Энергетический баланс и регуляция массы тела
Энергетический баланс — это соотношение между энергией, которую человек получает с пищей и напитками, и энергией, которую он расходует в процессе метаболизма и физической активности. Со временем баланс между потреблением и расходом определяет, увеличиваются ли, уменьшаются или остаются стабильными запасы энергии в организме, главным образом жировая масса, что делает эту область физиологической основой для понимания массы тела и ее регуляции.
Definition
Энергетический баланс и регуляция массы тела — это исследование того, как потребление и расход энергии сопоставляются во времени, и как физиологические системы ощущают и защищают энергетические запасы организма, при этом дисбаланс приводит к изменениям массы и состава тела.
Scope
Эта область знакомит читателя с компонентами расхода энергии человеком, термическим эффектом приема пищи, гомеостатическими и нейроэндокринными системами, которые поддерживают массу тела, а также с метаболическими изменениями, которые следуют за преднамеренным ограничением энергии. Она представляет эти темы как справочные по физиологии и науке о питании, объединяя четыре подробные темы, а не предлагая индивидуальные рекомендации по управлению весом.
Sub-topics
Core questions
- Каковы компоненты общего суточного расхода энергии и как они измеряются?
- Как организм ощущает свои запасы энергии и сигнализирует о них мозгу?
- Почему организм стремится поддерживать определенный вес, и какие механизмы противостоят как набору, так и потере веса?
- Какие метаболические изменения сопровождают длительное ограничение калорий и потерю веса?
Key concepts
- Потребление энергии и расход энергии
- Общий суточный расход энергии
- Базальный и покоящийся метаболизм
- Термический эффект пищи
- Адаптивный термогенез
- Энергетический гомеостаз и сигналы адипозности
- Метаболическая адаптация к потере веса
Key theories
- Модели массы тела по принципу «установочной точки» / «точки равновесия»
- Масса тела активно регулируется, а не определяется пассивно: сигналы обратной связи, пропорциональные запасам жира, воздействуют на центральные цепи для поддержания определенного диапазона веса, так что отклонения вызывают компенсаторные изменения в потреблении и расходе. Варианты «точки равновесия» подчеркивают, что поддерживаемый уровень формируется как окружающей средой, так и биологией.
Mechanisms
Общий суточный расход энергии представляет собой сумму базального/покоящегося метаболизма, термического эффекта пищи и энергетических затрат на физическую активность. Сигналы о запасах энергии поступают в мозг посредством гормонов, таких как лептин и инсулин, концентрации которых отслеживают адипозность; гипоталамические цепи интегрируют эти сигналы с краткосрочными сигналами насыщения для регулирования потребления пищи и расхода энергии (Schwartz, 2000). При снижении веса расход энергии уменьшается больше, чем предсказывается только потерей тканей, что является компенсаторной реакцией, называемой адаптивным термогенезом, которая смещает систему в сторону восстановления потерянного веса (Leibel, 1995; Rosenbaum, 2010).
Clinical relevance
Понимание энергетического баланса лежит в основе интерпретации изменений веса, недоедания и ожирения в науках о здоровье, и оно объясняет, почему устойчивое снижение веса физиологически затруднительно. Представленный здесь материал является описательным справочным контентом по нормальной и измененной энергетической физиологии и не является протоколом для диагностики или управления весом какого-либо конкретного человека.
Epidemiology
Суточный расход энергии варьируется на протяжении жизни, увеличиваясь в раннем детстве, оставаясь относительно стабильным на протяжении большей части взрослой жизни при корректировке на размер тела и снижаясь в пожилом возрасте (Pontzer, 2021). Долгосрочное наблюдение за людьми после значительной потери веса показывает, что сниженный расход энергии может сохраняться годами (Fothergill, 2016), что является наблюдением на уровне популяции, имеющим отношение к высоким показателям восстановления веса после диет.
History
Количественное изучение метаболизма энергии человека выросло из калориметрии девятнадцатого и начала двадцатого веков, которая установила, что потребление и расход энергии подчиняются закону сохранения энергии. В течение двадцатого века непрямая калориметрия, а затем и метод дважды меченой воды сделали возможным измерение расхода энергии у свободно живущих людей, в то время как клонирование лептина в 1994 году и последующие работы по гипоталамическим цепям переосмыслили массу тела как централизованно регулируемую, гормонально сигнализируемую величину, а не пассивный учет калорий.
Key figures
- Rudolph Leibel
- Michael Rosenbaum
- Michael W. Schwartz
- Kevin D. Hall
- Herman Pontzer
Related topics
Seminal works
- leibel-1995
- schwartz-2000
- rosenbaum-2010
Frequently asked questions
- Что значит находиться в энергетическом балансе?
- Человек находится в энергетическом балансе, когда энергия, которую он получает с пищей и напитками, равна энергии, которую он расходует в процессе метаболизма и активности, так что запасы энергии в организме остаются примерно постоянными со временем. Постоянный избыток запасается в основном в виде жира, а постоянный дефицит расходует эти запасы.
- Если энергетический баланс — это просто «калории на входе» против «калорий на выходе», почему так трудно изменить вес?
- Потому что обе стороны уравнения регулируются. Потребление и расход не являются фиксированными числами, но корректируются гормональной и нервной обратной связью, которая защищает существующие запасы энергии, поэтому организм частично компенсирует преднамеренные изменения в питании или активности.