معدل الأيض الأساسي

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

يشير معدل الأيض الأساسي ( RMR ) إلى استقلاب الجسم بأكمله لدى الثدييات (أو الفقاريات الأخرى) خلال فترة زمنية تتسم بظروف راحة ثابتة ودقيقة ، تُحدد بناءً على مجموعة من افتراضات التوازن الفسيولوجي والتوازن البيولوجي . يختلف معدل الأيض الأساسي عن معدل الأيض القاعدي (BMR) لأن قياسات معدل الأيض القاعدي يجب أن تُحقق التوازن الفسيولوجي الكامل، بينما يمكن تغيير شروط قياس معدل الأيض الأساسي وتحديدها وفقًا للقيود السياقية. لذلك، يُقاس معدل الأيض القاعدي في حالة الاستقرار "المثالية" التي يصعب تحقيقها، في حين أن قياس معدل الأيض الأساسي أكثر سهولة، وبالتالي، يُمثل معظم، إن لم يكن كل، قياسات أو تقديرات استهلاك الطاقة اليومي. [ 1 ]

قياس السعرات الحرارية غير المباشر هو دراسة أو استخدام سريري للعلاقة بين قياس التنفس والطاقة الحيوية ، حيث تُستخدم قياسات معدلات استهلاك الأكسجين (VO2 ) وإنتاج الفضلات مثل ثاني أكسيد الكربون والماء الناتج عن عمليات الأيض، وأحيانًا اليوريا ، لتحديد معدلات استهلاك الطاقة أثناء الراحة. تُقارب هذه المعايير قياسات السعرات الحرارية المباشرة لتوليد حرارة الجسم بنسبة 98% تقريبًا، وهي الأكثر شيوعًا لتمثيل معدل الأيض الأساسي (RMR)، والذي يُعبر عنه كنسبة بين: (أ) الطاقة و (ب) الفترة الزمنية للقياس . على سبيل المثال، بعد تحليل استهلاك الأكسجين لدى شخص، إذا تم تقدير 5.5 كيلو كالوري من الطاقة خلال قياس لمدة 5 دقائق لشخص في حالة راحة، فإن معدل الأيض الأساسي يساوي 1.1 كيلو كالوري/دقيقة. على عكس بعض القياسات ذات الصلة (مثل METs )، فإن معدل الأيض الأساسي لا يرتبط بكتلة الجسم ولا يؤثر على معدل استقلاب الطاقة الخلوية نفسه.

تم تقديم معالجة شاملة للعوامل المؤثرة على قياسات معدل الأيض الأساسي (BMR) في وقت مبكر من عام 1922 في ماساتشوستس على يد أستاذ الهندسة فرانك ب. سانبورن، حيث قدمت أوصاف تأثيرات الطعام والوضعية والنوم والنشاط العضلي والعاطفة معايير لفصل معدل الأيض الأساسي عن معدل الأيض أثناء الراحة (RMR). [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

قياس السعرات الحرارية غير المباشر

تقنيات ما قبل الحاسوب

في ثمانينيات القرن الثامن عشر، قام لافوازييه ولابلاس وسيغوين ، لصالح الأكاديمية الفرنسية للعلوم ، بدراسة ونشر العلاقات بين قياس السعرات الحرارية المباشر وتبادل الغازات التنفسية لدى الثدييات. وبعد مئة عام، في القرن التاسع عشر، قدم البروفيسوران أتووتر وروزا، لصالح جامعة ويسليان في ولاية كونيتيكت، أدلة وافرة على نقل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والأكسجين أثناء استقلاب الأحماض الأمينية والجلوكوز والأحماض الدهنية لدى البشر، مما عزز أهمية قياس السعرات الحرارية غير المباشر في تحديد الطاقة الحيوية للإنسان. [ 5 ] [ 6 ] كما مكّن عمل أتووتر وروزا من حساب القيم الحرارية للأطعمة، والتي أصبحت فيما بعد المعيار الذي اعتمدته وزارة الزراعة الأمريكية لإنشاء مكتبة السعرات الحرارية الغذائية. [ 7 ]

في أوائل القرن العشرين، طوّر الباحث في علم وظائف الأعضاء، كلود جوردون دوغلاس، في جامعة أكسفورد، طريقةً غير مكلفة وسهلة الحمل لجمع هواء الزفير (جزئيًا استعدادًا لتجارب ستُجرى على قمة بايكس بيك في كولورادو). في هذه الطريقة، يزفر الشخص في كيس تجميع كبير الحجم يكاد يكون غير منفذ للهواء، وذلك على مدى فترة زمنية مُسجلة. يُقاس الحجم الكلي، ويُحلل محتوى الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، وتُحسب الفروقات بينه وبين هواء "المحيط" المُستنشق لتحديد معدلات امتصاص الأكسجين وإخراج ثاني أكسيد الكربون. [ 8 ]

لتقدير الطاقة المستهلكة من الغازات الزفيرية، طُوِّرت عدة خوارزميات. إحدى أكثرها استخدامًا طُوِّرت عام ١٩٤٩ في جامعة غلاسكو على يد عالم وظائف الأعضاء جيه بي دي في وير. صاغ معادلته المختصرة لتقدير معدل الأيض، حيث حُسبت معدلات تبادل الغازات بقسمة الحجم على الزمن، واستُبعد النيتروجين البولي، وسُمح بإدخال معامل تحويل زمني قدره ١.٤٤ لاستقراء استهلاك الطاقة على مدار ٢٤ ساعة من "كيلو كالوري/دقيقة" إلى "كيلو كالوري/يوم". استخدم وير طريقة دوغلاس باغ في تجاربه، ولتأكيد إهماله تأثير استقلاب البروتين في ظل الظروف الفسيولوجية الطبيعية وأنماط الأكل التي تُشكل فيها السعرات الحرارية البروتينية حوالي ١٢.٥٪، كتب:

"...في الواقع ، إذا كانت نسبة السعرات الحرارية من البروتين [المستهلكة] تقع بين 10 و 14، فإن الحد الأقصى للخطأ في استخدام [المعادلة] يكون أقل من 1 في 500." [ 9 ]
نظرة عامة على كيفية ارتباط الأكسجين وثاني أكسيد الكربون باستهلاك الطاقة لدى الإنسان

قياسات معدل الأيض الأساسي بمساعدة الحاسوب

في أوائل سبعينيات القرن العشرين، أتاحت تكنولوجيا الحاسوب معالجة البيانات في الموقع، وبعض التحليلات الآنية، وحتى عرض المتغيرات الأيضية بيانيًا، مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وتدفق الهواء، مما شجع المؤسسات الأكاديمية على اختبار الدقة والضبط بطرق جديدة. [ 10 ] [ 11 ] وبعد بضع سنوات في نفس العقد، ظهرت أنظمة تعمل بالبطاريات. فعلى سبيل المثال، عُرض نظام متنقل مزود بشاشة رقمية لعرض استهلاك الأكسجين التراكمي واستهلاكه خلال الدقيقة الماضية في عام 1977 في وقائع الجمعية الفيزيولوجية . [ 12 ] ومع انخفاض تكاليف التصنيع والحوسبة على مدى العقود التالية، لفتت طرق المعايرة العالمية المختلفة لإعداد ومقارنة النماذج المتنوعة في تسعينيات القرن العشرين الانتباه إلى أوجه القصور أو المزايا في التصاميم المختلفة. [ 13 ] وبالإضافة إلى انخفاض التكاليف، غالبًا ما تم تجاهل متغير ثاني أكسيد الكربون الأيضي ، مما شجع بدلاً من ذلك على التركيز على نماذج استهلاك الأكسجين لإدارة الوزن والتدريب الرياضي. في الألفية الجديدة، تم توزيع أجهزة قياس السعرات الحرارية غير المباشرة الأصغر حجماً "بحجم سطح المكتب" مع أجهزة كمبيوتر شخصية وطابعات مخصصة، وتعمل ببرامج حديثة تعتمد على نظام ويندوز. [ 14 ]

يستخدم

يُوصى بقياس معدل الأيض الأساسي (RMR) عند تقدير إجمالي استهلاك الطاقة اليومي (TEE). ونظرًا لأن قياس معدل الأيض الأساسي (BMR ) يقتصر على فترة زمنية محددة (وشروط صارمة) عند الاستيقاظ، فإن قياس معدل الأيض الأساسي (RMR) في ظروف أقل صرامة هو الأكثر شيوعًا. في المراجعة التي نظمتها وزارة الزراعة الأمريكية [ 15 ]، وثّقت معظم المنشورات شروطًا محددة لقياسات الراحة، بما في ذلك الوقت المنقضي منذ آخر وجبة طعام أو نشاط بدني؛ وقدّرت هذه المراجعة الشاملة أن معدل الأيض الأساسي (RMR) أعلى بنسبة 10-20% من معدل الأيض الأساسي (BMR) بسبب التأثير الحراري لتناول الطعام والحرق المتبقي من الأنشطة التي تحدث على مدار اليوم.

العلاقة بين معدل الأيض الأساسي واستهلاك الطاقة

بغض النظر عن الكيمياء الحرارية ، يمكن أن يتم تبادل معدل الأيض وكمية استهلاك الطاقة بشكل خاطئ، على سبيل المثال، عند وصف معدل الأيض الأساسي ومعدل استهلاك الطاقة الأساسي.

إرشادات سريرية لحالات القياسات أثناء الراحة

تقدم أكاديمية التغذية وعلم التغذية (AND) إرشادات سريرية لإعداد الشخص لإجراء قياسات معدل الأيض الأساسي (RMR)، [ 16 ] من أجل التخفيف من العوامل المربكة المحتملة الناتجة عن التغذية أو الأنشطة البدنية المجهدة أو التعرض لمنبهات الجهاز العصبي الودي مثل الكافيين أو النيكوتين:

استعداداً لذلك، يجب على الشخص الصيام لمدة 7 ساعات أو أكثر، وأن يكون حريصاً على تجنب المنبهات والضغوطات، مثل الكافيين والنيكوتين والأنشطة البدنية الشاقة مثل التمارين الهادفة.

قبل إجراء القياس بثلاثين دقيقة، يجب أن يستلقي الشخص على ظهره دون أي حركة، دون قراءة أو استماع للموسيقى. ينبغي تهيئة بيئة هادئة وهادئة، مع إضاءة خافتة ودرجة حرارة ثابتة، لتقليل المؤثرات الخارجية. وتستمر هذه الظروف طوال فترة القياس.

علاوة على ذلك، يتضمن الاستخدام الصحيح لجهاز قياس السعرات الحرارية غير المباشر، بعد صيانته جيدًا، تحقيق نمط تنفس طبيعي وثابت للكشف عن معدلات استهلاك الأكسجين وإنتاج ثاني أكسيد الكربون في حالة راحة قابلة للتكرار. يُعتبر قياس السعرات الحرارية غير المباشر المعيار الذهبي لقياس معدل الأيض الأساسي. [ 17 ] عادةً ما توجد أجهزة قياس السعرات الحرارية غير المباشرة في المختبرات والعيادات، ولكن التطورات التكنولوجية تُتيح قياس معدل الأيض الأساسي في ظروف الحياة اليومية.

استخدام معدل الأيض الأساسي في إدارة الوزن

تتناسب إدارة الوزن على المدى الطويل تناسبًا طرديًا مع السعرات الحرارية الممتصة من الطعام، ويُعتقد عمومًا أن معدل الاستهلاك الطاقي أثناء الراحة (REE) مُحدد وراثيًا في المقام الأول. مع ذلك، تلعب عوامل أخرى غير متعلقة بالسعرات الحرارية أدوارًا بيولوجية هامة (لم تُغطَّ هنا) في تقدير كمية الطاقة المُتناولة وتوازنها. عند حساب الطاقة المُستهلكة، يُعد استخدام قياس معدل الأيض الأساسي (RMR) الطريقة الأكثر دقة لتقدير ما يُمثل غالبًا الجزء الأكبر من إجمالي استهلاك الطاقة اليومي (TDEE) لدى معظم الأفراد قليلي الحركة، مما يُعطي أقرب التقديرات عند التخطيط لخطة تناول السعرات الحرارية واتباعها. لذا، يُوصى بشدة بتقدير معدل الاستهلاك الطاقي أثناء الراحة (REE) عن طريق قياس السعرات الحرارية غير المباشر لتحقيق إدارة الوزن على المدى الطويل، وهو استنتاج تم التوصل إليه والحفاظ عليه بفضل البحوث الرصدية المستمرة التي تُجريها مؤسسات مرموقة مثل وزارة الزراعة الأمريكية (USDA) وجمعية التغذية الأمريكية (AND) (التي كانت تُعرف سابقًا باسم جمعية السكري الأمريكية (ADA)) والكلية الأمريكية للطب الرياضي (ACSM ) ، وعلى الصعيد الدولي من قِبل منظمة الصحة العالمية (WHO ).

العوامل المشتركة المرتبطة بمعدل الأيض واستهلاك الطاقة على مدار 24 ساعة

يرتبط استهلاك الطاقة بعدد من العوامل، المدرجة بالترتيب الأبجدي.

  • العمر: إلى جانب الاتجاهات المرتبطة بالوبائيات للشيخوخة، وانخفاض النشاط البدني، وفقدان كتلة العضلات الخالية من الدهون، [ 18 ] قد يساهم انخفاض استقلاب الطاقة الخلوية (شيخوختها) أيضًا في إبطاء دوران ATP وانخفاض معدل استهلاك الطاقة في حالة الراحة.

العمل على الأنواع غير البشرية

يُستخدم معدل الأيض الأساسي (RMR) بانتظام في علم البيئة لدراسة استجابة الأفراد للتغيرات في الظروف البيئية.

تُؤثر الطفيليات، بحكم تعريفها، سلبًا على عوائلها، ولذا يُتوقع أن يكون لها تأثير على معدل الأيض الأساسي (RMR) لدى العائل. وقد وُجدت تأثيرات متباينة للإصابة بالطفيليات على معدل الأيض الأساسي لدى العائل. تُشير معظم الدراسات إلى زيادة في معدل الأيض الأساسي مع الإصابة بالطفيليات، بينما تُظهر دراسات أخرى عدم وجود تأثير، أو حتى انخفاضًا فيه، ربما كآلية وقائية للحفاظ على الطاقة والأكسجين. ولا يزال سبب هذا التباين في اتجاه تغير معدل الأيض الأساسي مع الإصابة بالطفيليات غير واضح. [ 19 ]

مراجع

  1. ↑ رافوسين، إي.؛ بورناند، ب.؛ شوتز، ي.؛ جيكير، إي. (1 مارس 1982). "معدل استهلاك الطاقة ومعدل الأيض الأساسي على مدار 24 ساعة لدى الأشخاص البدينين، والبدينين بشكل معتدل، ومجموعة الضبط" . المجلة الأمريكية للتغذية السريرية . 35 (3): 566-573 . doi : 10.1093/ajcn/35.3.566 . ISSN 0002-9165 . PMID 6801963 .  
  2. ↑ سانبورن إم إس، فرانك بي (1922). الأيض الأساسي: تحديده وتطبيقه . ص 20. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مارس 2016 . 
  3. ↑ ماكناب، بي كيه 1997. حول فائدة التوحيد في تعريف معدل الأيض الأساسي. علم وظائف الأعضاء وعلم الحيوان. المجلد 70؛ 718-720.
  4. ↑ سبيكمان، جيه آر، كرول، إي، جونسون، إم إس 2004. الأهمية الوظيفية للاختلاف الفردي في معدل الأيض الأساسي. علم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية وعلم الحيوان. المجلد 77 (6): 900-915.
  5. ↑ تقرير عن التحقيقات الأولية حول استقلاب النيتروجين والكربون في جسم الإنسان، باستخدام مقياس حرارة تنفسي ذي تصميم خاص . واشنطن : مكتب الطباعة الحكومي، 1897. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 مارس 2016 - عبر أرشيف الإنترنت. 
  6. ↑ وصف لمسعر تنفسي جديد وتجارب على حفظ الطاقة في جسم الإنسان . واشنطن : مطبعة الحكومة. 1899. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 مارس 2016 - عبر أرشيف الإنترنت. 
  7. ↑ لماذا تُعدّ السعرات الحرارية مهمة ؟ تم الاطلاع عليه بتاريخ 2016-03-03 .{{cite book}}تم |website=تجاهله ( مساعدة )
  8. ↑ كونينغهام، دي جيه سي (1964-11-01). "كلود غوردون دوغلاس. 1882-1963" . مذكرات السيرة الذاتية لزملاء الجمعية الملكية . 10 : 51-74 . doi : 10.1098/rsbm.1964.0004 .
  9. ↑ وير، جيه بي دي في. (1949). "طرق جديدة لحساب معدل الأيض مع إشارة خاصة إلى أيض البروتين" . مجلة علم وظائف الأعضاء . 109 ( 1-2 ): 1-9 . doi : 10.1113/jphysiol.1949.sp004363 . PMC 1392602. PMID 15394301 .  
  10. ↑ بيفر، دبليو إل؛ واسرمان، ك؛ ويب، بي جيه (1973). "التحليل الحاسوبي المباشر والعرض البياني لحظة بلحظة لاختبارات وظائف الجسم أثناء التمرين". مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي . 34 (1): 128-132 . doi : 10.1152/jappl.1973.34.1.128 . PMID 4697371 . 
  11. ↑ ويلمور، جيه إتش؛ ديفيس، جيه إيه؛ نورتون، إيه سي (1976). "نظام آلي لتقييم وظائف التمثيل الغذائي والتنفس أثناء التمرين". مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي . 40 (4): 619-624 . doi : 10.1152/jappl.1976.40.4.619 . PMID 931884 . 
  12. ↑ همفري، إس جيه إي؛ وولف، إتش إس (1977). "الأوكسيلوج". مجلة علم وظائف الأعضاء . 267 : 12. doi : 10.1113/jphysiol.1977.sp011841 .
  13. ↑ هوسزوك، أ؛ ويب، ب. ج؛ واسرمان، ك (1990). "محاكي تبادل الغازات التنفسية للمعايرة الروتينية في الدراسات الأيضية" (ملف PDF) . المجلة الأوروبية لأمراض الجهاز التنفسي . 3 (4): 465-468 . doi : 10.1183/09031936.93.03040465 . PMID 2114308. تاريخ الاسترجاع: 7 مارس 2016 . 
  14. ↑ "التقرير السنوي لشركة أنجيون لعام 2005 - الصفحة 7 - وصف سردي للأعمال - عام" (ملف PDF) . شركة إم جي سي للتشخيص . إم جي سي للتشخيص . تاريخ الاسترجاع: 7 مارس 2016 .
  15. ↑ "المآخذ الغذائية المرجعية للطاقة، والكربوهيدرات، والألياف، والدهون، والأحماض الدهنية، والكوليسترول، والبروتين، والأحماض الأمينية (المغذيات الكبرى) (2005)" . وزارة الزراعة الأمريكية . الأكاديمية الوطنية للعلوم، معهد الطب، مجلس الغذاء والتغذية. مؤرشف من الأصل في 10 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 21 مارس 2016 .
  16. ↑ راينور، هولي؛ شامبين، كاثرين (2016). "موقف أكاديمية التغذية وعلم التغذية: التدخلات لعلاج زيادة الوزن والسمنة لدى البالغين" . مجلة أكاديمية التغذية وعلم التغذية . 116 (1): 129-147 . doi : 10.1016/j.jand.2015.10.031 . PMID 26718656. تاريخ الاسترجاع: 21 مارس 2016 . 
  17. ↑ هاوجن، هيذر أ.؛ تشان، لينغتاك-نياندر؛ لي، فاني (1 أغسطس/آب 2007). "القياس الحراري غير المباشر: دليل عملي للأطباء". التغذية في الممارسة السريرية . 22 (4): 377-388 . doi : 10.1177/0115426507022004377 . ISSN 0884-5336 . PMID 17644692 .  
  18. ↑ مانور، ميليندا؛ ماير، نانا؛ طومسون، جانيس (2009). التغذية الرياضية من أجل الصحة والأداء ( الطبعة الثانية). الولايات المتحدة الأمريكية: هيومان كينيتكس. ISBN  9780736052955تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أكتوبر 2019 .
  19. ↑ روبار، نيكولاس؛ موراي، دينيس ل.؛ بيرنيس، غاري (2011). "تأثيرات الطفيليات على استهلاك الطاقة لدى العائل: مأزق معدل الأيض الأساسي". المجلة الكندية لعلم الحيوان . 89 (11): 1146-1155 . doi : 10.1139/z11-084 .
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بمعدل الأيض الأساسي على ويكيميديا ​​كومنز