Osn

Osn

Основные
параметры состояния рабочего тела

Технической
термодинамикой называется наука, изучающая свойства тепловой энергии и законы
всемирного превращения тепловой и механической энергии. Она является основой
теории двигателей внутреннего сгорания.

Процесс
образования тепловой энергии в механическую в двигателях внутреннего сгорания
(д. в. с.) осуществляется с помощью рабочего тела. Рабочим телом в д. в. с.
являются газообразные продукты сгорания топлива. Величины, которые характеризуют
физическое состояние тела называются термодинамическими параметрами состояния.
Такими параметрами являются удельный объем, абсолютное давление, абсолютная
температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, концентрация, теплоемкость
и т.д. При отсутствии внешних силовых полей (гравитационного, электромагнитного
и др. ) термодинамическое состояние однофазного тела можно однозначно определить
3-мя параметрами – удельным объемом, температурой (Т), давлением (Р).

Если изменить термодинамическое состояние системы, т. е. подвести или отнять
тепло, сжать газ или дать возможность ему расшириться, то все параметры рассматриваемой
системы изменят свою величину.

Давление равно силе,
действующей на единицу площади поверхности тела. Когда говорят о давлении газа
или пара, под силой понимают суммарную силу ударов молекул этого газа или пара,
направленную перпендикулярно к стенкам сосуда. Подавляющее большинство приборов
для определения давления измеряет разницу между давлением среды (иногда называемым
полным, или абсолютным давлением) р и атмосферным (барометрическим) В. Если
измеряемое давление выше атмосферного, такой прибор называется манометром, а
измеряемое давление — избыточным

Ризб.
= Р — В.

Если
измеряемое давление ниже атмосферного, такой приор называется вакуумметром,
а измеряемое давление — вакуумметрическим (или вакуумом).

Рвак = В — Р.

Температура
— это мера нагретости тела. Если теплота переходит от одного тела к другому,
это значит, что температура первого тела Т1
больше температуры второго тела Т2.
Если же теплообмен между телами отсутствует, температуры одинаковы T2
= T1.

Удельный объем — это
отношение полного объема вещества V
к его массе m.

v
= V / m

Плотность
— это отношение массы вещества к его объему.

p = m / V

То
есть плотность является величиной, обратной удельному объему.

Величины, характеризующие термодинамическое состояние газа, давление р, удельный
объем v и температура Т
зависят друг от друга. Если, например, газ определенной температуры занимает
какой-то определенный объем, то он будет находиться под некоторым давлением.
Изменение объема или температуры изменит давление газа.

pv/T=
const

Для
1 кг газа эту постоянную величину называют газовой постоянной и обозначают буквой
R:

pv/T=R

Уравнение состояния часто называют уравнением Клапейрона,
по имени ученого, предложившего это уравнение.

Хостинг от uCoz

Рабочее тело.

Основные параметры состояния.

Предметом
технической термодинамики является
главным образом изучение процессов
взаимного преобразования теплоты и
работы в различных тепловых машинах. В
тепловых двигателях преобразование
теплоты в работу осуществляется при
помощи так называемого рабочего тела.
Рабочее тело
— газообразное, жидкое или плазменное
вещество, с помощью которого осуществляется
преобразование какой-либо энергии при
получении механической работы, холода,
теплоты.

Например,
в ДВС, а также в газотурбинных установках
рассматриваются процессы, в которых
рабочим телом является газ. В паровых
двигателях рабочим телом является пар,
легко переходящий из парообразного
состояния в жидкое и, наоборот, из
жидкого в парообразное.

Физическое
состояние тела вполне определяется
некоторыми величинами, характеризующими
данное состояние, которые в термодинамике
называются параметрами
состояния.
Параметры состояния взаимно связаны,
и любые из них можно рассматривать в
качестве основных, а другие — в качестве
производных. В технической термодинамике
в качестве основных принято три параметра:
удельный
объем, абсолютная температура и
абсолютное давление,
которые связаны между собой вполне
определенными математическими
зависимостями.

У
д е л ь н ы й о б ъ е м. Удельный
объем v
— это объем,
занимаемый единицей массы рабочего
тела. Если V
— полный объем, занимаемый рабочим телом
в м ³,
m
— его масса в кг, то

[м³/кг]
(1.1)

Плотность
тела определяется как масса единицы
объема

[кг/м³]. (1.2)

Удельный
объем есть величина, обратная плотности,
т.е.

(1.3)

Т
е м п е р а т у р а. Температура,
характеризуя степень нагретости тела,
представляет собой меру средней
кинетической энергии поступательного
движения его молекул, т.е. температура
характеризует среднюю интенсивность
движения молекул, и, чем больше эта
средняя скорость движения молекул, тем
выше температура тела. Понятие температуры
не может быть применено к одной или
нескольким молекулам. Если два тела с
различными средними кинетическими
энергиями движения молекул привести в
соприкосновение, то тело с большей
кинетической энергией молекул /с большей
температурой/ будет отдавать энергию
телу с меньшей средней кинетической
энергией молекул /с меньшей температурой/,
и этот процесс будет протекать до тех
пор, пока средние кинетические энергии
молекул обоих тел не сравняются, т.е. не
выровняются температуры обоих тел.
Такое состояние двух тел называется
тепловым
равновесием.

В
технике для измерения температур
используют различные свойства тел:
расширение тел от нагревания в жидкостных
термометрах; изменение электрического
сопротивления проводника при нагревании
в термометрах сопротивления; изменение
электродвижущей силы в цепи термопары
при нагревании или охлаждении ее спая
и др.

Параметром
состояния
рабочего тела является абсолютная
температура,
измеряемая в градусах Кельвина /К/. Между
температурами, выраженными в градусах
Кельвина и Цельсия, имеется следующая
связь:

T
= t
+ 273,15 (1.4)

Абсолютная
температура — величина всегда положительная,
т.к. в данном случае отсчет температуры
ведется по шкале, характеризуемой тем,
что нулевая точка этой шкалы представляет
собой наинизшую термодинамически
возможную температуру. Эта точка
называется абсолютным
нулем.

Д
а в л е н и е. Давление
с точки зрения молекулярно-кинетической
теории есть средний результат ударов
молекул газа, находящихся в непрерывном
хаотическом движении, о стенки сосуда,
в котором заключен газ, и представляет
собой нормальную составляющую силы,
действующей на единицу поверхности.

Различают
абсолютное, избыточное, барометрическое
/атмосферное/ и вакуумметрическое
давления.
Термодинамическим
параметром
состояния
является только абсолютное
давление.
Абсолютное давление — это полное давление,
производимое паром или газом.

Пусть
к сосуду, в котором находится, например,
газ, подсоединен манометр /прибор для
измерения давления/. Когда давление
газа
равно давлению внешней среды, т.е.
барометрическому давлению
,
то стрелка манометра находится на нуле
шкалы. Когда же давление газа превышает
барометрическое, стрелка отклоняется,
показывая избыток давления газа над
барометрическим, т.е. избыточное давление
(рис.
1.1). Таким образом,

Р_а
= Р_изб
+ Р_б. (1.5)

Если
абсолютное давление Р_а
меньше
барометрического
Р_б,
то величина Н,
показывающая на сколько
Р_а
меньше Р_б,
называется разрежением или вакуумом.

Н=Р_вак=
Р_б
—
Р_а
; Р_а
= Р_б —
Н. (1.6)

Избыточное
давление измеряется манометром, а
разрежение — вакуумметром.

Давление
в системе СИ измеряется в паскалях:

1Па
= 1Н/м²
= 10^-3кПа
= 10^-6МПа.

В
технических расчетах пользуются иногда
внесистемной единицей — баром: 1 бар =
10⁵Па.

Фармакокинетика — StatPearls — NCBI Bookshelf

Определение/Введение

Фармакокинетика (ФК) — это исследование того, как организм взаимодействует с вводимыми веществами в течение всего времени воздействия (лекарства ради этой статьи). Это тесно связано с фармакодинамикой, которая более внимательно изучает влияние лекарства на организм, но отчетливо отличается от нее. Четыре основных параметра, обычно изучаемые в этой области, включают абсорбцию, распределение, метаболизм и экскрецию (ADME). Понимание этих процессов позволяет практикующим врачам гибко назначать и вводить лекарства, которые обеспечат наибольшую пользу при наименьшем риске, и позволит им вносить коррективы по мере необходимости, учитывая различную физиологию и образ жизни пациентов.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Поглощение

Всасывание – это процесс, при котором лекарство из принятого препарата, например таблетки, капсулы, попадает в системный кровоток. Абсорбция влияет на скорость и концентрацию, с которой лекарство может попасть в желаемое место действия, например, в плазму. Существует много возможных способов введения лекарственного средства, включая, но не ограничиваясь ими, пероральный, внутривенный, внутримышечный, интратекальный, подкожный, трансбуккальный, ректальный, вагинальный, глазной, ушной, ингаляционный, небулайзерный и чрескожный. Каждый из этих методов имеет свои характеристики поглощения, преимущества и недостатки.

Процесс абсорбции также часто включает высвобождение или процесс, посредством которого лекарство высвобождается из своей фармацевтической лекарственной формы. Это особенно важно в случае пероральных препаратов. Например, пероральное лекарство может задерживаться в горле или пищеводе на несколько часов после приема, откладывая начало действия или даже вызывая повреждение слизистой оболочки. Оказавшись в желудке, низкий рН может начать химическую реакцию с этими препаратами еще до того, как они попадут в системный кровоток.[1]

Биодоступность

Биодоступность – это часть первоначально введенного лекарственного средства, которая поступает в системный кровоток и зависит от свойств вещества и способа введения. Это может быть прямым отражением абсорбции лекарств. Например, при внутривенном введении 100 % препарата поступает в кровоток практически мгновенно, что дает этому методу биодоступность 100 %. [2] Это делает внутривенное введение золотым стандартом в отношении биодоступности. Эта концепция особенно важна для лекарств, вводимых перорально.

Пероральные препараты после проглатывания должны регулировать кислотность желудка и поступать в пищеварительный тракт. Пищеварительные ферменты начинают процесс метаболизма пероральных лекарств, уже уменьшая количество лекарства, поступающего в кровоток, прежде чем оно будет поглощено. После поглощения кишечными транспортерами лекарства часто должны подвергаться «метаболизму первого прохождения». Когда лекарство принимается перорально, оно часто в больших количествах обрабатывается печенью, стенкой кишечника или пищеварительными ферментами, что впоследствии снижает количество лекарства, поступающего в кровоток; следовательно, имеет более низкую биодоступность.[2]

Эти процессы будут более подробно обсуждаться в разделе «Метаболизм». Другие способы введения могут задерживать одновременное поступление определенных количеств лекарственных средств в кровоток (внутримышечно, перорально, трансдермально), что приводит к использованию площади под кривой концентрации в плазме (AUC). AUC — это метод расчета биодоступности лекарственного средства для веществ с различными характеристиками диссеминации, при этом отслеживается концентрация в плазме в течение заданного времени. Путем расчета интеграла этой кривой биодоступность может быть выражена в процентах от 100% биодоступности при внутривенном введении.

Распределение

Распределение описывает, как вещество распространяется по всему телу. Это зависит от биохимических свойств препарата, а также от физиологии человека, принимающего это лекарство. В простейшем смысле на распределение могут влиять два основных фактора: диффузия и конвекция.[3] На эти факторы могут влиять полярность, размер или связывающая способность препарата, состояние жидкости пациента (концентрация гидратации и белка) или телосложение человека [4]. Целью распределения является достижение так называемой эффективной концентрации лекарства. Это концентрация лекарственного средства на предназначенном для него участке рецептора. Чтобы быть эффективным, лекарство должно достичь назначенного места назначения, описываемого объемом распределения, и не быть связанным с белком, чтобы быть активным.

Объем распределения (Vd)

Этот показатель является распространенным методом описания распространения наркотиков. Он определяется как количество лекарства в организме, деленное на концентрацию лекарства в плазме.[4] Важно помнить, что тело состоит из нескольких теоретических отсеков жидкости (внеклеточной, внутриклеточной, плазменной и т. д.), и Vd пытается описать фиктивный однородный объем в теоретическом отсеке. Когда молекула очень большая, заряженная или преимущественно связанная с белком в кровотоке, такая как антагонист ГнРГ цетрореликс (Vd = 0,39л/кг), он остается внутрисосудистым, не может диффундировать, что отражается низким Vd. Другая молекула, которая меньше по размеру и гидрофильна, будет иметь больший Vd, что отражается на ее распределении во всей внеклеточной жидкости. Наконец, небольшая липофильная молекула, такая как хлорохин (Vd = 140 л/кг), будет иметь очень большой Vd, поскольку она может распределяться по клеткам и в жировые ткани. [5] Может быть несколько объемов распределения в зависимости от скорости распределения внутри субъекта.

Знание объема распределения является важным фактором для понимания практикующим врачом схемы дозирования. Например, человеку с прогрессирующей инфекцией может потребоваться нагрузочная доза ванкомицина для достижения желаемых минимальных концентраций. Нагрузочная доза позволяет концентрации препарата быстро достигать идеальной концентрации вместо того, чтобы накапливаться до того, как станет эффективной. Он напрямую связан с объемом распределения и рассчитывается как произведение Vd на желаемую концентрацию в плазме, деленное на биодоступность.[6]

Связывание с белками  

В организме лекарство может быть связано с белком или свободно. Только свободное лекарство может воздействовать на его фармакологически активные участки, например, на рецепторы, проникать в другие жидкости или выводиться из организма. В клинических условиях свободная концентрация лекарства на участках рецепторов в плазме более тесно коррелирует с эффектом, чем общая концентрация в плазме. [4] Связывание вещества с белком во многом определяет это. Любое снижение связывания с белками плазмы увеличивает количество лекарственного средства, доступного для воздействия на рецепторы, что может привести к большему эффекту или повышенной вероятности токсичности. Основными белками, ответственными за связывание представляющих интерес лекарств, являются альбумин и альфа-кислотный гликопротеин.[7]

Эти белки могут колебаться в зависимости от возраста и развития пациента, любого основного заболевания печени или почек или статуса питания. Одним из примеров, в котором это имеет значение, является почечная недостаточность. При почечной недостаточности уремия снижает способность кислых препаратов, таких как диазепам, связываться с белками сыворотки. Несмотря на то, что изначально вводится то же количество препарата, в «активном» пространстве находится гораздо больше препарата, не связанного белками сыворотки. Это усилит действие лекарства и повысит вероятность токсичности, например угнетения дыхания. [4]

Метаболизм

Метаболизм – это превращение лекарства в организм в последующие соединения. Это часто используется для превращения лекарства в более водорастворимые вещества, которые будут прогрессировать до почечного клиренса, или, в случае введения пролекарства, такого как кодеин, может потребоваться метаболизм для превращения лекарства в активные метаболиты. Различные стратегии метаболизма могут возникать во многих областях тела, таких как желудочно-кишечный тракт, кожа, плазма, почки или легкие, но большая часть метаболизма проходит через реакции фазы I (CYP450) и фазы II (UGT) в печени. . Реакции фазы I обычно превращают вещества в полярные метаболиты путем окисления, что позволяет протекать реакциям конъюгации фазы II. Чаще всего эти процессы инактивируют лекарство, превращают его в более гидрофильный метаболит и позволяют ему выводиться с мочой или желчью.

Выделение

Экскреция – это процесс, посредством которого лекарство выводится из организма. Выделение чаще всего осуществляется почками, но для некоторых лекарств это может происходить через легкие, кожу или желудочно-кишечный тракт. В почках лекарственные средства могут выводиться путем пассивной фильтрации в клубочках или секреции в канальцах, осложненной реабсорбцией некоторых соединений.      

Клиренс

Клиренс является важным термином при изучении экскреции. Он определяется как отношение скорости элиминации лекарственного средства к его концентрации в плазме крови. Это зависит от препарата, кровотока и состояния органов (обычно почек) пациента. В идеальном органе для извлечения, в котором кровь была бы полностью очищена от лекарств, клиренс стал бы ограничен общим кровотоком через орган. Понимание клиренса позволяет практикующим врачам рассчитать соответствующие дозы лекарств. Поддерживающая доза идеально заменяет количество препарата, которое было выведено с момента предыдущего введения.[9]] Он рассчитывается как клиренс, умноженный на желаемую концентрацию в плазме, деленный на биодоступность.

Период полураспада (т)

Период полувыведения — это время, в течение которого концентрация препарата в сыворотке снижается на 50%. Определяемый уравнением t=(0,693xVd)/клиренс, он прямо пропорционален объему распределения и обратно пропорционален клиренсу. Период полураспада лекарств часто изменяется из-за изменений параметров клиренса, которые возникают с возрастом или заболеванием. [4] [10]

Лекарственная кинетика

Это графическое изображение метаболизма и экскреции, а также период полураспада лекарства. Две основные формы кинетики лекарств описываются кинетикой нулевого и первого порядка. Кинетика нулевого порядка показывает постоянную скорость метаболизма и/или элиминации независимо от концентрации лекарственного средства. Это касается элиминации алкоголя и фенитоина. Существует переменный период полувыведения, который уменьшается по мере снижения общей концентрации в сыворотке. Напротив, кинетика первого порядка зависит от доли концентрации препарата в плазме. Первый порядок имеет постоянную «t» с уменьшением плазменного зазора с течением времени. Это основная модель элиминации большинства лекарств. Эти две модели обычно не являются независимыми для большинства лекарств. Однако, как и в случае с салицилатами, при концентрациях ниже 1,4 ммоль/л элиминация пропорциональна концентрации в сыворотке, а при более высоких концентрациях элиминация постоянна из-за насыщения метаболических и элиминационных процессов.[11]

Эти кинетические модели можно использовать для оценки устойчивых состояний и полного устранения лекарств. Равновесное состояние — это когда введение лекарства и его клиренс сбалансированы, создавая концентрацию в плазме, неизменную во времени. В идеальных условиях лечения, при которых лекарство вводят путем непрерывной инфузии, это достигается после того, как лечение действует в течение четырех-пяти периодов полувыведения. Это точка, в которой говорят, что система находится в стационарном состоянии. Эта стационарная концентрация может быть изменена только путем изменения интервала дозирования, общей дозы или изменения клиренса препарата. Точно так же полная элиминация измеряется периодом полураспада. При введении препарата с кинетикой элиминации первого порядка можно предположить, что он полностью элиминируется за четыре-пять периодов полувыведения, поскольку к этому моменту 9От 4 до 97 % лекарства выведено из организма. Например, «t» морфина составляет 120 минут; поэтому можно предположить, что в организме пациента через восемь-десять часов после введения находится незначительное количество морфина.

Клиническое значение

Когда врач прописывает лекарства, его конечной целью является получение терапевтического результата при минимизации побочных реакций. Глубокое понимание фармакокинетики необходимо для составления планов лечения с использованием лекарств. Фармакокинетика, как область, пытается обобщить движение лекарств в организме и действия организма на лекарство. Используя приведенные выше термины, теории и уравнения, практикующие врачи могут лучше оценить местонахождение и концентрацию лекарства в различных частях тела.

Соответствующая концентрация, необходимая для получения желаемого эффекта, и количество, необходимое для более высокой вероятности побочных реакций, определяется с помощью лабораторных испытаний. Используя уравнения, приведенные выше, клиницист может легко оценить безопасную дозировку лекарства в течение определенного периода времени и время, необходимое для того, чтобы лекарство вышло из организма пациента. Однако это статистически обоснованные оценки, на которые влияют различия в лекарственной форме и патофизиологии пациентов. Вот почему глубокое понимание этих концепций необходимо в медицинской практике, чтобы можно было импровизировать, когда того требует клиническая ситуация.

Сестринское дело, союзническое здравоохранение и вмешательство межпрофессиональной бригады

Члены межпрофессиональной бригады, осуществляющей уход за пациентом, должны работать вместе для обеспечения безопасности и эффективности фармакотерапии. Пациенту может потребоваться обучение правильному самостоятельному приему и хранению лекарств. Это обучение может проводить врач, медсестра или фармацевт, и фактически пациенту может быть полезно услышать его от нескольких поставщиков, чтобы оптимизировать терапию и минимизировать токсичность.

Важно отметить, что межпрофессиональная команда должна отслеживать признаки эффективности и токсичности лекарственного средства, на которые влияют фармакокинетические параметры лекарственного средства, например, период полувыведения. Фармацевт должен проверить дозировку, проверить лекарственное взаимодействие и следить за концентрацией лекарства в плазме, если это клинически оправдано, например, гентамицина. Сестринский персонал может отслеживать нежелательные явления и проводить предварительную оценку эффективности лечения при последующих посещениях, а также проверять приверженность пациента лечению.

И медсестры, и фармацевты должны иметь открытую линию связи с лечащим врачом, чтобы они могли сообщать или обсуждать любые проблемы, связанные с лекарственной терапией или режимом приема лекарств в целом. Этот тип межпрофессионального общения необходим для оптимизации результатов лечения пациентов с минимальными неблагоприятными событиями.[13] [Уровень 5]

Ссылки

1.

Slørdal L, Spigset O. [Основная фармакокинетика — абсорбция]. Тидскр Нор Легефорен. 2005 г., 07 апреля; 125 (7): 886-7. [В паблике: 15815736]

2.

Старки Э.С., Сэммонс Х.М. Практическая фармакокинетика: что вам действительно нужно знать? Arch Dis Child Educ Pract Ed. 2015 Февраль; 100(1):37-43. [PubMed: 25122157]

3.

Slørdal L, Spigset O. [Основная фармакокинетика — распределение]. Тидскр Нор Легефорен. 21 апреля 2005 г .; 125 (8): 1007–1008. [PubMed: 15852072]

4.

Нанкарроу С., Мазер Л.Э. Фармакокинетика при почечной недостаточности. Интенсивная терапия Анест. 1983 ноября; 11(4):350-60. [PubMed: 6359952]

5.

Живкова З.Д., Мандова Т., Дойтчинова И. Количественный анализ структурно-фармакокинетических взаимосвязей основных лекарственных средств: объем распределения. J Фарм Фарм Науки. 2015;18(3):515-27. [PubMed: 26517139]

6.

Mei H, Wang J, Che H, Wang R, Cai Y. Клиническая эффективность и безопасность нагрузочной дозы ванкомицина: систематический обзор и метаанализ. Медицина (Балтимор). 2019 окт;98(43):e17639. [Бесплатная статья PMC: PMC6824660] [PubMed: 31651882]

7.

Alcorn J, McNamara PJ. Фармакокинетика у новорожденных. Adv Drug Deliv Rev. 2003 Apr 29;55(5):667-86. [PubMed: 12706549]

8.

Грей К., Адхикари С.Д., Яники П. Фармакогеномика анальгетиков в анестезиологической практике: текущее обновление литературы. J Anaesthesiol Clin Pharmacol. 2018 г., апрель–июнь;34(2):155–160. [Бесплатная статья PMC: PMC6066884] [PubMed: 30104820]

9.

Вестервельт П., Чо К., Брайт Д.Р., Кисор Д.Ф. Взаимодействия между наркотиками и генами: присущая изменчивость требований к поддерживающей дозе лекарств. PT. 2014 Sep; 39 (9): 630-7. [Бесплатная статья PMC: PMC4159057] [PubMed: 25210416]

10.

Мангони А.А., Джексон С.Х. Возрастные изменения фармакокинетики и фармакодинамики: основные принципы и практические приложения. Бр Дж Клин Фармакол. 2004 г., январь; 57 (1): 6–14. [Бесплатная статья PMC: PMC1884408] [PubMed: 14678335]

11.

Бари Н. Отравление салицилатами. J Pak Med Assoc. 1995 г., июнь; 45 (6): 160-1. [PubMed: 7474293]

12.

Трескот А.М., Датта С., Ли М., Хансен Х. Фармакология опиоидов. Врач боли. 2008 март; 11 (2 Дополнение): S133-53. [PubMed: 18443637]

13.

Preuss CV, Quick J. StatPearls [Интернет]. Издательство StatPearls; Остров сокровищ (Флорида): 13 марта 2022 г. Иксекизумаб. [PubMed: 28613740]

Метаболизм — Лучшее здоровье Канал

Метаболизм относится ко всем химическим процессам, постоянно происходящим в вашем теле, которые обеспечивают жизнь и нормальное функционирование (поддержание нормального функционирования в организме называется гомеостазом). Эти процессы включают те, которые расщепляют питательные вещества из нашей пищи, и те, которые строят и восстанавливают наше тело.

Для построения и восстановления тела требуется энергия, которая в конечном итоге поступает из пищи.

Количество энергии, измеряемое в килоджоулях (кДж), которое ваше тело сжигает в любой момент времени, зависит от вашего метаболизма.

Достижение или поддержание здорового веса — это балансирование. Если мы регулярно едим и пьем больше килоджоулей, чем нам нужно для нашего метаболизма, мы откладываем их в основном в виде жира.

Большая часть энергии, которую мы расходуем каждый день, расходуется на поддержание нормальной работы всех систем нашего организма. Это вне нашего контроля. Тем не менее, мы можем заставить метаболизм работать на нас, когда мы тренируемся. Когда вы активны, тело сжигает больше энергии (килоджоулей).

Два процесса метаболизма

Наш метаболизм сложен – проще говоря, он состоит из двух частей, которые тщательно регулируются организмом, чтобы убедиться, что они остаются в равновесии. К ним относятся:

• Катаболизм — расщепление пищевых компонентов (таких как углеводы, белки и пищевые жиры) на их более простые формы, которые затем можно использовать для получения энергии и основных строительных блоков, необходимых для роста и восстановления.
• Анаболизм – часть метаболизма, в которой строится или восстанавливается наше тело. Анаболизм требует энергии, которая в конечном итоге поступает из пищи. Когда мы едим больше, чем нам нужно для ежедневного анаболизма, избыточные питательные вещества обычно откладываются в нашем организме в виде жира.

Скорость метаболизма

Скорость метаболизма вашего тела (или общий расход энергии) можно разделить на три компонента: все его системы функционируют правильно (такие как дыхание, поддержание биения сердца для циркуляции крови, рост и восстановление клеток и регулирование уровня гормонов). BMR тела составляет наибольшее количество энергии, расходуемой ежедневно (50–80 процентов вашего ежедневного потребления энергии).

В расчете на умеренно активного человека (30–45 минут физической активности умеренной интенсивности в день) на этот компонент приходится 20 процентов ежедневного потребления энергии.

Скорость основного обмена (BMR)

BMR относится к количеству энергии, необходимой вашему телу для поддержания гомеостаза.

Ваш BMR в значительной степени определяется вашей общей безжировой массой, особенно мышечной массой, поскольку для поддержания безжировой массы требуется много энергии. Все, что уменьшает мышечную массу, снижает ваш BMR.

Поскольку на BMR приходится значительная часть общего потребления энергии, при попытке похудеть важно сохранить или даже увеличить сухую мышечную массу с помощью упражнений.

Это означает сочетание упражнений (в частности, упражнений с отягощениями и упражнений с отягощениями для увеличения мышечной массы) с переходом на более здоровые режимы питания, а не только изменения в рационе, поскольку потребление слишком малого количества килоджоулей побуждает организм замедлять метаболизм для сохранения энергии.

Поддержание сухой мышечной массы также помогает снизить вероятность травм во время тренировок, а упражнения увеличивают ежедневный расход энергии.

У среднего мужчины BMR составляет около 7 100 кДж в день, а у средней женщины — около 5 900 кДж в день. Расход энергии непрерывен, но скорость меняется в течение дня. Скорость расхода энергии обычно самая низкая ранним утром.

Факторы, влияющие на наш BMR

На ваш BMR влияет несколько факторов, работающих в комбинации, в том числе:

• Размер тела — более крупные тела взрослых имеют больше метаболизирующих тканей и более высокий BMR.
• Количество мышечной ткани – мышцы быстро сжигают килоджоули.
• Количество жира в организме – жировые клетки «вялые» и сжигают гораздо меньше килоджоулей, чем большинство других тканей и органов тела.
• Экстремальные диеты, голодание или голодание – потребление слишком малого количества килоджоулей побуждает организм замедлять обмен веществ для сохранения энергии. BMR может снизиться на 15%, а потеря мышечной массы еще больше снижает BMR.
• Возраст. Метаболизм с возрастом замедляется из-за потери мышечной ткани, а также из-за гормональных и неврологических изменений.
• Рост. Младенцы и дети имеют более высокие энергетические потребности на единицу массы тела из-за энергетических потребностей роста и дополнительной энергии, необходимой для поддержания температуры их тела.
• Пол – как правило, у мужчин более быстрый обмен веществ, поскольку они, как правило, крупнее.
• Генетическая предрасположенность – скорость метаболизма может частично определяться вашими генами.
• Гормональный и нервный контроль – BMR контролируется нервной и гормональной системами. Гормональный дисбаланс может влиять на то, как быстро или медленно организм сжигает килоджоули.
• Температура окружающей среды — если температура очень низкая или очень высокая, организму приходится работать больше, чтобы поддерживать нормальную температуру тела, что увеличивает BMR.
• Инфекция или болезнь – BMR увеличивается, потому что организму приходится больше работать, чтобы построить новые ткани и создать иммунный ответ.
• Уровень физической активности – работающим мышцам требуется много энергии для сжигания. Регулярные упражнения увеличивают мышечную массу и приучают тело сжигать килоджоули быстрее, даже в состоянии покоя.
• Наркотики, такие как кофеин или никотин, могут повышать BMR.
• Недостаточность диеты – например, диета с низким содержанием йода снижает функцию щитовидной железы и замедляет обмен веществ.

Термический эффект пищи

Ваш BMR повышается после еды, потому что вы тратите энергию на прием, переваривание и метаболизм только что съеденной пищи. Повышение происходит вскоре после того, как вы начинаете есть, и достигает пика через два-три часа.

Повышение BMR может составлять от 2 до 30 процентов, в зависимости от размера порции и типов съеденных продуктов.

Разные продукты повышают BMR в разной степени. Например:

• Жиры повышают BMR на 0–5%.
• Углеводы повышают BMR на 5–10 процентов.
• Белки повышают BMR на 20–30 процентов.
• Острые острые продукты (например, продукты, содержащие перец чили, хрен и горчицу) могут иметь значительный термический эффект.

Энергия, используемая во время физической активности

Во время напряженной или интенсивной физической активности наши мышцы могут сжигать до 3000 кДж в час. Энергозатраты мышц составляют всего около 20% от общего расхода энергии в состоянии покоя, но при напряженных упражнениях они могут увеличиваться в 50 и более раз.

Энергия, используемая во время тренировки, — это единственная форма расхода энергии, которую мы можем контролировать.

Однако оценить энергию, затрачиваемую во время упражнений, сложно, так как истинное значение для каждого человека будет варьироваться в зависимости от таких факторов, как его вес, возраст, состояние здоровья и интенсивность, с которой выполняется каждое действие.

В Австралии действуют рекомендации по физической активности, в которых рекомендуется количество и интенсивность активности в зависимости от возраста и этапа жизни. Для нашего общего состояния здоровья важно, чтобы мы ограничивали сидячий образ жизни (сидя или бездельничая) и уделяли не менее 30 минут физической активности умеренной интенсивности каждый день.

Приблизительно:

• Умеренные упражнения означают, что вы можете говорить во время упражнений, но не можете петь.
• Энергичные упражнения означают, что вы не можете говорить и заниматься спортом одновременно.

Мышечная ткань имеет большой аппетит к килоджоулям. Чем больше у вас мышечной массы, тем больше килоджоулей вы сожжете.

С возрастом люди склонны набирать жир, отчасти потому, что тело медленно теряет мышцы. Неясно, является ли потеря мышечной массы результатом процесса старения или потому, что многие люди с возрастом становятся менее активными. Тем не менее, это, вероятно, больше связано с тем, что вы стали менее активными. Исследования показали, что силовые тренировки и тренировки с отягощениями могут уменьшить или предотвратить потерю мышечной массы.

Если вам больше 40 лет, у вас уже есть какое-либо заболевание или вы не занимались спортом какое-то время, обратитесь к врачу перед началом новой фитнес-программы.

Гормональные нарушения обмена веществ

Гормоны помогают регулировать обмен веществ. Некоторые из наиболее распространенных гормональных нарушений влияют на щитовидную железу. Эта железа выделяет гормоны, регулирующие многие метаболические процессы, в том числе расход энергии (скорость сжигания килоджоулей).

Заболевания щитовидной железы включают:

• Гипотиреоз (недостаточная активность щитовидной железы) – обмен веществ замедляется из-за того, что щитовидная железа не вырабатывает достаточное количество гормонов. Распространенной причиной является аутоиммунное заболевание – болезнь Хашимото. Некоторые из симптомов гипотиреоза включают необычное увеличение веса, вялость, депрессию и запор.
• Гипертиреоз (повышенная активность щитовидной железы) – железа вырабатывает больше гормонов, чем необходимо, и ускоряет обмен веществ. Наиболее частой причиной этого состояния является болезнь Грейвса. Некоторые из симптомов гипертиреоза включают повышенный аппетит, потерю веса, нервозность и диарею.

Генетические нарушения метаболизма

Наши гены являются чертежами белков в нашем организме, а наши белки отвечают за переваривание и метаболизм нашей пищи.

Иногда дефектный ген означает, что мы производим белок, который неэффективен при употреблении пищи, что приводит к нарушению обмена веществ. В большинстве случаев генетические нарушения обмена веществ можно лечить под наблюдением врача, уделяя особое внимание диете.

Симптомы генетических нарушений обмена веществ могут быть очень похожи на симптомы других нарушений и заболеваний, что затрудняет определение точной причины. Обратитесь к врачу, если вы подозреваете, что у вас нарушение обмена веществ.

Некоторые генетические нарушения обмена веществ включают:

• Непереносимость фруктозы – неспособность расщеплять фруктозу, тип сахара, содержащийся во фруктах, фруктовых соках, сахаре (например, тростниковом сахаре), меде и некоторых овощах. .
• Галактоземия – неспособность превращать углевод галактозу в глюкозу. Галактоза сама по себе в природе не встречается. Он образуется, когда лактоза расщепляется пищеварительной системой на глюкозу и галактозу.