Bilans energetyczny a regulacja masy ciała

Bilans energetyczny to zależność między energią pobieraną przez człowieka w postaci pożywienia i napojów a energią wydatkowaną na metabolizm i aktywność fizyczną. Z czasem równowaga między spożyciem a wydatkiem decyduje o tym, czy zapasy energii w organizmie, głównie masa tkanki tłuszczowej, wzrastają, maleją czy pozostają stabilne, co czyni ten obszar fizjologiczną podstawą do zrozumienia masy ciała i jej regulacji.

Definition

Bilans energetyczny i regulacja masy ciała to badanie sposobu, w jaki spożycie energii i wydatek energetyczny są dopasowywane w czasie, oraz jak systemy fizjologiczne wyczuwają i bronią zapasów energii w organizmie, przy czym nierównowaga prowadzi do zmian masy i składu ciała.

Scope

Ten obszar zapoznaje czytelnika ze składnikami całkowitego dobowego wydatku energetycznego człowieka, termicznym efektem spożywania posiłków, homeostatycznymi i neuroendokrynnymi systemami broniącymi masy ciała oraz zmianami metabolicznymi następującymi po celowym ograniczeniu energii. Przedstawia je jako zagadnienia referencyjne z zakresu fizjologii i nauk o żywieniu, grupując cztery szczegółowe tematy, zamiast oferować indywidualne porady dotyczące kontroli masy ciała.

Sub-topics

• Basal Metabolic Rate and Total Daily Energy Expenditure
• Dietary Thermogenesis and Adaptive Thermogenesis
• Energy Balance Homeostasis and Regulation
• Metabolic Adaptation to Caloric Restriction

Core questions

• Jakie są składniki całkowitego dobowego wydatku energetycznego i jak są mierzone?
• Jak organizm wyczuwa swoje zapasy energii i sygnalizuje je do mózgu?
• Dlaczego organizm dąży do utrzymania określonej masy ciała i jakie mechanizmy przeciwdziałają zarówno przyrostowi, jak i utracie masy ciała?
• Jakie zmiany metaboliczne towarzyszą długotrwałemu ograniczeniu kalorii i utracie masy ciała?

Key concepts

• Spożycie energii i wydatek energetyczny
• Całkowity dobowy wydatek energetyczny
• Podstawowa i spoczynkowa tempo metabolizmu
• Termiczny efekt pożywienia
• Termogeneza adaptacyjna
• Homeostaza energetyczna i sygnały o otłuszczeniu
• Adaptacja metaboliczna do utraty masy ciała

Key theories

Modele punktu nastawczego/punktu stabilizacji masy ciała

Masa ciała jest aktywnie regulowana, a nie pasywnie determinowana: sygnały sprzężenia zwrotnego proporcjonalne do zapasów tkanki tłuszczowej działają na centralne obwody, broniąc zakresu masy ciała, tak że odchylenia prowokują kompensacyjne zmiany w spożyciu i wydatku. Warianty punktu stabilizacji podkreślają, że broniony poziom jest kształtowany zarówno przez środowisko, jak i biologię.

Mechanisms

Całkowity dobowy wydatek energetyczny jest sumą podstawowego/spoczynkowego metabolizmu, termicznego efektu pożywienia i kosztu energetycznego aktywności fizycznej. Zapasy energii są sygnalizowane do mózgu przez hormony takie jak leptyna i insulina, których stężenia odzwierciedlają otłuszczenie; obwody podwzgórza integrują te sygnały z krótkoterminowymi sygnałami sytości, aby dostosować spożycie pokarmu i wydatek energetyczny (Schwartz, 2000). Kiedy masa ciała jest redukowana, wydatek spada bardziej niż przewidywano na podstawie samej utraty tkanki, co jest reakcją kompensacyjną zwaną termogenezą adaptacyjną, która sprzyja odzyskiwaniu utraconej masy ciała (Leibel, 1995; Rosenbaum, 2010).

Clinical relevance

Zrozumienie bilansu energetycznego jest podstawą interpretacji zmian masy ciała, niedożywienia i otyłości w naukach o zdrowiu, a także wyjaśnia, dlaczego długotrwała utrata masy ciała jest fizjologicznie trudna. Materiał ten stanowi opisową treść referencyjną dotyczącą prawidłowej i zmienionej fizjologii energetycznej i nie jest protokołem diagnostyki ani leczenia masy ciała u poszczególnych osób.

Epidemiology

Dobowy wydatek energetyczny zmienia się w ciągu życia, wzrastając we wczesnym dzieciństwie, pozostając względnie stabilny przez większość dorosłości po uwzględnieniu wielkości ciała i malejąc w starszym wieku (Pontzer, 2021). Długoterminowe obserwacje osób po dużej utracie masy ciała pokazują, że zmniejszony wydatek energetyczny może utrzymywać się przez lata (Fothergill, 2016), co jest obserwacją na poziomie populacji istotną dla wysokiego wskaźnika ponownego przyrostu masy ciała po dietach.

History

Ilościowe badanie metabolizmu energetycznego człowieka wywodzi się z XIX- i początku XX-wiecznej kalorymetrii, która wykazała, że spożycie i wydatek energii podlegają prawu zachowania energii. W ciągu XX wieku kalorymetria pośrednia, a później metoda wody podwójnie znakowanej umożliwiły pomiar wydatku u osób żyjących swobodnie, podczas gdy klonowanie leptyny w 1994 r. i późniejsze prace nad obwodami podwzgórza zredefiniowały masę ciała jako ilość centralnie regulowaną i sygnalizowaną hormonalnie, a nie jako pasywną księgę kalorii.

Key figures

• Rudolph Leibel
• Michael Rosenbaum
• Michael W. Schwartz
• Kevin D. Hall
• Herman Pontzer

Seminal works

• leibel-1995
• schwartz-2000
• rosenbaum-2010

Frequently asked questions

Co oznacza bycie w bilansie energetycznym?

Osoba jest w bilansie energetycznym, gdy energia pobierana z pożywienia i napojów jest równa energii wydatkowanej na metabolizm i aktywność, dzięki czemu zapasy energii w organizmie pozostają w przybliżeniu stałe w czasie. Trwały nadmiar jest magazynowany głównie jako tłuszcz, a trwały deficyt wykorzystuje te zapasy.

Jeśli bilans energetyczny to tylko kalorie spożyte w stosunku do kalorii wydatkowanych, dlaczego zmiana masy ciała jest trudna?

Ponieważ obie strony równania są regulowane. Spożycie i wydatek nie są stałymi liczbami, ale są dostosowywane przez sprzężenie zwrotne hormonalne i nerwowe, które bronią istniejących zapasów energii, więc organizm częściowo kompensuje celowe zmiany w jedzeniu lub aktywności.