Podstawowa przemiana materii

Czym podstawowa przemiana materii różni się od spoczynkowej?

Spoczynkowa przemiana materii (SPM) to wydatek w spoczynku, mierzony w łagodniejszych warunkach niż PPM². Według przeglądu z 2014 roku przy pomiarze SPM osoba badana czuwa, jest po okresie wchłaniania posiłku, w neutralnej temperaturze, zwykle po 12 godzinach bez wysiłku. PPM różni się tym, że mierzy się ją zwykle rano, po nocnym poście, po 24 godzinach bez wysiłku, bez stresu emocjonalnego i u osoby oswojonej z aparaturą. Autorzy przeglądu uznali, że SPM może lepiej oddawać dobowe zapotrzebowanie niż PPM.

Podstawowa przemiana materii wymaga ścisłych warunków: osoba badana nie śpi i przebywa w neutralnej temperaturze, przy której organizm nie musi wytwarzać ani oddawać ciepła, żeby utrzymać temperaturę ciała. W praktyce PPM mierzy się wczesnym rankiem, po nocy bez jedzenia i po dniu bez ćwiczeń, a do ośrodka badawczego osoba badana dojeżdża środkiem transportu, na przykład autobusem.

Od czego zależy podstawowa przemiana materii?

Masa beztłuszczowa wyjaśniała 63% różnic w PPM między osobami w badaniu 150 dorosłych mieszkańców północno-wschodniej Szkocji, masa tłuszczowa 6%, a wiek 2%³. Tylko 2% zmienności PPM wynikało z różnic między pomiarami tej samej osoby, w tym 0,5% z błędu analizy. Płeć i zawartość składników mineralnych w kościach nie miały znamiennego wpływu. Niewyjaśnione pozostało 26% zmienności.

Podobny wynik dało badanie 498 zdrowych osób w wieku 19–78 lat, w którym SPM zmierzono kalorymetrią pośrednią⁴. Masa beztłuszczowa okazała się najlepszym pojedynczym czynnikiem prognostycznym, ze współczynnikiem determinacji R² = 0,64. W 1980 roku ponowna analiza danych 223 osób z klasycznych badań Harrisa i Benedicta wskazała szczupłą masę ciała (lean body mass, LBM) jako pojedynczy czynnik prognostyczny PPM⁵.

Przegląd 197 badań, obejmujących 397 oszacowań dla grup ludności, podał średnią SPM dorosłych 0,863 kcal na kilogram masy ciała na godzinę. Wartość ta była wyższa u mężczyzn niż u kobiet, malała z wiekiem i była niższa u osób z nadwagą niż u osób z prawidłową masą ciała. Według autorów przeglądu przyjmowany powszechnie równoważnik metaboliczny (MET) 1,0 kcal/kg/h może zawyżać SPM o około 10% u mężczyzn i prawie 15% u kobiet, a w niektórych grupach o 20–30%.

Narządy o dużej aktywności metabolicznej zużywają w spoczynku znacznie więcej energii na kilogram niż mięśnie i tkanka tłuszczowa⁶. Badanie 49 mężczyzn i 57 kobiet w wieku 20–49 lat, u których masę narządów zmierzono rezonansem magnetycznym, potwierdziło, że u osób bez otyłości jednakowe wartości wydatku na kilogram tkanki można stosować u obu płci.

Z mas narządów zmierzonych w tym badaniu i przyjętych w modelu wartości wydatku na kilogram tkanki można wyliczyć podział przewidywanego wydatku spoczynkowego. U mężczyzn wątroba, mózg, serce i nerki ważyły razem 3,63 kg, czyli mniej niż 5% łącznej masy narządów i tkanek ujętych w modelu, a zużywały około 948 kcal z 1 789 kcal na dobę (około 53%). Mięśnie szkieletowe o masie 32,4 kg odpowiadały za około 24%, a 17,1 kg tkanki tłuszczowej za około 4%. U kobiet te same cztery narządy, o masie 3,05 kg, dawały około 56% wydatku, mięśnie około 20%, a tkanka tłuszczowa, większa niż u mężczyzn, około 7%. Przyjęte w modelu wartości dla narządów i tkanek okazały się u osób po 50. roku życia zawyżone o 3%⁷.

Co zaburza pomiar przemiany materii kalorymetrią pośrednią?

Jedzenie, alkohol, kofeina i nikotyna zmieniają SPM przez różną liczbę godzin po spożyciu, jak wykazał przegląd systematyczny z 2006 roku⁸. Wpływ codziennych czynności znika po krótkim odpoczynku, trwającym do 20 minut. Umiarkowany i intensywny wysiłek działa dłużej, dlatego przegląd zaleca kontrolować wysiłek w godzinach przed pomiarem. Pomiar trwający 10 minut, z pominięciem pierwszych 5 minut, dawał dokładny wynik, gdy współczynnik zmienności w pozostałych 5 minutach był mniejszy niż 10%.

Przegląd amerykańskiej Akademii Żywienia i Dietetyki (Academy of Nutrition and Dietetics) z 2015 roku, oparty na 43 pracach, zaleca co najmniej 7 godzin na czczo i 30 minut odpoczynku przed badaniem⁹. Według tych zaleceń osoba badana leży w cichym, przyciemnionym pomieszczeniu o neutralnej temperaturze i nie czyta, nie słucha muzyki ani nie wykonuje drobnych ruchów. SPM można mierzyć o każdej porze dnia, jeśli spełnione są warunki spoczynku.

Jak oblicza się PPM wzorem?

PPM szacuje się też wzorem z masy i wysokości ciała, wieku i płci, zamiast ją mierzyć. Wzór Mifflina i St Jeora ma postać: dla mężczyzn 10 × masa ciała (kg) + 6,25 × wzrost (cm) − 5 × wiek (lata) + 5, dla kobiet ten sam, ale z wyrazem wolnym −161 zamiast +5. W tej samej grupie wzór Harrisa i Benedicta zawyżał zmierzoną SPM o 5%. Wzór Cunninghama ma postać PPM = 500 + 22 × masa beztłuszczowa (kg), wynik w kcal na dobę; jednostki według zestawienia wzorów z 2014 roku¹⁰.

Który wzór na PPM jest najdokładniejszy u sportowców?

Według autorów metaanalizy z 2023 roku wzór Ten Haaf wydaje się najdokładniejszy i najbardziej precyzyjny w większości sytuacji: u 80,2% badanych sportowców dawał wynik w granicach ±10% od pomiaru¹¹.

Metaanaliza objęła 29 badań, 1 430 sportowców (822 kobiety i 608 mężczyzn) i 100 różnych wzorów. Spośród 11 wzorów ujętych w metaanalizie dokładności pięć nie różniło się znamiennie od pomiaru: Cunninghama z 1980 i 1991 roku, Harrisa i Benedicta, De Lorenzo oraz Ten Haaf. Pozostałe, w tym wzór Mifflina i St Jeora, znamiennie zaniżały albo zawyżały SPM. Precyzję oceniono dla dziewięciu wzorów, a dla wzorów innych niż Ten Haaf odsetek wyników w granicach ±10% od pomiaru wynosił 40,7–63,7%. Według autorów korzystniej jest dobierać wzór wyprowadzony w populacji o podobnych cechach fizycznych, płci, dyscyplinie i poziomie sportowym.

U 17 wioślarzy i kajakarzy niemieckiej kadry wzory znamiennie zaniżały SPM mężczyzn, ale nie kobiet¹². W grupie 22 kobiet i 28 mężczyzn uprawiających sport wszystkie pięć badanych wzorów znamiennie zaniżało SPM¹³. U mężczyzn najmniejszy średni błąd kwadratowy, 284 kcal, dawał wzór Harrisa i Benedicta, u kobiet wzór Cunninghama, 110 kcal.

Czy PPM spada przy niedoborze energii?

PPM spadała w eksperymencie z Minnesoty, w którym mężczyźni z prawidłową masą ciała przez 24 tygodnie otrzymywali 6,6 MJ na dobę zamiast 14,6 MJ, a ich masa ciała zmalała średnio z 69 do 53 kg. Całkowity wydatek energetyczny tych mężczyzn, równy po ustaleniu się nowego bilansu spożyciu, obniżył się z 14,6 do 6,6 MJ na dobę, czyli o 55%, bez korekty na ubytek masy ciała. Inne prace podają dla tego eksperymentu inne wartości spadku wydatku. Spadek PPM, o 2,6 MJ na dobę, stanowił 32% tej oszczędności: w 65% wynikał z ubytku aktywnych tkanek, a w 35% z wolniejszych przemian w tkankach.

U sportowców obniżona SPM należy do wskaźników niskiej dostępności energii¹⁴. W metaanalizie badań z blokami treningowymi trwającymi co najmniej 2 tygodnie u zawodników, których wyniki się pogorszyły, obniżyły się SPM, masa tkanki tłuszczowej i stężenie leptyny. Pogorszenie wyników, jak zaznaczyli autorzy, występuje też bez niskiej dostępności energii. Jako wskaźnik stosuje się stosunek SPM zmierzonej do przewidzianej wzorem, a wartość poniżej 0,9 uznaje się za oznakę niskiej dostępności energii. Autorzy metaanalizy zalecają ostrożność przy ocenie tego stosunku z pojedynczego pomiaru i wskazują, że lepiej może się on sprawdzać w obserwacji tej samej osoby w czasie.

Najczęstsze pytania

Ile kalorii na godzinę zużywa organizm w spoczynku?

Średnio 0,863 kcal na kilogram masy ciała na godzinę u dorosłych, według przeglądu 197 badań. Powszechnie przyjmowany 1 MET, czyli 1,0 kcal/kg/h, może tę wartość zawyżać o około 10% u mężczyzn i prawie 15% u kobiet.

Czy spoczynkową przemianę materii można mierzyć po południu?

Tak. Według zaleceń Akademii Żywienia i Dietetyki SPM można mierzyć o każdej porze dnia, jeśli zachowane są warunki spoczynku, w tym co najmniej 7 godzin na czczo i 30 minut odpoczynku przed badaniem.

Jak długo trwa pomiar kalorymetrią pośrednią?

Może wystarczyć 10 minut. Taki pomiar, z pominięciem pierwszych 5 minut, dawał dokładny wynik, gdy współczynnik zmienności w pozostałych 5 minutach był mniejszy niż 10%.

Czy niska PPM świadczy o niedoborze energii u sportowca?

Może o nim świadczyć. Za oznakę niskiej dostępności energii uznaje się stosunek SPM zmierzonej do przewidzianej wzorem poniżej 0,9, ale autorzy metaanalizy zalecają ostrożność przy ocenie z pojedynczego pomiaru.

Zobacz też: Metabolizm, Spoczynkowa przemiana materii, Całkowita przemiana materii, Wzory na zapotrzebowanie energetyczne, Kalorymetria pośrednia.

Artykuły: Jak obliczyć zapotrzebowanie kaloryczne.