تعادل انرژی و تقسیم درشتمغذیها
تعادل انرژی و تقسیم درشتمغذیها حوزهای از بیوشیمی تغذیهای است که به چگونگی تطابق انرژی شیمیایی دریافتی به شکل کربوهیدرات، چربی و پروتئین با انرژی مصرفی بدن، و نحوه تصمیمگیری بدن در مورد اکسیداسیون یا ذخیرهسازی کدام سوخت در هر لحظه میپردازد. این حوزه، مصرف انرژی کل بدن، اندازهگیری مصرف سوخت با کالریسنجی غیرمستقیم، و سیگنالدهی مولکولی که در دسترس بودن مواد مغذی و مسیردهی سوبستراها بین اکسیداسیون و ذخیرهسازی را حس میکند، به هم پیوند میدهد.
Definition
تعادل انرژی رابطه بین دریافت انرژی و کل مصرف انرژی است؛ تقسیم درشتمغذیها، دفع متابولیک کربوهیدرات، چربی و پروتئین بلعیدهشده بین اکسیداسیون، ذخیرهسازی و سنتز است. این دو مفهوم با هم توضیح میدهند که چگونه ارگانیسم مصرف سوخت را برای برآوردن نیازهای انرژی در حالی که ذخایر سوبسترا را حفظ میکند، تنظیم میکند.
Scope
این حوزه خواننده را با مصرف انرژی در حالت استراحت و پس از غذا، انتخاب و تغییر سوختهای متابولیک، اکسیداسیون و ذخیرهسازی چربی، و مسیرهای حسکننده مواد مغذی که این فرآیندها را هماهنگ میکنند، آشنا میسازد. این مطلب به عنوان یک مرجع و چارچوب آموزشی برای درک متابولیسم سوخت در نظر گرفته شده است، نه به عنوان راهنمای رژیم غذایی بالینی.
Sub-topics
Core questions
- چگونه کل مصرف انرژی روزانه به متابولیسم پایه، اثر حرارتی غذا و فعالیت تقسیم میشود؟
- چه چیزی تعیین میکند که بدن در حالت استراحت، بعد از غذا و در طول ورزش کدام سوخت را اکسید میکند؟
- چربی رژیم غذایی چگونه اکسید میشود در مقابل چگونه در بافت چربی ذخیره میشود، و چه چیزی این تعادل را تنظیم میکند؟
- سلولها از طریق کدام حسگرهای مولکولی مازاد یا کمبود مواد مغذی را تشخیص داده و متابولیسم را تنظیم میکنند؟
Key concepts
- دریافت انرژی در مقابل کل مصرف انرژی
- نرخ متابولیسم پایه
- اثر حرارتی غذا
- کالریسنجی غیرمستقیم و ضریب تنفسی
- اکسیداسیون سوبسترا و انتخاب سوخت
- اکسیداسیون چربی و ذخیره لیپید
- حسگری مواد مغذی (mTOR, AMPK)
Key theories
- چرخه گلوکز-اسید چرب (رندل)
- اکسیداسیون گلوکز و اسید چرب به طور متقابل یکدیگر را در سطح رقابت سوبسترا مهار میکنند، به طوری که عرضه سوخت غالب، اکسیداسیون را بین کربوهیدرات و چربی تغییر میدهد؛ این مفهوم زیربنای بسیاری از درک ما از انتخاب سوخت و حساسیت به انسولین است.
- انعطافپذیری متابولیک
- متابولیسم سالم به راحتی بین اکسیداسیون چربی در حالت ناشتا و اکسیداسیون کربوهیدرات پس از مصرف کربوهیدرات تغییر میکند؛ توانایی مختل شده برای انجام این تغییر (انعطافناپذیری متابولیک) با مقاومت به انسولین مرتبط است.
Mechanisms
کل مصرف انرژی شامل نرخ متابولیسم پایه، اثر حرارتی غذا، و مصرف مرتبط با فعالیت است؛ اکسیداسیون کربوهیدرات، چربی و پروتئین را میتوان در شرایط in vivo از تبادل گازی با استفاده از کالریسنجی غیرمستقیم و ضریب تنفسی، همانطور که توسط فرین (Frayn) در سال 1983 رسمی شد، تقسیمبندی کرد. اینکه کدام سوخت غالب است، تا حدی توسط رقابت سوبسترا که توسط چرخه گلوکز-اسید چرب (رندل و همکاران، 1963) توصیف شده، کنترل میشود، و توانایی تغییر سوختها با تغذیه و ناشتایی، انعطافپذیری متابولیک نامیده میشود (گالگانی و همکاران، 2008). زیربنای این رفتارهای کل بدن، مسیرهای حسکننده مواد مغذی هستند که اسیدهای آمینه، گلوکز و بار انرژی را تشخیص داده و شار آنابولیک و کاتابولیک را بر این اساس تنظیم میکنند (افیان و همکاران، 2015).
Clinical relevance
مفاهیم این حوزه زیربنای نحوه تفسیر مصرف انرژی، استفاده از سوخت و مدیریت سوبسترا توسط پزشکان و محققان در شرایطی مانند چاقی، مقاومت به انسولین و بیماریهای متابولیک است. آنها مکانیسمهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی را برای مرجع آموزشی توصیف میکنند و مبنایی برای تجویز رژیم غذایی یا درمان فردی نیستند.
History
اندازهگیری مصرف انرژی انسان با کالریسنجی به اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بازمیگردد، و روشهای محاسبه اکسیداسیون سوبسترا از تبادل گاز تنفسی تا اواسط قرن بیستم تثبیت شد. رندل و همکاران چرخه گلوکز-اسید چرب را در سال 1963 معرفی کردند و انتخاب سوخت را به عنوان رقابت سوبسترا تعریف کردند. شناسایی بعدی مسیرهای حسکننده مواد مغذی مانند mTOR و AMPK، مبنای مولکولی برای چگونگی هماهنگی تعادل و تقسیم انرژی توسط سلولها را فراهم کرد.
Key figures
- Keith Frayn
- Philip Randle
- Eric Ravussin
- David Sabatini
Related topics
Seminal works
- frayn-1983
- randle-1963
- galgani-2008
- efeyan-2015
Frequently asked questions
- تفاوت بین تعادل انرژی و تقسیم درشتمغذیها چیست؟
- تعادل انرژی به تطابق کلی بین انرژی دریافتی و انرژی مصرفی مربوط میشود، در حالی که تقسیم درشتمغذیها به این موضوع میپردازد که چگونه سوختهای خاص — کربوهیدرات، چربی و پروتئین — پس از ورود به بدن، بین اکسیداسیون و ذخیرهسازی مسیردهی میشوند.
- مصرف سوخت در بدن چگونه اندازهگیری میشود؟
- کالریسنجی غیرمستقیم مصرف اکسیژن و تولید دیاکسید کربن را اندازهگیری میکند؛ از ضریب تنفسی و این مقادیر تبادل گاز، نرخ اکسیداسیون کربوهیدرات و چربی را میتوان تخمین زد، همانطور که فرین (Frayn) در سال 1983 بیان کرده است.