Некоторое количество энергии тратится
в организме на поддержание самого процесса жизни: активный транспорт веществ
(например, на работу натрий—калиевого насоса), сокращения сердца, перистальтику
кишечника, дыхательные движения и др. Такие энерготраты называются основным
обменом. Для мужчины с массой тела 70 кг это примерно: 1,1 ккал/мин = 1
ккал/кг/ч = 70 ккал/ч = 1600—1700 ккал/сут = 80 Вт.
Млекопитающие самых разных размеров
— от мыши (масса тела 20 г) до человека (70 кг) и борова (130 кг) — обладают
примерно одинаковым основным обменом, если рассчитывать его на единицу площади
поверхности тела. Причина сходства значений состоит в том, что тепло
рассеивается в окружающую среду каждым квадратным сантиметром поверхности тела,
следовательно, для сохранения температуры тела на постоянном уровне образование
энергии должно соответствовать площади поверхности тела животного. Площадь
поверхности тела пропорциональна квадрату его линейных размеров, масса — кубу
линейных размеров, поэтому чем больше тело животного, тем выше у него
соотношение «масса/поверхность». Это означает, что каждый грамм массы тела
мелкого теплокровного должен вырабатывать значительно больше энергии, чем такая
же масса в организме крупного животного. Действительно, основной обмен
землеройки (0,6 ккал х кг—1 х мин—1) примерно в 100 раз
интенсивнее обмена слона (0,006 ккал х кг—1 х мин—1).
Подсчитано, что если бы у мыши была
та же интенсивность обмена, что и у быка, то ей для сохранения гомойотермии
понадобился бы мех толщиной в 20 см. И наоборот, если бы бык имел интенсивность
обмена мыши, температура его тела превысила бы 100 °С.
Таблица 11.3
Средняя величина основного обмена у
мужчин различного возраста
|
Возраст, лет |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
|
Основной обмен, ккал•м—2 • ч—1 |
46 |
41 |
39,5 |
39,5 |
38 |
37 |
36 |
Итак, величина основного обмена
зависит, прежде всего, от площади поверхности тела, которую легко можно
определить по специальным номограммам или формулам. Для этого достаточно знать
массу тела и его длину (рост), например, согласно Дюбуа (1916):
S=W о,425 х Н0,725 х 71,84,
где S — площадь поверхности тела (м2);
W —
масса тела (кг); Н — длина тела (см).
Кроме площади поверхности тела
основной обмен зависит от пола и возраста. У женщин он в среднем на 5% ниже,
чем у мужчин. С возрастом величина основного обмена постепенно снижается (табл.
11.3).
Принципиально важно, что в обычных
условиях существования величина основного обмена не может быть уменьшена.
Снижение основного обмена происходит только при длительном голодании. Усиление
же метаболизма могут вызвать многочисленные факторы. Самым сильным из них
является специфическое динамическое действие пищи, прием смешанной пищи
увеличивает основной обмен примерно на 5—20%, белковой — больше.
Механизм специфического
динамического действия пищи неясен. Увеличение энерготрат, связанное с работой
желудочно—кишечного тракта при попадании в него пищи, слишком мало, чтобы им
можно было объяснить этот феномен.
Мощным влиянием на величину
основного обмена организма обладают гормоны щитовидной железы трийодтиронин
и тетрайодтиронин (тироксин). При гиперфункции щитовидной железы (тиреотоксикоз)
основной обмен может возрасти на 50% и более. Гипофункция железы (микседема)
вызывает снижение основного обмена в среднем на 30%.
Возбуждение симпатического отдела
автономной нервной системы также усиливает метаболизм (через высвобождение
адреналина из мозгового вещества надпочечников и непосредственным действием
симпатических нервов на термопродукцию).
Скорость метаболизма усиливают
также: курение, холод, поддержание позы, эмоции и др. Поэтому при изменении
величины основного обмена у человека (методом непрямой калориметрии, т. е.
газоанализа) соблюдают следующие условия: (а) за 1 сут до исследования
исключают из питания пищу, богатую белками;
(б) исследование производят не ранее,
чем через 10—12 ч после последнего приема пищи (т. е. до завтрака); (в) перед
исследованием пациент воздерживается от курения; (г) процедуру проводят в
термонейтральной среде (для человека в легкой одежде это примерно 22—24 °С);
(д) во время забора проб выдыхаемого воздуха пациент должен лежать (но не
спать). Очевидно, что несоблюдение любого из этих условий приведет к ошибке при
оценке величины основного обмена.