Bilans energetyczny – jak właściwie obliczyć zapotrzebowanie energetyczne?

W organizmie występują dwa rodzaje przemian metabolicznych, na które składają się procesy anaboliczne i procesy kataboliczne. Anabolizm jest to budowanie, synteza, tworzenie złożonych związków organicznych ustroju takich jak białka ustrojowe, tłuszcze, węglowodany, enzymy i hormony. Przemiany anaboliczne wymagają dostarczenia energii (chemicznej lub w przypadku fotosyntezy energii świetlnej), są to więc reakcje endoergiczne. Dostarczona energia zostaje zmagazynowana w wiązaniach chemicznych powstających związków złożonych. Produkty reakcji anabolicznych zawierają więc większą ilość energii niż ich substraty. Przykłady procesów anabolicznych to np. glikogeneza, biosynteza białek, biosynteza DNA (replikacja), biosynteza RNA (transkrypcja), synteza produktów przemiany azotowej, czy wiązanie azotu atmosferycznego. Katabolizm z kolei jest odwrotnością procesów anabolicznych, jest to więc rozkład złożonych związków organicznych takich jak białka, tłuszcze i węglowodany. Związki powstałe w wyniku procesów katabolicznych mogą zostać wykorzystane na potrzeby własne ustroju lub dochodzi do ich wydalenia. Energia uzyskana w przemianach katabolicznych jest wykorzystywana do syntezy związków organicznych w reakcjach anabolicznych, a także do wykonywania różnych rodzajów pracy, np. ruchu. Przykładem przemiany katabolicznej jest rozkład substancji organicznych w procesie oddychania komórkowego. Reakcją kataboliczną jest również hydroliza ATP. Intensywność przemian anabolicznych i katabolicznych jest ściśle kontrolowana i dostosowywana do warunków środowiskowych, co stanowi warunek utrzymania równowagi wewnątrzustrojowej (homeostazy). Natomiast bilansem energetycznym organizmu nazywamy zachowanie równowagi pomiędzy ilością energii dostarczanej wraz z pożywieniem, a ilością energii wykorzystanej przez organizm i jest on podstawą prawidłowego rozwoju organizmu ludzkiego. Zrównoważony bilans energetyczny można w uproszczeniu przedstawić za pomocą poniższego wzoru:

Es+Ew=Ep

gdzie:

• Ep jest energią dostarczaną do organizmu z pożywieniem,
• Es są to straty energii,
• Ew jest to natomiast energia wydatkowana przez organizm

Kiedy obie strony równania są sobie równe, mówimy wtedy o zrównoważonym bilansie energetycznym. U zdrowych osób dorosłych energia pobrana powinna być równoważna energii wydatkowanej, co zapewnia utrzymanie stałej masy ciała z właściwą proporcją masy mięśniowej do masy tłuszczowej. Przy zachowaniu tak zrównoważonego bilansu masa ciała pozostaje niezmienna, a intensywność procesów katabolicznych odpowiada intensywności procesów anabolicznych. Z kolei wygenerowanie nadwyżki kalorycznej, czyli dodatniego bilansu energetycznego objawia się przewagą procesów anabolicznych, która może prowadzić do wzrostu masy ciała, u sportowców przekładać będzie się to w większej mierze na wzrost masy mięśniowej, natomiast u osób charakteryzujących się niską aktywnością fizyczną dodatni bilans energetyczny może być przyczyną nadwagi bądź w późniejszym okresie otyłości. O ujemnym bilansie energetycznym, czyli tzw. deficycie kalorycznym mówi się natomiast wtedy, gdy procesy kataboliczne przeważają nad anabolicznymi, co w konsekwencji prowadzi do spadku masy ciała, a w skrajnych przypadkach niedowagi, anoreksji , kacheksji.

Podstawowa przemiana materii (PPM) i ponadpodstawowa przemiana materii (PPPM)

Podstawowa przemiana materii, nazywana także metabolizmem podstawowym (basal metabolic rate, BMR) to najniższy poziom przemian energetycznych warunkujący dostarczenie takiej ilości energii, która jest potrzebna do utrzymania podstawowych funkcji fizjologicznych ustroju, znajdującego się w stanie spoczynku, w ściśle określonych warunkach: na czczo (12-14 h po posiłku), po minimum 8 h snu, w pozycji leżącej, a także w warunkach spokoju zarówno fizycznego, jak i psychicznego oraz komfortu cieplnego. Jest to energia potrzebna organizmowi do takich funkcji jak praca serca, oddychanie, praca układu nerwowego, krążenie krwi, funkcjonowanie gruczołów wydzielania wewnętrznego, czynności wydalnicze i wydzielnicze, jak praca nerek, jelit czy wątroby i wzrost komórek oraz tkanek. Ponadpodstawowa przemiana materii to z kolei energia wydatkowana na pracę mięśni (wykonywanie codziennych czynności, aktywność zawodowa i aktywność powiązana z codziennymi czynnościami), trawienie, wchłanianie, transport i wykorzystanie wchłoniętych składników odżywczych (tzw. swoiście dynamiczne działanie pożywienia), wytwarzanie ciepła w celu utrzymania stałej temperatury ciała (termogeneza). Na wielkość ponadpodstawowej przemiany materii wpływają czynniki takie jak: aktywność fizyczna, rodzaj spożywanego pożywienia (ciepłotwórcze działanie pożywienia/termiczny efekt pożywienia), a także termiczne warunki otoczenia. Podstawową przemianę materii można obliczyć za pomocą wzorów ustalonych doświadczalnie, to np. wzór Harrisa-Benedicta, który przedstawia się następująco:

• dla kobiet: PPM [kcal/24 h] = 665,0955 + (9,5634 x masa ciała [kg] + (1,8496 x wzrost [cm]) – (4,6757 x wiek [lata]);
• dla mężczyzn: PPM [kcal/24 h] = 66,4730 + (13,7516 x masa ciała [kg] + (5,0033 x wzrost [cm]) – (6,7550 x wiek [lata]).

Do popularnych wzorów zalicza się także wzór Mifflin-St Jeora, który prezentuje się następująco:

• dla mężczyzn: (10 x masa ciała w kilogramach) + (6,25 x wzrost w centymetrach) – (5 x wiek w latach) + 5;
• dla kobiet: (10 x masa ciała w kilogramach) + (6,25 x wzrost w centymetrach) – (5 x wiek w latach) – 161.

Inny wzór na podstawową przemianę materii to wzór Cunninghama. Jest on o tyle prostszy, że można go zastosować dla obu płci i przedstawia się następująco: PPM = 500 + (22 x beztłuszczowa masa ciała w kg). Ciężko jest jednak przewidzieć, jaka jest faktyczna waga człowieka, który posiada dużą ilość tkanki tłuszczowej. Innym szybkim sposobem na obliczenie podstawowej przemiany materii jest stwierdzenie oparte o badania, z których wynika, że dorosły zdrowy człowiek wytwarza średnio 1 kcal w ciągu 1 godziny na 1kg masy ciała, czyli: PPM/dobę = 1 kcal x 24h x masa ciała w kg, np. dla dorosłego mężczyzny ważącego 80 kg podstawowa przemiana materii wynosić będzie 1920 kcal.

Całkowita przemiana materii (CPM)

Całkowita przemiana materii określana jest inaczej jako całkowity wydatek energetyczny (total energy expediture, TEE) w ciągu 24 godzin i jest sumą podstawowej przemiany materii (PPM), stanowiącej 45-70% całkowitego dobowego wydatku energetycznego i ponadpodstawowej przemiany materii (PPPM), na którą składają energia wykorzystana na aktywność fizyczną, procesy trawienia, wchłaniania i transportu składników odżywczych (termiczny efekt pożywienia). Tak więc, całkowita przemiana materii to suma wszystkich wydatków energetycznych, która jest równoważna całkowitemu zapotrzebowaniu energetycznemu organizmu, co stanowi podstawę do komponowania codziennego jadłospisu. Aby obliczyć całkowitą przemianę materii, trzeba zsumować wartości podstawowej przemiany materii (PPM) oraz ponadpodstawowej przemiany materii, co można wyrazić poniższym wzorem:

CPM=PPM+PPPM

gdzie:

• CPM odpowiada całkowitej przemianie materii;
• PPM określa podstawową przemianę materii;
• PPPM z kolei to ponadpodstawowa przemiana materii.

Wydatek energetyczny dla poszczególnych grup ludności jest różny. U osób regularnie aktywnych fizycznie jest on zwiększony i wykazuje zróżnicowanie pomiędzy poszczególnymi dyscyplinami sportowymi. Zależy on także od cyklu treningowego oraz czasu trwania danego wysiłku fizycznego. Zapotrzebowanie na energię sportowców wielu dyscyplin jest jednak podobne i zbliżone do wielkości 72 kcal/kg masy ciała. Różni się ono w sportach siłowych i siłowo-szybkościowych, osiągając odpowiednio: 76 i 66 kcal/kg m.c. Sportowcy uprawiający dyscypliny wytrzymałościowe często mają trudność w osiągnięciu wysokiego poboru energii, czego rozwiązaniem jest spożywanie częstych, skoncentrowanych posiłków. 

Współczynnik aktywności fizycznej PAL

Metoda sumowania wydatków energetycznych organizmu związanych z każdą czynnością wykonywaną w ciągu dnia jest skomplikowana, dlatego w celu uproszczenia tych obliczeń wprowadzono tzw. współczynnik aktywności fizycznej (physical activity level, PAL). Współczynnik aktywności fizycznej, wskaźnik PAL to wskaźnik, który określa poziom aktywności danego człowieka. PAL to iloraz całkowitego wydatku energetycznego na dobę i podstawowej przemiany materii. Jego wartość wykorzystuje się do obliczenia całkowitego zapotrzebowania energetycznego, niezbędnego do ustalenia kaloryczności diety i/lub planu treningowego. Współczynnik PAL dobieramy według poniższego schematu:

• 1,0 – 1,2 – najniższy współczynnik PAL, osoba leżąca lub siedzący tryb życia bez dodatkowej aktywności fizycznej;
• 1,2 – 1,4 – niska aktywność fizyczna, siedzący tryb życia połączony ze sporadycznymi treningami o umiarkowanej intensywności;
• 1,4 – 2,00 – umiarkowana aktywność fizyczna, praca fizyczna lub siedząca połączona z regularnymi treningami (minimum 3-4 razy w tygodniu);
• 2,00 – 2,4 – bardzo aktywny tryb życia, praca fizyczna, wyczerpujące treningi siłowe, profesjonalne uprawianie sportów.

Dobór odpowiedniego współczynnika aktywności fizycznej pozwala określić zmiany podstawowej przemiany materii przy różnych rodzajach wysiłku fizycznego. Tak więc całkowitą przemianę materii można wyrazić poniższym wzorem:

CPM=PPM x PAL

gdzie:

• CPM odpowiada całkowitej przemianie materii;
• PPM określa podstawową przemianę materii;
• PAL z kolei to omawiany współczynnik aktywności fizycznej.

Sposoby pomiaru wydatku energetycznego u człowieka

Wydatek energetyczny służy do szacowania stopnia ciężkości wysiłku fizycznego biorąc pod uwagę ilość wykorzystanej energii potrzebnej do wykonywania danej czynności przez określony czas. Wydatek energetyczny mierzony jest w kilokaloriach (kcal) lub kilodżulach (kJ). W przypadku pracy fizycznej, ocena wydatku energetycznego zależy od wielu czynników. Należy do nich przede wszystkim zaliczyć:

• intensywność wykonywanej pracy;
• rodzaj poszczególnych obowiązków;
• pozycję, w jakiej wykonywane są poszczególne czynności (klęcząca, siedząca, stojąca itp.);
• zaangażowanie poszczególnych części ciała w ruch (ramiona, dłonie, nogi, całe ciało).

Metody pomiaru aktywności fizycznej dzielimy na subiektywne, składające się z badania kwestionariuszowego, pisemnej relacji osoby badanej i obiektywne, do których zaliczamy kalorymetrię bezpośrednią, kalorymetrię pośrednią, metodę podwójnie znakowanej wody oraz pomiar częstości skurczów serca, detekcja i rejestracja ruchu. Metody kalorymetryczne wykorzystują kryterium metaboliczne, jakim jest ciepło (kalorymetria bezpośrednia) lub wymiana gazów oddechowych (kalorymetria pośrednia).

Równoważnik metaboliczny MET

Jeden MET określa zużycie jednej kilokalorii energii przez jeden kilogram masy ciała człowieka w ciągu jednej godziny spoczynku (np. spokojne siedzenie), zaś liczba MET określa, ile razy więcej energii jest zużywane podczas wykonywania danego wysiłku w porównaniu z energią wydatkowaną w czasie spoczynku. Mnożąc liczbę MET przez liczbę kilogramów masy ciała oraz czas trwania wykonywanej aktywności fizycznej (wyrażonej w godzinach), można oszacować wydatek energetyczny tej czynności. Na przykład bardzo wolny spacer określać będzie wartość (<3 km/h) – 2 MET, a kolei bieg (12 km/h) – 12 MET.

Metoda kalorymetrii bezpośredniej to najstarszy sposób określania wydatku energetycznego, opierający się na założeniu, że każda postać energii wykorzystywanej przez organizm, tak energia mechaniczna, jak chemiczna czy elektryczna ostatecznie zamieniana jest w energię cieplną, tak więc ilość ciepła wydzielanego przez organizm odzwierciedla poziom przemian energetycznych. Pomiar polega na oznaczeniu ilości ciepła wydzielanego przez organizm znajdujący się w komorze kalorymetrycznej, urządzeniu przypominającym pomieszczenie, które jest otoczone obiegiem wodnym. Na podstawie zwiększenia się temperatury wody otaczającej ściany komory określa się ilość wydzielanego ciepła podanej w jednostce czasu. Metoda ta jest bardzo dokładna, precyzyjna oraz czuła, jest jednak także kosztowna i skomplikowana technicznie.

Metoda kalorymetrii pośredniej, to metoda, której podstawą jest założenie, iż energia wykorzystywana przez organizm uzyskiwana jest w wyniku utleniania składników odżywczych, czyli węglowodanów, tłuszczy i białek. W tych reakcjach zużywany jest tlen i wydzielany dwutlenek węgla, w ilościach proporcjonalnych do wydatkowanej energii. Pomiar wydatku energetycznego polega na respiracyjnym określeniu wymiany gazów oddechowych, a mianowicie objętości zużytego tlenu i wydzielonego dwutlenku węgla w jednostce czasu. Ilość wydatkowanej energii oblicza się na podstawie równoważnika energetycznego tlenu, którego wartość zależy od współczynnika oddechowego. Kalorymetrię pośrednią uważa się za metodę szczególnie przydatną w ocenie wydatku energetycznego wysiłku, zwłaszcza aerobowego. Koszty energetyczne wysiłku mogą stanowić kryterium klasyfikacji pracy o zróżnicowanym stopniu ciężkości.

Metoda podwójnie znakowanej wody polega na znakowaniu cząsteczek wody znajdującej się w płynach ustrojowych organizmu trwałymi izotopami 18O i 2H (deuter), podaje się je doustnie, a następnie na mierzy się szybkość eliminowania każdego z tych izotopów z organizmu. Wydatkowi energii towarzyszy wydzielanie CO2 i wody, powstałych na skutek przemian katabolicznych. Znakowany tlen znajdzie się w wydzielanej wodzie i w dwutlenku węgla, zatem będzie szybciej usuwany z organizmu niż deuter, którego nadmiar będzie usuwany wraz z wodą. Różnica szybkości zaniku obu izotopów wykorzystywana jest do określenia ilości wydzielonego CO2 (zależność ta jest proporcjonalna) powstałego w wyniku przemian metabolicznych, co stanowi bazę do wyliczenia całkowitego wydatku energetycznego badanej osoby w długim okresie pomiarowym (do 3 tygodni). Metoda podwójnie znakowanej wody obecnie uznawana jest za standard pomiaru aktywności fizycznej.

Monitoring tętna może w pewnych warunkach również stanowić sposób na pośrednie określenie poboru tlenu w celu określenia wydatku energetycznego. Metoda ta wykorzystuje zjawisko zwiększenia się natężenia przemian energetycznych następującego w wyniku zwiększonego zaopatrzenia komórek w tlen i substraty energetyczne. Związany z tym wzmożony przepływ krwi przejawia się zmianami częstotliwości skurczów serca. Metoda pomiaru tętna bazuje na liniowej zależności między częstotliwością skurczów serca (heart rate – HR) a wielkością poboru tlenu (VO2) w trakcie wysiłku. Pomiar musi być poprzedzony wyznaczeniem indywidualnej zależności regresyjnej HR/VO2 podczas wysiłku o różnej intensywności. Tą metodą można posłużyć się oznaczając wydatek energetyczny wysiłku oraz całodobowy wydatek energetyczny (monitorowanie pracy serca z odpowiednio dużą częstotliwością, np. co minutę).

Metody pomiaru wydatku energetycznego na podstawie czujników ruchu należą do najprostszych sposobów oceny wydatku energetycznego, to metody wykorzystujące elektroniczne lub mechaniczne czujniki ruchu, rejestrujące m.in. liczbę kroków (np. pedometry, krokomierze) lub analizujące przemieszczanie się ciała w przestrzeni (akcelerometry). Podstawą metody pomiaru wydatku energetycznego na podstawie analizy kinematycznej jest założenie, że aktywność fizyczna wyraża się przemieszczeniem ciała w przestrzeni dzięki pracy odpowiednich grup mięśni, co bezpośrednio wiąże się z zużywaniem energii. Pomiar tej metody polega na detekcji i rejestracji ruchu, przyspieszeń ciała w przestrzeni. Najprostszym wykorzystywanym przyrządem jest często popularny krokomierz, umieszcza się go na wysokości talii, za pomocą którego oblicza się liczbę kroków wykonanych przez daną osobę w ciągu doby lub w innym określonym czasie. Jego funkcjonowanie opiera się na działaniu wahadła i rejestrowaniu zmian prędkości ruchu (np. siedzenie, chodzenie, bieg), jednak bez możliwości oceny intensywności wykonywanych czynności. Aktualnie na rynku dostępnych jest wiele akcesoriów (np. zegarki), a także aplikacji na telefon, które szczują liczbę wykonywanych przez nas kroków w ciągu dnia. Dokładniejszymi urządzeniami są akcelerometry, inaczej przyspieszeniomierze, jedną z funkcji tych urządzeń jest przeliczanie zarejestrowanego ruchu na kilokalorie oraz ocena intensywności, częstości i czasu trwania wysiłku. Większość akcelerometrów ma wbudowany element pizoelektryczny oraz masę sejsmiczną, a ich działanie wykorzystuje zjawisko pizoelektryczne. Na skutek przyspieszenia masa sejsmiczna powoduje deformację elementu pizoelektrycznego (tj. zginanie, rozciąganie, ściskanie), co następnie generuje sygnał o zmianie napięcia wyjściowego, która jest proporcjonalna do przyspieszenia.

Należy jednak zaznaczyć, że nie istnieje idealnie dokładne narzędzie oceniające aktywność ruchową człowieka i wynikającą z niej utratę kilokalorii. Dobierając metodę wyznaczenia zapotrzebowania energetycznego, czyli całkowitej przemiany materii, dobowego wydatku energetycznego lub kosztów energetycznych poszczególnych rodzajów wysiłku, warto przede wszystkim wziąć pod uwagę zalety i wady opisanych powyżej metod pomiaru wydatku energetycznego oraz dostosować wybór metody do indywidualnych potrzeb osoby badanej lub przeprowadzanego badania.

Czynniki wpływające na bilans energetyczny organizmu

Energia wytwarzana przez organizm może zostać zużyta na:

• Utrzymanie podstawowych funkcji organizmu, takich jak praca serca, krążenie krwi, funkcjonowanie układu nerwowego, trawienie, wchłanianie i przekształcanie składników pokarmowych;
• Wykonywanie niezbędnych funkcji metabolicznych organizmu (podstawowa przemiana materii);
• Utrzymanie stałej temperatury ciała (pomiary temperatury u zdrowych ludzi wykazują wahania od 36°C do 37,5 °C, a za średnią prawidłową temperaturę ciała uważa się zakres: 36,6-37);
• Wykonywanie wszelkich aktywności fizycznych.

Natomiast czynniki wpływające na dzienny wydatek energetyczny i zapotrzebowanie na energię prezentują się następująco:

• Wiek, wraz z postępem wieku obserwujemy tendencję spadkową, u dorosłego zdrowego człowieka istnieje równowaga procesów syntezy i rozkładu, czyli procesów anabolicznych i katabolicznych. Z kolei dla okresu wzrostu i rozwoju charakterystyczna jest przewaga procesów anabolizmu (syntezy), natomiast w wieku starczym dochodzi do przewagi procesów katabolicznych (rozkładu). Najwyższa wartość podstawowej przemiany materii przypada na pierwsze 2 lata życia dziecka, co jest spowodowane intensywnym wzrostem tkanek, następnie w wieku dziecięcym stopniowo zaczyna się obniżać, z przejściowym wzrostem w okresie dojrzewania, a już po 21 r.ż. podstawowa przemiana materii obniża się o około 2% na każde 10 lat życia, natomiast po 65 r.ż. jej spadek jest jeszcze większy;
• Wymiary antropometryczne ciała, do których zaliczamy wzrost, masę i skład ciała;
• Stan fizjologiczny, przede wszystkim u kobiet, np. podstawowa przemiana materii wzrasta podczas menstruacji, w II trymestrze ciąży o około 20-25%, a także w okresie karmienia piersią;
• Podejmowana aktywność fizyczna;
• Stan zdrowia, stany chorobowe przebiegające z gorączką powodują wzrost podstawowej przemiany materii w przybliżeniu o około 12% na każdy 1°C powyżej temperatury 37°C;
• Czynniki endokrynologiczne, np. w przypadku nadczynności tarczycy możemy obserwować wzrost podstawowej przemiany materii nawet o 80%, z kolei w przypadku niedoczynności tarczycy wielkość podstawowej przemiany materii obniża się o około 30-40%. Obie z powyższych chorób nierzadko wymagają leczenia farmakologicznego, jeśli cierpisz na choroby endokrynologiczne za pomocą naszej platformy szybko i bezpiecznie uzyskasz elektroniczną receptę na niezbędne Ci lekarstwa, a cała procedura zajmie nie więcej niż kilka minut;
• Przyjmowane leki, niektóre substancje narkotyczne, wzrost masy ciała najczęściej zgłaszają np. kobiety stosujące doustne leki antykoncepcyjne, pacjenci leczeni za pomocą beta blokerów, leki te zalicza się do grupy leków na receptę stosowanych w leczeniu niewydolności serca, migreny i bólów głowy, osoby stosujące w drodze terapii sterydy, które mogą powodować bezsenność , zwiększony apetyt oraz zatrzymywanie wody w organizmie, co z kolei może przyczynić się do wzrostu masy ciała, pomimo tego lekarstwa te sprzyjają wzrostowi masy ciała głównie poprzez zwiększenie apetytu, właściwa, zbilansowana dieta i regularna aktywność fizyczna pozwolą na skuteczne uniknięcie tego rodzaju skutków ubocznych powyższych leków;
• Stan odżywienia i funkcjonowania gruczołów dokrewnych, podstawowa przemiana materii ulega obniżeniu u osób z niedożywieniem, a im większy stopień niedożywienia tym niższa jest przemiana materii;
• Czynniki etniczne i środowiskowe.

Dodatni bilans energetyczny

Dodatni bilans energetyczny czy też nadwyżka kaloryczna, to dostarczanie do organizmu większej ilości energii pod postacią pokarmów w stosunku do rzeczywistego zapotrzebowania organizmu. Taki zabieg prowadzi do wzrostu masy ciała i bardzo często jest przyczyną otyłości – przewlekłej choroby charakteryzującej się nadmiernym odkładaniem tkanki tłuszczowej w organizmie człowieka, prowadzącej do znacznego pogorszenia jakości życia, niepełnosprawności, większego ryzyka wystąpienia chorób takich jak depresja , cukrzyca typu 2, miażdżyca naczyń krwionośnych, nadciśnienie tętnicze https://e-lekarz24h.pl/baza-lekow/nadcisnienie/ itd. oraz narażenia się na przedwczesny zgon. Nadwyżka kaloryczna jest także wykorzystywana w dietach sportowych w celu zintensyfikowania budowania masy mięśniowej, sportowiec będący na dodatnim bilansie energetycznym trenuje w tym okresie głównie siłowo. Osoby początkujące budują beztłuszczową masę ciała w tempie ~0,5% masy ciała tygodniowo, a im bardziej wytrenowany jest nasz organizm, tym wolniejsze są efekty uzyskiwane z stosowania nadwyżki kalorycznej. Przy stażu treningowym powyżej 2-3 lat, budowanie masy beztłuszczowej przebiega w tempie ~0,25% masy ciała tygodniowo. Najczęściej dieta ,,na masę” dostarcza 1000 kcal nadwyżki, jeżeli dana osoba jest początkująca i ma tendencję do bycia szczupłym. Jeżeli natomiast daną osobę charakteryzuje tendencja do tycia, ale jest to osoba początkująca nadwyżka wynosi około 500 kcal. Z kolei dla osób średniozaawansowanych, którzy mają trudności z przybraniem na wadze stosuje się nadwyżkę rzędu 500 kcal, a dla średniozaawansowanych z tendencją do tycia – 200-300 kcal.

Ujemny bilans energetyczny (deficyt kaloryczny)

Ujemny bilans energetyczny, określany także jako deficyt kaloryczny występuje wówczas, gdy wraz z spożywanym pokarmem dostarczamy organizmowi niewystarczającą ilość kilokalorii, czyli mniej niż wynosi całkowite dzienne zapotrzebowanie naszego organizmu. W takiej sytuacji nasze ciało zmuszone jest do czerpania energii z zapasów. W pierwszej kolejności zużywane są zapasy zmagazynowane w mięśniach (glikogen mięśniowy) i w wątrobie, a dopiero później dochodzi do wykorzystywania energii z tkanki tłuszczowej, a w efekcie do jej redukcji. Długotrwały ujemny bilans energetyczny może być przyczyną niedowagi, niedożywienia organizmu, anoreksji, a także kacheksji. Niedowaga jest stanem, w którym występuje niedobór masy ciała w stosunku do wysokości, niedożywienie natomiast jest brakiem równowagi pomiędzy zapotrzebowaniem na składniki odżywcze i energię a podażą pozwalającą na ich kompensację, wzrost organizmu, podtrzymanie oraz pełnienie wszelkich funkcji życiowych. Utrzymująca się niewystarczająca podaż energii może prowadzić do wystąpienia jadłowstrętu psychicznego (anorexia nervosa), kryteria dla jadłowstrętu psychicznego obejmują niską masę ciała (niskie BMI), zaburzone zachowania związane z jej utrzymaniem, zaburzone wyobrażenie własnego ciała oraz zaburzenia hormonalne dotyczące osi przysadka-nadnercza oraz gonad. Z kolei kacheksja, czy inaczej anoreksja nowotworowa (kacheksja nowotworowa), nazywana także zespołem CAC (cancer anorexia/cachexia syndrome), jest zespołem objawów charakteryzujący się poważną, długotrwałą, niezamierzoną i postępującą utratą masy ciała, który w małym stopniu odpowiada na konwencjonalne leczenie żywieniowe i może być związany z anoreksją, astenią i odczuwaniem wczesnej sytości. Występuje ona nawet u ponad 75% pacjentów w różnych stadiach choroby nowotworowej. Kacheksję definiuje się jako zespół zaburzeń, w którym stwierdza się przewlekłą utratę beztłuszczowej masy ciała, brak całkowitej odpowiedzi na leczenie żywieniowe oraz stopniowe pogorszenie stanu sprawności organizmu. Jednym z pierwszych objawów zespołu kacheksja/anoreksja u pacjentów onkologicznych jest jadłowstręt o różnym stopniu nasilenia i różnym tempie rozwoju. Z dostępnych danych wynika, że co najmniej 50% pacjentów z zaawansowaną chorobą nowotworową doświadcza nasilonych zaburzeń kachektycznych, a 10% umiera tylko z tego powodu.

Źródła energii w pożywieniu

Energia wykorzystywana do niezbędnych przemian metabolicznych organizmu pochodzi z energii chemicznej zawartej w spożywanym pokarmie. W procesie utleniania makroskładników znajdujących się w produktach spożywczych energia ta jest uwalniana. Do głównych źródeł energii należą:

• Węglowodany, gdzie 1 gram dostarcza 4 kcal (16,7 kJ). Węglowodany to organiczne związki chemiczne składające się z atomów węgla, wodoru oraz tlenu, w proporcji, gdzie na każdy atom węgla przypadają dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. W szerszym znaczeniu zalicza się do nich ich pochodne otrzymywane w wyniku redukcji lub utleniania grup hydroksylowych lub karbonylowych, a także wymianę jednej lub więcej grup hydroksylowych na atom wodoru lub inne grupy organiczne. Stanowią one kluczowy substrat energetyczny dla organizmu człowieka, są jedynym źródłem energii dla mózgu, rdzenia nerwowego oraz erytrocytów, a także źródłem wykorzystywanym przez tkankę mięśniową, wątrobę, serce, nerki i jelita;
• Białka, gdzie 1 gram dostarcza 4 kcal (16,7 kJ). Białka (proteiny) stanowią podstawowy budulec wszystkich żywych organizmów. Zbudowane są z pojedynczych aminokwasów, które z kolei budują pierwiastki, takie jak węgiel, tlen, wodór, a także azot, siarka i fosfor połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi. Służą one do odbudowy zużywających się tkanek, są podstawowym składnikiem krwi, limfy, mleka, hormonów oraz enzymów, wchodzą także w skład ciałek odpornościowych, utrzymują właściwe pH płynów ustrojowych, stanowią nośnik niektórych witamin i składników mineralnych, jak również biorą udział w regulowaniu ciśnienia krwi;
• Tłuszcze, gdzie 1 gram dostarcza 9 kcal (37,7 kJ). To grupy lipidów, estrów glicerolu i kwasów tłuszczowych, głównie triacylogliceroli. Reszty kwasowe występujące w cząsteczkach tłuszczów zawierają zwykle od 12 do 18 atomów węgla. Większość tłuszczów jest nierozpuszczalna w wodzie i rozpuszczalnikach polarnych oraz dobrze rozpuszczalna w rozpuszczalnikach niepolarnych. Wszystkie tłuszcze są lżejsze od wody, a ich odczyn jest obojętny. Stan skupienia tłuszczów zależny jest od tego, jakie reszty kwasowe tworzą cząsteczkę. Tłuszcze stałe zawierają nasycone reszty kwasowe o długich łańcuchach węglowych, natomiast tłuszcze ciekłe zawierają nienasycone reszty kwasowe (reszty, w których występują wiązania podwójne) lub reszty kwasowe o krótkich łańcuchach węglowych. Kwasy nienasycone występujące w naturalnych tłuszczach są izomerami cis. Tłuszcze o wysokiej jakości odżywczej wspierają działanie systemu nerwowego, obniżają poziom cholesterolu, wspomagają prawidłowe funkcjonowanie układu krwionośnego, odgrywają ważną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu struktur błon komórkowych i wiele innych;
• Błonnik pokarmowy, włókno pokarmowe, to różnorodne substancje, najczęściej pochodzenia roślinnego nieulegające trawieniu przez enzymy przewodu pokarmowego człowieka, to mieszanina substancji o charakterze polisacharydowym (celuloza, hemicelulozy, pektyny, gumy, śluzy) i niepolisacharydowym (ligniny, kutyny). Spożycie błonnika ma znaczenie dla właściwego funkcjonowania przewodu pokarmowego, regulacji rytmu wypróżnień, poprzez przyspieszenie perystaltyki jelit i pasażu treści przez przewód pokarmowy, zwiększenie masy stolca, zapobieganie zaparciu (lignina, celuloza);
• Alkohol, gdzie 1 gram dostarcza 7 kcal (29,3 kJ). O wpływie alkoholu na zdrowie człowieka przeczytasz tutaj: https://e-lekarz24h.pl/alkohol-wplyw-na-zdrowie/.

Organizm człowieka energię powinien czerpać ze zdrowej, zbilansowanej diety, dostarczającej w odpowiedniej ilości i w odpowiednich proporcjach węglowodany (zwłaszcza złożone), tłuszcze i białka oraz zapewniającej pokrycie zapotrzebowania na wszystkie składniki odżywcze zgodnie z obowiązującymi normami.

Ciekawostka

Ile energii potrzebuje mózg szachisty? Bazując na dostępnych danych okazuje się, że dla wielu zawodowych szachistów znacznym problemem są niekontrolowane spadki wagi w okresie trwania turniejów szachowych. Badania przeprowadzone na podstawie analizy częstości oddechu, ciśnienia krwi i skurczów mięśni sugerują, że w czasie gry turniejowej szachiści mogą spalać nawet do 6 000 kilokalorii dziennie. Pomiar wydatku energetycznego z użyciem wspomnianej powyżej kalorymetrii pośredniej, czyli metody stosowanej standardowo w badaniach nad fizjologią wysiłku fizycznego, dowiódł, że zawodowi szachiści spalali średnio 1,67 kcal na minutę podczas trwania gry, w porównaniu do 1,53 kcal na minutę spalanych w stanie spoczynku. W praktyce oznacza to wzrost zużycia energii o 10%. Tak więc zawodowi szachiści będący pod silną presją, co z kolei przekłada się na zwiększenie poziomu stresu, podwyższenie tętna, szybszy oddech, pocenie się itd., mają tendencję do utraty masy ciała w okresie turniejów, jeżeli nie zadbają o dostarczenie odpowiedniej ilość energii wraz z pożywieniem. Poza tym aktywność metaboliczna mózgu jest względnie stała, ilość energii pochłanianej w związku z aktywnością wewnętrzną tego narządu pozostaje nadal nieznana. Organizm dorosłej osoby jest w stanie spoczynku i wydatkuje energię tylko na oddychanie, trawienie oraz utrzymywanie ciepła, mózg zużywa około 20-25% ogólnej energii ciała (głównie w postaci glukozy). To odpowiada około 350 kilokaloriom u kobiet i 450 kilokaloriom u mężczyzn. Dziecięcy mózg potrzebuje tej energii znacznie więcej, szacuje się, że u przeciętnego 5-6-latka mózg zużywa około 60% energii ciała. Im aktywność mózgu jest mniejsza, tym mniejsze jest zużycie energii. Szacunki sugerują, że 8 godzin intensywnego wysiłku umysłowego wymaga podaży dodatkowych 100–200 kilokalorii.