Спосіб визначення витрат енергії в спокої та після фізичного навантаження у пацієнтів з надлишковою масою тіла та ожирінням

Спосіб визначення витрат енергії в спокої та після фізичного навантаження у пацієнтів з надлишковою масою тіла та ожирінням, що передбачає визначення витрат енергії організму, який від 3 Важливою ланкою у формуванні ожиріння внаслідок енергетичного дисбалансу є зменшення витрат отриманої організмом енергії. Енергія, яку отримує організм, витрачається на хімічні та фізичні процеси, що постійно в ньому відбуваються, на постійну роботу серця, кровоносних судин, травної, дихальної систем, залозисто-секреторного апарату та інших органів. Крім того, будь-яке фізичне навантаження потребує додаткових енергетичних витрат. Найбільші витрати енергії ідуть на роботу м'язів. М'язи отримують цю енергію унаслідок розпаду жирних кислот, глюкози та глікогену, а потім витрачають її на підтримання їх тонусу у спокої та при фізичному навантаженні, утворення фосфатних зв'язків і тепла [2]. Щоденні загальні енерговитрати організму людини, тобто сумарний обмін включають такі види витрат, основний обмін, специфічна динамічна дія їжі та витрати енергії, пов'язані з фізичною активністю. Щоденні загальні енерговитрати організму людини, тобто сумарний обмін включають такі види витрат, як основний обмін, специфічна динамічна дія їжі та витрати енергії, пов'язані з фізичною активністю [1]. Основний обмін (ОО) - добові витрати енергії на підтримання життєдіяльності організму в, так званих, стандартних умовах. Стандартні умови це зранку (у зв'язку з тим, що існують добові коливання рівня енерговитрат, який є мінімальним вночі о 3-4 годині і максимальним ввечері 17-18г), лежачі (оскільки при цьому немає зайвих енерговитрат на скорочення м'язів для підтримання антигравітаційної пози), у стані фізичного та емоційного спокою (що пов'язано з тим, що у робота м'язів супроводжується збільшенням витрат енергії, а в умовах емоційної напруги активується симпатичний відділ нервової системи, що стимулює виділення катехоламінів та тироксину, які збільшують окислення та фосфорилювання, що також збільшує енерговитрати), при температурі комфорту (при 18-20°С, при цій температурі організм не потребує напруження процесів тепловіддачі та теплопродукції, тобто він не витрачає енергії на ці процеси), натще (через 10-12 годин після останнього прийому їжі), щоб не появлялась специфічна динамічна дія їжі. На основний обмін витрачається біля 70% від сумарного обміну. Специфічна динамічна дія їжі - витрати енергії на перетравлення, всмоктування, транспорт нутрієнтів, а також на збільшення тонусу симпатичної (периферичної) нервової системи після їжі. Після прийому вуглеводів та жирів специфічна динамічна дія їжі складає 10% сумарного обміну, а після прийому білків – 30%. Збільшення енерговитрат пов'язане з активацією гладеньких м'язів ШКТ та виділення травних секретів, з процесами всмоктування, що потребує використання АТФ. Амінокислоти після всмоктування в печінці дезамінуються, що потребує додаткових витрат енергії, тому специфічна динамічна дія їжі білкової їжі вища. Витрати енергії, пов'язані з фізичною активністю – витрати на виконання довільної механічної роботи, мимовільна активність (наприклад, емоційне напруження), мимовільні скорочення м'язів, 51464 4 а також підтримання пози тіла. На фізичну активність витрачається біля 20% від сумарного обміну. Підтримання маси тіла в межах норми залежить від багатьох факторів, одним з яких є сталість енергетичного гомеостазу, який в свою чергу залежить від балансу надходження в організм людини енергії, її витрат та регуляції даних процесів. Тому існує необхідність у вимірюванні енерговитрат в організмі людини для можливості впливу на енергетичний баланс. Існує декілька відомих способів оцінки енерговитрат в організмі людини: пряма калориметрія, непряма калориметрія, хронометражно-табличний метод, метод інтегрування ЧСС. Пряма калориметрія, що є відомим та точним методом визначення енерговитрат, базується на вимірюванні кількості теплової енергії, що звільнюється організмом в спеціальних теплоізоляційних камерах, біокалориметрах. В біокалориметрі по трубкам циркулює вода, яка нагрівається під дією тепла, що виділяється людиною, що перебуває в камері. По кількості води, що протікає та зміні її температури розраховують кількість тепла, що виділилося організмом. Одночасно, в біокалориметр подається O2 та поглинається надлишок СO2 і водяних парів. В камеру подається їжа та виділяють з неї екскременти. Тиск повітря в камері підтримується на постійному рівні [1]. Метод прямої калориметрії складний та потребує довгих спостережень, тому не є досить зручним для використання в щоденний практиці. Тому за допомогою даного методу неможливо визначати індивідуальні енергетичні витрати кожному пацієнту, що має надлишкову масу тіла та ожиріння в клінічній практиці. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб визначення енергетичних витрат людини, який обраний нами за прототип, передбачає визначення загальної витрати енергії (4). Спосіб проводять у спеціальних камерах - калориметрах, які вловлюють тепло, що віддається організмом. Але, за допомогою цього способа неможливо в клінічній практиці визначити індивідуальні енергетичні витрати кожному пацієнту. Задачею корисної моделі є визначення індивідуальних енерговитрат у пацієнтів з надлишковою масою тіла та ожирінням у спокої та після фізичних навантажень для діагностики причин та планування лікування даних пацієнтів. Технічний результат, який отримали в результаті вирішення задачі, полягає у розробці індивідуального харчового раціону, визначеного за допомогою енергетичної цінності продуктів, об'єму харчування, а також, науково обґрунтованих рекомендацій щодо доцільності і можливості застосування фізичних навантажень та медикаментозних засобів. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі, який передбачає визначення витрат енергії організму, згідно корисної моделі, визначають індивідуальні витрати енергії за допомогою 13С-бікарбонатного дихального тесту з використанням стабільного ізотопу 13С, підраховують його концентрацію у складі СО2 повітря, що видихається людиною, виявляють та визначають 5 51464 концентрацію СО2, що містить 13С ізотоп за допомогою інфрачервоного аналізатора ізотопів IRIS (Wagner Analysen Technik GmbH) в два етапа ранком та ввечері, отримані дані аналізують програмою ІРІС і результат аналізу в кДж буде відповідати індивідуальному рівню витрат енергії. Спосіб здійснюється наступним чином: Спосіб визначення енергетичних витрат людини за допомогою 13С-бікарбонатного дихального тесту здійснюють з використанням стабільного ізотопу 13С, концентрацію якого підраховують у складі СО2 повітря, що видихається людиною. Виявлення та визначення концентрації СО2, що містить 13С ізотоп здійснюється за допомогою інфрачервоного аналізатора ізотопів IRIS (Wagner Analysen Technik GmbH) [4-6]. 13 C - бікарбонатний дихальний тест проводиться в два етапи. Перший етап дослідження проводять в умовах основного обміну (тобто, зранку, лежачі, натще, у стані фізичного та емоційного спокою та при температурі комфорту). Від пацієнта отримують 16 дихальних проб. Після першої дихальної проби пацієнт отримує субстрат (50г бікарбонату натрію з міченим 13С), що розчинений у 200мл теплого фруктового чаю. На протязі наступних 30 хвилин збирають 10 дихальних проб з інтервалом 3 хвилини (тобто, на 3-й, 6-й, 9-й, 12-й, 15-й, 18-й, 21-й, 24-й, 27-й та 30-й хвилинах). Після чого збирають ще 5 дихальних проб кожні 30 хвилин (на 60-й, 90й, 120-й, 150-й та 180-й хвилинах). Після того, як отримали всі 16 дихальних проб, вони аналізуються за допомогою інфрачервоного аналізатору ізотопів IRIS (Wagner Analysen Technik GmbH). Результат аналізу (виражений в кДж/добу) відповідає індивідуальним витратам даного пацієнта в умовах основного обміну (тобто, його основний обмін). При проведенні другого етапу тесту використовують той самий субстрат (50г бікарбонату натрію з міченим 13С), розчинений у 200мл теплого фруктового чаю. Дослідження проводять ввечері (о 20-00) після звичайного робочого дня, у положенні лежачи, в стані емоційного спокою, через 1,5 години після вечері. Останній прийом їжі (вечеря) повинен бути завершений в 18-30. При другому етапі також отримують 16 дихальних проб протягом 3-х годин, першу з яких отримують до застосування субстрату. Потім отримують 10 дихальних проб кожні 3 хвилини і після цього ще 5 дихальних проб кожні 30 хвилин. Отримані 16 дихальних проб аналізуються за допомогою інфрачервоного аналізатору ізотопів IRIS (Wagner Analysen Technik GmbH). Результат аналізу (виражений в кДж/добу) Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 відповідає індивідуальним енерговитратам даного пацієнта під час звичайного фізичного навантаження (тобто, сумарний обмін даного пацієнта). При індексі маси тіла в межах норми (18,52 13 24,9кг/м ) показники результатів Сбікарбонатного дихального тесту (в залежності від віку, статі, інтенсивності фізичного навантаження, індексу маси тіла) для чоловіків складають, приблизно, 18000кДж/сут - 29000кДж/сут; для жінок 10000кДж/сут - 12000кДж/сут. Проведене дослідження дозволяє розв'язати зазначену проблему, щодо визначення в клінічній практиці індивідуальних енергетичних витрат кожного пацієнта з надлишковою масою тіла та ожирінням, виявити толерантність до фізичного навантаження, а також розрахувати індивідуальний раціон та об'єм харчування з лікувальною метою і надати науково обґрунтовані рекомендації щодо застосування фізичних навантажень та призначення відповідного медикаментозного лікування. Таким чином, потенційна користь від впровадження даного способу дослідження є покращення умов життя, збереження здоров'я та зменшення інвалідізації та смертності серед населення, що має надлишкову масу тіла та ожиріння та визначення ризику виникнення захворювань у подальшому. Перелік літератури: 1. В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько. Физиология человека. - Москва. - 1997. - Т. 2, - С.198-212. 2. Вильям Ф.Ганонг. Фізіологія людини. - Львів: БаК, - 2002 - с. 784. 3. Menschik, D, Ahmed, S, Alexander, MH, Blum, RW. Adolescent physical activities as predictors of young adult weight. Arch Pediatr Adolesc Med 2008; 162:29. 4. Elia M, Fuller N, Murgatroyd P: The potential use of the labelled bicarbonate method for estimating energy expenditure in man. Proc.of the Nutr. Soc. 1988; 47: 247-258. 5. Junghans P, Chwalibog A: Complimentary application of stable isotope techniques and indirect calorimetry for determining energy expenditure. Proc. 15th Symp. On Energy Metabolisms in Animals, in Energy Metabolism in Animals. Wageningen Press 2001, Wageningen, The Netherland. 6. Junghans P, Derno M, Gehre M, Hoefling R, Kowski P, Strauch G, Jentsch W, Voigt J, Henning U: Calorimetric validation of 13C-bicarbonate and doubly labelled water method for determining the energy expenditure in goats. Z Ernährungswiss. (1997) 36: 268-272. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601