Энергетикалық гомеостаз - Energy homeostasis

Биологияда, энергетикалық гомеостазнемесе энергетикалық балансты гомеостатикалық бақылау, Бұл биологиялық процесс бұл үйлестірілгенді қамтиды гомеостатикалық тамақ тұтынуды (энергия ағыны) және энергия шығынын (энергия шығыны) реттеу.[1][2][3] Адам миы, әсіресе гипоталамус, энергетикалық гомеостазды реттеуде және сезім тудыруда орталық рөл атқарады аштық энергия балансы туралы ақпарат тарататын бірқатар биохимиялық сигналдарды біріктіру арқылы.[2][3][4] Глюкоза метаболизмінен алынған энергияның елу пайызы бірден жылуға айналады.[5]

Энергетикалық гомеостаз маңызды аспект болып табылады биоэнергетика.

Анықтама

АҚШ-та биологиялық энергия энергия бірлігі арқылы көрсетіледі Калория 1 килограм судың температурасын 1 ° C-қа (шамамен 4,18 к) арттыру үшін қажетті энергияға тең келетін капиталмен (яғни килокалориямен)Дж ).[6]

Энергия балансы, арқылы биосинтетикалық реакциялар, келесі теңдеумен өлшенуі мүмкін:[1]

Энергия тұтыну (тамақ пен сұйықтықтан) = шығындалған энергия (жұмыс пен жылу арқылы) + жинақталған энергияның өзгеруі (дене майы және гликоген сақтау)

Термодинамиканың бірінші заңы энергияны жасауға да, жоюға да болмайды дейді. Бірақ энергияны энергияның бір түрінен екінші түріне айналдыруға болады. Сонымен, тамақ энергиясының калориясы тұтынылған кезде, денеде үш ерекше әсердің бірі пайда болады: бұл калорияның бір бөлігі келесідей сақталуы мүмкін: дене майы, триглицеридтер, немесе гликоген, жасушаларға ауысады және түрінде химиялық энергияға айналады аденозинтрифосфат (ATP - а коэнзим ) немесе онымен байланысты қосылыстар немесе жылу.[1][5][7]

Энергия

Қабылдау

Энергия тұтыну тамақ пен сұйықтықтан тұтынылатын калория мөлшерімен өлшенеді.[1] Энергия тұтыну аштықпен реттеледі, оны бірінші кезекте реттейді гипоталамус,[1] және таңдау, бұл жауапты ми құрылымдарының жиынтығымен анықталады ынталандыруды бақылау (яғни, операциялық кондиционер және классикалық кондиционер ) және когнитивті бақылау тамақтану тәртібі.[8][9] Аштық белгілі біреулердің әрекетімен ішінара реттеледі пептидтік гормондар және нейропептидтер (мысалы, инсулин, лептин, грелин, және нейропептид Y, басқалармен қатар) гипоталамус.[1][10]

Шығыстар

Қосымша ақпарат: Калория тапшылығы

Энергия шығыны - бұл негізінен өндірілген ішкі жылу мен сыртқы жұмыстардың жиынтығы. Өндірілетін ішкі жылу, өз кезегінде, негізінен қосынды метаболизмнің базальды жылдамдығы (BMR) және тағамның термиялық әсері. Сыртқы жұмысты өлшеу арқылы бағалауға болады физикалық белсенділік деңгейі (PAL).[дәйексөз қажет ]

Теңгерімсіздік

Қосымша ақпарат: Тамақтанудың бұзылуы

1953 жылы алғаш рет енгізілген Set-Point теориясы әр дененің алдын-ала бағдарламаланған тіркелген салмағына ие, оның орнын толтыру үшін реттеуші механизмдері бар деп тұжырымдайды. Бұл теория тез қабылданды және тиімді және тұрақты салмақ жоғалту процедураларын жасаудағы сәтсіздіктерді түсіндіру үшін қолданылды. Адамдарға салмақты өзгерту бойынша бірнеше араласудың 2019 жүйелі шолуы, соның ішінде диета, жаттығулар мен шамадан тыс тамақтану, жүйелі түрде «жігерлі қателіктер» табылды, өтелмеген шығындар немесе калориялар, осы процедуралар үшін. Бұл дененің энергияны / калорияны тұтынудағы қателіктердің орнын толтыру мүмкін еместігін, керісінше, Set-Point теориясының болжамына сәйкес келмейтіндігін және екеуін де түсіндіретіндігін көрсетеді. салмақ жоғалту сияқты салмақ қосу семіздік. Бұл шолу қысқа мерзімді зерттеулерде жүргізілді, сондықтан мұндай механизмді ұзақ мерзімді перспективада алып тастауға болмайды, өйткені дәл қазіргі уақытта дәлелдеулер жетіспейді.[11][12]

Оң теңгерім

Оң сальдо - нәтиже энергияны тұтыну болу жоғары сыртқы жұмысқа және энергияны жұмсаудың басқа дене құралдарына жұмсалатыннан гөрі.[дәйексөз қажет ]

Негізгі алдын-алу себептері:

Оң теңгерім энергияны сақтауға әкеледі май және / немесе бұлшықет, тудырады салмақ қосу. Уақыт өте келе, артық салмақ және семіздік асқынулармен дами алады.

Теріс тепе-теңдік

Теріс тепе-теңдік - бұл энергияны тұтынудың сыртқы жұмыс кезінде және энергияны пайдаланудың басқа дене құралдарында тұтынылғаннан аз болуының нәтижесі.

Негізгі себеп жетіспеу сияқты медициналық жағдайға байланысты тәбеттің төмендеуі, жүйке анорексиясы, ас қорыту ауруы немесе ораза ұстау немесе тағамға қол жетімсіздік сияқты кейбір жағдайларға байланысты. Гипертиреоз себеп болуы мүмкін.

Талап

Қалыпты энергия қажеттілігі, демек, энергияны қалыпты тұтыну негізінен жасына, жынысына және физикалық белсенділік деңгейі (PAL). The Азық-түлік және ауылшаруашылық ұйымы (ФАО) Біріккен Ұлттар адамның энергетикалық қажеттіліктері туралы толық есеп жасады: Адамның энергетикалық қажеттіліктері (Рим, 17-24 қазан 2001) Ескі, бірақ жиі қолданылатын және өте дәл әдіс - бұл Харрис-Бенедикт теңдеуі.

Қазіргі уақытта, егер бар екенін көрсететін зерттеулер жүргізілсе калорияны шектеу қалыпты мәндерден төмен мәндерге тиімді әсерлері бар, және олар приматтарда оң көрсеткіштер көрсеткенімен[13][14] калориялардың шектелуі приматтар мен адамдар үшін ұзақ өмір сүруге оң әсер ететіндігі әлі де белгісіз.[13][14] Калорияны шектеу энергияны тұтыну мен жұмсаудың төмен деңгейінде тепе-теңдікке жету ретінде қарастырылуы мүмкін және бұл тұрғыдан алғанда энергия теңгерімсіздігі болып табылады, тек шығындар азайған кезде тұтынудың төмендеуіне сәйкес келмеген бастапқы тепе-теңдікті қоспағанда.

Қоғам және мәдениет

Азық-түлік өнеркәсібінің топтары энергияны тұтынуды төмендететін энергетикалық баланс туралы хабарламаларға қатысты дау туды.[15]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c г. e f Фрейн КН (2013). «11 тарау: Энергия тепе-теңдігі және дене салмағын реттеу». Метаболиттік реттеу: адам перспективасы (3-ші басылым). Джон Вили және ұлдары. 329–349 бб. ISBN  9781118685334. Алынған 9 қаңтар 2017.
  2. ^ а б Маленка RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). Sydor A, Brown RY (ред.). Молекулалық нейрофармакология: клиникалық неврология ғылымдарының негізі (2-ші басылым). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. 179, 262-263 бб. ISBN  9780071481274. Орексин нейрондары глюкоза, лептин және грелинді қоса алғанда, энергия теңгерімі туралы ақпарат беретін перифериялық медиаторлармен реттеледі. ... Тиісінше, орексин энергетикалық гомеостазды, сыйақыны және көбінесе эмоцияларды реттеуде рөл атқарады. ... Энергия балансын реттеу тамақ қабылдау мен энергия шығынын нақты үйлестіруді қамтиды. 1940-1950 жылдардағы тәжірибелер көрсеткендей, бүйірлік гипоталамустың зақымдануы (LH) тамақ қабылдауды азайтады; демек, бұл ми аймағының қалыпты рөлі тамақтануды ынталандыру және энергияны пайдалануды азайту болып табылады. Керісінше, медиальды гипоталамустың зақымдануы, әсіресе вентромедиалды ядро ​​(VMH), сонымен қатар PVN және доромедиялық гипоталамус ядросы (DMH) тамақ қабылдауды жоғарылатады; демек, бұл аймақтардың қалыпты рөлі тамақтануды тоқтату және энергияны пайдалануды арттыру болып табылады. Гипоталамуста және мидың басқа аймақтарында тамақ қабылдауды және энергия шығынын реттеу үшін әрекет ететін нейропептидтер мен басқа да нейротрансмиттерлердің күрделі желілерін табу 1994 жылы лептин (ob, семіздік үшін) генін клондау арқылы басталды. Шынында да, қазіргі кезде біздің қоғамдағы семіздіктің эпидемиялық пропорциясы мен тамақтану бұзылыстары, анорексия мен нервтердің бұзылулары мен булимиялардың өсуін ескере отырып, негізгі тамақтандыру тетіктеріне қызығушылық бар. Өкінішке орай, тамақтанудың негізгі нейробиологиясының күрт алға жылжуына қарамастан, біз осы жағдайлардың этиологиясын түсінеміз және клиникалық араласу қабілетіміз шектеулі болып қалады.
  3. ^ а б Morton GJ, Meek TH, Schwartz MW (2014). «Денсаулық және аурулар кезінде тамақ қабылдаудың нейробиологиясы». Нат. Аян Нейросчи. 15 (6): 367–378. дои:10.1038 / nrn3745. PMC  4076116. PMID  24840801. Алайда, қалыпты адамдарда дене салмағы мен май құрамы уақыт өте келе тұрақты болып келеді2,3 «энергетикалық гомеостаз» деп аталатын биологиялық процестің арқасында энергияны тұтыну шығындарымен ұзақ уақытқа сәйкес келеді. Энергетикалық гомеостаз жүйесі медиобазальды гипоталамуста және мидың басқа аймақтарында нейрондардан тұрады4 дене салмағының пропорционалды концентрациясында айналатын гуморальды сигналдардың кірісіне жауап ретінде тамақ қабылдауды реттейтін нейроциркуляция бөлігі.4-6. ... Азық-түлік тұтынудың нейробиологиясындағы пайда болатын тұжырымдама - бұл нейро тізбектер бар, олар әдетте тежеледі, бірақ пайда болған немесе стресстік тітіркендіргіштерге жауап ретінде белсендірілген кезде олар энергетикалық баланстың гомеостатикалық бақылауынан бас тарта алады. Бұл тізбектердің энергетикалық гомеостаз жүйесімен өзара әрекеттесуін түсіну тамақ қабылдауды бақылауды түсіну үшін маңызды және дене салмағы спектрінің екі жағындағы бұзылулардың патогенезіне әсер етуі мүмкін.
  4. ^ Farr OM, Li CS, Mantzoros CS (2016). «Тамақтанудың орталық жүйке жүйесінің реттелуі: адамның миын бейнелеуден түсініктер». Metab. Клиника. Exp. 65 (5): 699–713. дои:10.1016 / j.metabol.2016.02.002. PMC  4834455. PMID  27085777.
  5. ^ а б Кевин Г.Мерфи және Стивен Р.Блум (14 желтоқсан, 2006). «Ішек гормондары және энергетикалық гомеостаздың реттелуі». Табиғат. 444 (7121): 854–859. Бибкод:2006 ж. 4444..854M. дои:10.1038 / табиғат05484. PMID  17167473. S2CID  1120344.
  6. ^ Дэвид Хэллидей, Роберт Ресник, Джерл Уолкер, Физика негіздері, 9-шығарылым, Джон Вили және ұлдары, Инк., 2011, б. 485
  7. ^ Өріс JB (1989). «Гипогликемияның себептері ретінде жаттығулар және жетіспейтін көмірсулардың сақталуы мен мөлшері». Эндокринол. Metab. Клиника. Солтүстік Ам. 18 (1): 155–161. дои:10.1016 / S0889-8529 (18) 30394-3. PMID  2645124.
  8. ^ Зиауддин Х, Алонсо-Алонсо М, Хилл Дж.О., Келли М, Хан Н.А. (2015). «Семіздік және тамақтанудың нейрокогнитивті негізі және қабылдауды бақылау». Adv Nutr. 6 (4): 474–86. дои:10.3945 / ан.115.008268. PMC  4496739. PMID  26178031.
  9. ^ Weingarten HP (1985). «Тамақтануды ынталандырушы бақылау: екі факторлы аштық теориясының салдары». Тәбет. 6 (4): 387–401. дои:10.1016 / S0195-6663 (85) 80006-4. PMID  3911890. S2CID  21137202.
  10. ^ Klok MD, Jakobsdottir S, Drent ML (қаңтар 2007). «Лептин мен грелиннің тағамды тұтынудағы және дене салмағын реттеудегі рөлі: шолу». Obes Rev. 8 (1): 21–34. дои:10.1111 / j.1467-789X.2006.00270.x. PMID  17212793.
  11. ^ Левицкий, DA; Dewall, A; Чжун, У; Барре, Л; Shoen, S; Агаронник, Н; LeClair, JL; Чжуо, В; Пакановски, С (1 ақпан 2019). «Энергетикалық қателіктердің орнын толтыру үшін адамдардың энергия тұтынуының нақтылығының мөлшерін анықтау: адамның тамақтануын физиологиялық бақылауға шақыру». Тәбет. 133: 337–343. дои:10.1016 / j.appet.2018.11.017. PMID  30476522. S2CID  53712116.
  12. ^ Харрис, РБ (желтоқсан, 1990). «Дене салмағын реттеудегі жиынтық теорияның рөлі». FASEB журналы. 4 (15): 3310–8. дои:10.1096 / fasebj.4.15.2253845. PMID  2253845.
  13. ^ а б Андерсон Р.М., Шанмуганаягам D, Weindruch R (2009). «Калорияны шектеу және қартаю: тышқандар мен маймылдардағы зерттеулер». Токсикол Патол. 37 (1): 47–51. дои:10.1177/0192623308329476. PMC  3734859. PMID  19075044.
  14. ^ а б Rezzi S, Martin FP, Shanmuganayagam D, Colman RJ, Nicholson JK, Weindruch R (мамыр 2009). «Адамгершілікке жатпайтын приматтарда калорияның ұзақ мерзімді шектелуіне байланысты метаболикалық ауысулар анықталды». Exp. Геронтол. 44 (5): 356–62. дои:10.1016 / j.exger.2009.02.008. PMC  2822382. PMID  19264119.
  15. ^ О'Коннор, Анахад (2015-08-09). «Coca-Cola семіздікке кінәлі ғалымдарды жаман диеталардан алшақтатады». Жақсы. Алынған 2018-03-24.

Сыртқы сілтемелер