase fort.

Darüber hinaus umfasst die korrekte Verwendung eines gut gewarteten indirekten Kalorimeters das Erreichen eines natürlichen und gleichmäßigen Atmungsmusters, um den Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidproduktionsraten unter reproduzierbaren Ruhebedingungen zu ermitteln. Die indirekte Kalorimetrie wird als Goldstandardmethode zur Messung des RMR angesehen. Indirekte Kalorimeter werden normalerweise in Labor- und klinischen Umgebungen verwendet, aber der technologische Fortschritt bringt die RMR-Messung unter frei lebenden Bedingungen.

Verwendung von REE im Gewichtsmanagement

Das langfristige Gewichtsmanagement ist direkt proportional zu den Kalorien, die durch die Fütterung aufgenommen werden. Dennoch spielen unzählige kalorienfreie Faktoren auch eine biologisch bedeutende Rolle (hier nicht behandelt) bei der Abschätzung der Energiezufuhr. Bei der Zählung des Energieverbrauchs ist die Verwendung einer Ruhemessung (RMR) die genaueste Methode zur Schätzung des Hauptteils des gesamten täglichen Energieverbrauchs (TEE), wodurch bei der Planung und Befolgung eines Kalorienaufnahmeplans die genauesten Näherungswerte angegeben werden. Daher wird die Schätzung des REE durch indirekte Kalorimetrie dringend empfohlen, um ein langfristiges Gewichtsmanagement zu erreichen. Diese Schlussfolgerung wird aufgrund der laufenden Beobachtungsforschung von angesehenen Institutionen wie dem USDA , AND (früher ADA), ACSM und international von erreicht und aufrechterhalten die WHO .

Häufig korreliert mit Stoffwechselrate und 24-Stunden-Energieverbrauch

Der Energieverbrauch hängt mit einer Reihe von Faktoren zusammen, die in alphabetischer Reihenfolge aufgeführt sind.

  • Alter: Neben den epidemiologisch korrelierten Trends des Alterns, der verminderten körperlichen Aktivität und des Verlusts an Muskelmasse kann eine verminderte Zellaktivität (deren Seneszenz) auch zur Senkung der REE beitragen.

Arbeit an nichtmenschlichen Arten

RMR wird in der Ökologie regelmäßig verwendet, um die Reaktion von Personen auf Änderungen der Umweltbedingungen zu untersuchen.

Parasiten wirken sich per Definition negativ auf ihre Wirte aus, und es wird daher erwartet, dass sich dies auf die RMR des Wirts auswirken kann. Es wurden unterschiedliche Auswirkungen einer Parasiteninfektion auf die RMR des Wirts gefunden. Die meisten Studien weisen auf eine Zunahme der RMR mit Parasiteninfektion hin, andere zeigen jedoch keine Wirkung oder sogar eine Abnahme der RMR. Es ist immer noch unklar, warum eine solche Variation in der Richtung der Änderung der RMR mit einer Parasiteninfektion beobachtet wird.


Verweise

Externe Links