enerji dengesi

Biyoloji, içinde , enerji homeostazı , ya da enerji dengesinin homeostatik kontrol , a, biyolojik proses koordine içerir homeostatik gıda alımı (enerji girişi) ve enerji tüketimi (enerji çıkışı) düzenlenmesini. ^[1]^[2]^[3] İnsan beyni, özellikle hipotalamus , enerji dengesi hakkında bilgi ileten bir dizi biyokimyasal sinyali entegre ederek enerji homeostazının düzenlenmesinde ve açlık duygusunun üretilmesinde merkezi bir rol oynar . ^[2]^[3]^[4] Glikoz metabolizmasından gelen enerjinin yüzde ellisi hemen ısıya dönüştürülür. ^[5]

Enerji homeostazı, biyoenerjetiğin önemli bir yönüdür .

Tanım

ABD'de, biyolojik enerji, enerji birimi kullanılarak ifade edilir Kalori (4.18 k, yaklaşık 1 ° C su 1 kilogram sıcaklığını arttırmak için gereken enerjiyi eşit olan (yani bir kalori içeriği) sermaye C J ). ^[6]

Biyosentetik reaksiyonlar yoluyla enerji dengesi aşağıdaki denklemle ölçülebilir: ^[1]

Enerji alımı (gıda ve sıvılardan) = Harcanan enerji (iş ve üretilen ısı yoluyla) + Depolanan enerjideki değişim ( vücut yağı ve glikojen depolaması)

Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin yaratılamayacağını ve yok edilemeyeceğini söyler. Ancak enerji, bir enerji türünden diğerine dönüştürülebilir. Bu nedenle, bir kalori gıda enerjisi tüketildiğinde, vücutta üç özel etkiden biri meydana gelir: bu kalorinin bir kısmı vücut yağı , trigliseritler veya glikojen olarak depolanabilir , hücrelere aktarılabilir ve kimyasal enerjiye dönüştürülebilir. adenosin trifosfat (ATP – bir koenzim ) veya ilgili bileşikler veya ısı olarak dağılır . ^[1]^[5]^[7]

Enerji

alım

Enerji alımı, yiyecek ve sıvılardan tüketilen kalori miktarı ile ölçülür. ^[1] Enerji alımı esas düzenlenir açlık ile modüle edilmektedir hipotalamus , ^[1] ve seçim, sorumlu beyin yapılarının setleri ile belirlenir uyarıcı kontrolü (yani, şartlanmaya ve klasik klima ) ve bilişsel yeme davranışının kontrolü . ^[8]^[9] Açlık belirli aksiyonu ile kısmen düzenlenir peptid hormonları ve nöropeptitlerin (örneğin, insülin , leptin , grelin ve nöropeptid Y diğerleri arasında), hipotalamus . ^[1]^[10]

harcama

Enerji harcaması esas olarak üretilen iç ısının ve dış işin toplamıdır. Üretilen iç ısı, sırayla, esas olarak bazal metabolizma hızının (BMR) ve gıdanın termik etkisinin bir toplamıdır . Harici çalışma, fiziksel aktivite seviyesi (PAL) ölçülerek tahmin edilebilir . ^{[ alıntı gerekli ]}

dengesizlik

Ayar noktası teorisi , ilk olarak her bir vücut telafi etmek için düzenleme mekanizmaları ile önceden programlanmış sabit ağırlığa sahip olduğu kabul 1953 tanıtılan. Bu teori hızla benimsendi ve etkili ve sürekli kilo verme prosedürlerinin geliştirilmesindeki başarısızlıkları açıklamak için kullanıldı. Diyet , egzersiz ve aşırı yeme dahil olmak üzere insanlar üzerindeki çoklu kilo değişimi müdahalelerinin 2019 sistematik bir incelemesi, tüm bu prosedürler için sistematik "enerji hataları", telafi edilmeyen kalori kaybı veya kazanımı buldu. Bu, Set-Point Teorisinin varsaydığının aksine, vücudun enerji/kalori alımındaki hataları tam olarak telafi edemediğini gösterir ve potansiyel olarak hem kilo kaybını hem de obezite gibi kilo alımını açıklar . Bu derleme kısa vadeli çalışmalar üzerinde yapılmıştır, bu nedenle bu zaman diliminde şu anda kanıt bulunmadığından böyle bir mekanizma uzun vadede hariç tutulamaz. ^[11]^[12]

pozitif denge

Pozitif denge, enerji alımının harici işlerde tüketilenden ve diğer bedensel enerji harcama araçlarından daha yüksek olmasının bir sonucudur . ^{[ alıntı gerekli ]}

Önlenebilir ana nedenler şunlardır:

Aşırı yeme , artan enerji alımına neden olur
Hareketsiz yaşam tarzı , harici çalışma yoluyla enerji harcamasının azalmasına neden olur

Pozitif bir denge, enerjinin yağ ve/veya kas olarak depolanmasıyla sonuçlanır ve bu da kilo alımına neden olur . Zamanla aşırı kilo ve obezite gelişebilir ve bunun sonucunda komplikasyonlar ortaya çıkabilir.

Negatif denge

Negatif bir denge, enerji alımının harici işlerde tüketilenden daha az olmasının ve diğer bedensel enerji harcama araçlarının bir sonucudur.

Ana neden, iştah azalması , anoreksiya nervoza , sindirim hastalığı gibi tıbbi bir duruma veya oruç tutma veya yiyeceğe erişememe gibi bazı durumlara bağlı olarak yetersiz yemek yemedir . Hipertiroidizm de bir neden olabilir.

Gereksinim

Normal enerji gereksinimi ve dolayısıyla normal enerji alımı esas olarak yaşa, cinsiyete ve fiziksel aktivite düzeyine (PAL) bağlıdır. Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) , Birleşmiş Milletler İnsan enerji gereksinimleri hakkında ayrıntılı bir rapor hazırladı. ^[13] Daha eski fakat yaygın olarak kullanılan ve oldukça doğru bir yöntem Harris-Benedict denklemidir .

Yine de, normal değerlerin altında kalori kısıtlamasının yararlı etkileri olup olmadığını gösteren araştırmalar devam etmektedir ve insan olmayan primatlarda olumlu belirtiler gösterseler de ^[14]^[15] kalori kısıtlamasının vücut üzerinde olumlu bir etkisi olup olmadığı hala kesin değildir. insanlar ve diğer primatlar için uzun ömür. ^[14]^[15] Kalori kısıtlaması, daha düşük bir alım ve harcamada enerji dengesine ulaşmak olarak görülebilir ve bu anlamda, azalan harcamanın henüz azalanla eşleşmediği bir ilk dengesizlik dışında, genellikle bir enerji dengesizliği değildir. alımı.

Toplum ve kültür

Gıda endüstrisi grupları tarafından teşvik edilen enerji alımını önemsiz gösteren enerji dengesi mesajları üzerinde tartışmalar var. ^[16]

Ayrıca bakınız

Dinamik enerji bütçesi
Dünyanın enerji dengesi

Referanslar

^ a b c d e f Frayn KN (2013). "Bölüm 11: Enerji Dengesi ve Vücut Ağırlığı Düzenlemesi" . Metabolik Düzenleme: Bir İnsan Perspektifi (3. baskı). John Wiley ve Oğulları. s. 329–349. ISBN'si 978118685334. 9 Ocak 2017'de alındı .
^ bir b Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). Sydor A, Brown RY (ed.). Moleküler Nörofarmakoloji: Klinik Nörobilim Vakfı (2. baskı). New York: McGraw-Hill Tıp. s. 179, 262–263. ISBN'si 9780071481274. Oreksin nöronları, glikoz, leptin ve grelin dahil olmak üzere enerji dengesi hakkında bilgi taşıyan periferik aracılar tarafından düzenlenir. ... Buna göre, orexin enerji homeostazının düzenlenmesinde, ödülde ve belki de daha genel olarak duyguda rol oynar. ... Enerji dengesinin düzenlenmesi, gıda alımının ve enerji harcamasının mükemmel koordinasyonunu içerir. 1940'larda ve 1950'lerde yapılan deneyler, lateral hipotalamus (LH) lezyonlarının gıda alımını azalttığını gösterdi; bu nedenle, bu beyin bölgesinin normal rolü, beslenmeyi teşvik etmek ve enerji kullanımını azaltmaktır. Buna karşılık, medial hipotalamus lezyonları, özellikle ventromedial nükleus (VMH) ve aynı zamanda PVN ve dorsomedial hipotalamik nükleus (DMH), gıda alımını arttırdı; dolayısıyla bu bölgelerin normal rolü beslenmeyi bastırmak ve enerji kullanımını artırmaktır. Yine de, gıda alımını ve enerji tüketimini düzenlemek için hipotalamus ve diğer beyin bölgeleri içinde hareket eden nöropeptidlerin ve diğer nörotransmitterlerin karmaşık ağlarının keşfi, ciddi olarak 1994 yılında leptin (ob, obezite için) geninin klonlanmasıyla başladı. Gerçekten de, toplumumuzda obezitenin salgın oranları ve yeme bozuklukları, anoreksiya nervoza ve bulimia'nın artan maliyeti göz önüne alındığında, temel beslenme mekanizmalarına artık patlayıcı bir ilgi var. Ne yazık ki, beslenmenin temel nörobiyolojisindeki çarpıcı gelişmelere rağmen, bu durumların etiyolojisine ilişkin anlayışımız ve klinik olarak müdahale etme yeteneğimiz sınırlı kalmaktadır.
^ bir b Morton GJ, Meek TH, Schwartz MW (2014). "Sağlık ve hastalıkta gıda alımının nörobiyolojisi" . Nat. Rev. Neurosci . 15 (6): 367-378. doi : 10.1038/nrn3745 . PMC 4076116 . PMID 24840801 . Bununla birlikte, normal bireylerde, vücut ağırlığı ve vücut yağ içeriği zaman oldukça istikrarlı tipik olarak ^2,3 biyolojik bir sürece bağlı olarak, uzun süreler boyunca harcamalara enerji alımını eşleşirken enerji homeostazında 'olarak adlandırılan. Enerji homeostazı sistemi, vücut yağ içeriğiyle orantılı konsantrasyonlarda dolaşan hümoral sinyallerden gelen girdiye yanıt olarak gıda alımını düzenleyen bir sinir devresinin parçası olan mediobasal hipotalamus ve diğer beyin bölgelerindeki ⁴ nöronları içerir ^4-6 . ... Besin alımının nörobiyolojisinde ortaya çıkan bir kavram, normal olarak inhibe edilen, ancak acil veya stresli uyaranlara yanıt olarak aktive edildiğinde, enerji dengesinin homeostatik kontrolünü geçersiz kılabilecek sinir devrelerinin mevcut olmasıdır. Bu devrelerin enerji homeostaz sistemi ile nasıl etkileşime girdiğini anlamak, gıda alımının kontrolünü anlamak için esastır ve vücut ağırlığı spektrumunun her iki ucundaki bozuklukların patogenezinde rol oynayabilir.
^ Farr OM, Li CS, Mantzoros CS (2016). "Yeme merkezi sinir sistemi düzenlemesi: İnsan beyni görüntülemesinden elde edilen bilgiler" . Metab. Klinik. Uzm . 65 (5): 699-713. doi : 10.1016/j.metabol.2016.02.002 . PMC 4834455 . PMID 27085777 .
^ bir b Kevin G. Murphy ve Stephen R. Bloom (14 Aralık 2006). "Gut hormonları ve enerji homeostazının düzenlenmesi". Doğa . 444 (7121): 854-859. Bibcode : 2006Natur.444..854M . doi : 10.1038/nature05484 . PMID 17167473 . S2CID 1120344 .
^ David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fiziğin Temelleri, 9. baskı,John Wiley & Sons, Inc., 2011, s. 485
^ Alan JB (1989). "Hipoglisemi nedenleri olarak egzersiz ve yetersiz karbonhidrat depolama ve alımı". endokrinol. Metab. Klinik. Kuzey Am . 18 (1): 155-161. doi : 10.1016/S0889-8529(18)30394-3 . PMID 2645124 .
^ Ziauddeen H, Alonso-Alonso M, Hill JO, Kelley M, Khan NA (2015). "Obezite ve gıda ödülünün nörobilişsel temeli ve alımın kontrolü" . Adv Nutr . 6 (4): 474–86. doi : 10.3945/an.115.008268 . PMC 4496739 . PMID 26178031 .
^ Weingarten HP (1985). "Yeme uyarıcı kontrolü: iki faktörlü bir açlık teorisi için çıkarımlar". İştah . 6 (4): 387-401. doi : 10.1016/S0195-6663(85)80006-4 . PMID 3911890 . S2CID 21137202 .
^ Klok MD, Jakobsdottir S, Drent ML (Ocak 2007). "İnsanlarda gıda alımı ve vücut ağırlığının düzenlenmesinde leptin ve grelin rolü: bir inceleme". Obes Rev . 8 (1): 21–34. doi : 10.1111/j.1467-789X.2006.00270.x . PMID 17212793 .
^ Levitsky, DA; Seval, A; Zhong, Y; Varil; Shoen, S; Agaronnik, N; LeClair, JL; Zhuo, W; Pacanowski, C (1 Şubat 2019). "Dayatılmış enerjik hataları telafi etmek için insanların enerji alımının belirsizliğini ölçmek: İnsan gıda alımının fizyolojik kontrolüne bir meydan okuma". İştah . 133 : 337-343. doi : 10.1016/j.appet.2018.11.017 . PMID 30476522 . S2CID 53712116 .
^ Harris, RB (Aralık 1990). "Vücut ağırlığının düzenlenmesinde ayar noktası teorisinin rolü". FASEB Dergisi . 4 (15): 3310–8. doi : 10.1096/fasebj.4.15.2253845 . PMID 2253845 .
^ İnsan enerji gereksinimleri (Roma, 17-24 Ekim 2001)
^ bir b Anderson RM, Shanmuganayagam D, Weindruch R (2009). "Kalorik kısıtlama ve yaşlanma: farelerde ve maymunlarda yapılan çalışmalar" . Toksikol Patol . 37 (1): 47-51. doi : 10.1177/0192623308329476 . PMC 3734859 . PMID 19075044 .
^ bir b Rezzi S, Martin FP, Shanmuganayagam D, Colman RJ, Nicholson JK, Weindruch R (Mayıs 2009). "İnsan olmayan primatlarda ortaya çıkan uzun süreli kalori kısıtlamasına bağlı metabolik kaymalar" . Tecrübe. Gerontol . 44 (5): 356-62. doi : 10.1016/j.exger.2009.02.008 . PMC 2822382 . PMID 19264119 .
^ O'Connor, Anahad (2015-08-09). "Coca-Cola, Obezite Suçunu Kötü Diyetlerden Uzaklaştıran Bilim Adamlarına Fon Sağlıyor" . peki . 2018-03-24 alındı .

Dış bağlantılar

Yağ depolarının ve açlığın düzenlenmesi şeması [1]
Günlük enerji gereksinimi hesaplayıcısı

[MetaReg2013-1] Frayn KN (2013). "Bölüm 11: Enerji Dengesi ve Vücut Ağırlığı Düzenlemesi" . Metabolik Düzenleme: Bir İnsan Perspektifi (3. baskı). John Wiley ve Oğulları. s. 329–349. ISBN'si 978118685334. 9 Ocak 2017'de alındı .

[NHM-energy_balance-2] r b Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). Sydor A, Brown RY (ed.). Moleküler Nörofarmakoloji: Klinik Nörobilim Vakfı (2. baskı). New York: McGraw-Hill Tıp. s. 179, 262–263. ISBN'si 9780071481274. Oreksin nöronları, glikoz, leptin ve grelin dahil olmak üzere enerji dengesi hakkında bilgi taşıyan periferik aracılar tarafından düzenlenir. ... Buna göre, orexin enerji homeostazının düzenlenmesinde, ödülde ve belki de daha genel olarak duyguda rol oynar. ... Enerji dengesinin düzenlenmesi, gıda alımının ve enerji harcamasının mükemmel koordinasyonunu içerir. 1940'larda ve 1950'lerde yapılan deneyler, lateral hipotalamus (LH) lezyonlarının gıda alımını azalttığını gösterdi; bu nedenle, bu beyin bölgesinin normal rolü, beslenmeyi teşvik etmek ve enerji kullanımını azaltmaktır. Buna karşılık, medial hipotalamus lezyonları, özellikle ventromedial nükleus (VMH) ve aynı zamanda PVN ve dorsomedial hipotalamik nükleus (DMH), gıda alımını arttırdı; dolayısıyla bu bölgelerin normal rolü beslenmeyi bastırmak ve enerji kullanımını artırmaktır. Yine de, gıda alımını ve enerji tüketimini düzenlemek için hipotalamus ve diğer beyin bölgeleri içinde hareket eden nöropeptidlerin ve diğer nörotransmitterlerin karmaşık ağlarının keşfi, ciddi olarak 1994 yılında leptin (ob, obezite için) geninin klonlanmasıyla başladı. Gerçekten de, toplumumuzda obezitenin salgın oranları ve yeme bozuklukları, anoreksiya nervoza ve bulimia'nın artan maliyeti göz önüne alındığında, temel beslenme mekanizmalarına artık patlayıcı bir ilgi var. Ne yazık ki, beslenmenin temel nörobiyolojisindeki çarpıcı gelişmelere rağmen, bu durumların etiyolojisine ilişkin anlayışımız ve klinik olarak müdahale etme yeteneğimiz sınırlı kalmaktadır.

[Homeostatic_control_of_energy_balance-3] r b Morton GJ, Meek TH, Schwartz MW (2014). "Sağlık ve hastalıkta gıda alımının nörobiyolojisi" . Nat. Rev. Neurosci . 15 (6): 367-378. doi : 10.1038/nrn3745 . PMC 4076116 . PMID 24840801 . Bununla birlikte, normal bireylerde, vücut ağırlığı ve vücut yağ içeriği zaman oldukça istikrarlı tipik olarak ^2,3 biyolojik bir sürece bağlı olarak, uzun süreler boyunca harcamalara enerji alımını eşleşirken enerji homeostazında 'olarak adlandırılan. Enerji homeostazı sistemi, vücut yağ içeriğiyle orantılı konsantrasyonlarda dolaşan hümoral sinyallerden gelen girdiye yanıt olarak gıda alımını düzenleyen bir sinir devresinin parçası olan mediobasal hipotalamus ve diğer beyin bölgelerindeki ⁴ nöronları içerir ^4-6 . ... Besin alımının nörobiyolojisinde ortaya çıkan bir kavram, normal olarak inhibe edilen, ancak acil veya stresli uyaranlara yanıt olarak aktive edildiğinde, enerji dengesinin homeostatik kontrolünü geçersiz kılabilecek sinir devrelerinin mevcut olmasıdır. Bu devrelerin enerji homeostaz sistemi ile nasıl etkileşime girdiğini anlamak, gıda alımının kontrolünü anlamak için esastır ve vücut ağırlığı spektrumunun her iki ucundaki bozuklukların patogenezinde rol oynayabilir.

[Hunger_-_CNS_energy_homeostasis-4] Farr OM, Li CS, Mantzoros CS (2016). "Yeme merkezi sinir sistemi düzenlemesi: İnsan beyni görüntülemesinden elde edilen bilgiler" . Metab. Klinik. Uzm . 65 (5): 699-713. doi : 10.1016/j.metabol.2016.02.002 . PMC 4834455 . PMID 27085777 .

[Nature2006KMSB-5] r b Kevin G. Murphy ve Stephen R. Bloom (14 Aralık 2006). "Gut hormonları ve enerji homeostazının düzenlenmesi". Doğa . 444 (7121): 854-859. Bibcode : 2006Natur.444..854M . doi : 10.1038/nature05484 . PMID 17167473 . S2CID 1120344 .

[6] David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fiziğin Temelleri, 9. baskı,John Wiley & Sons, Inc., 2011, s. 485

[pmid2645124-7] Alan JB (1989). "Hipoglisemi nedenleri olarak egzersiz ve yetersiz karbonhidrat depolama ve alımı". endokrinol. Metab. Klinik. Kuzey Am . 18 (1): 155-161. doi : 10.1016/S0889-8529(18)30394-3 . PMID 2645124 .

[Cognitive_control_of_eating_behavior-8] Ziauddeen H, Alonso-Alonso M, Hill JO, Kelley M, Khan NA (2015). "Obezite ve gıda ödülünün nörobilişsel temeli ve alımın kontrolü" . Adv Nutr . 6 (4): 474–86. doi : 10.3945/an.115.008268 . PMC 4496739 . PMID 26178031 .

[Stimulus_control_of_eating_behavior-9] Weingarten HP (1985). "Yeme uyarıcı kontrolü: iki faktörlü bir açlık teorisi için çıkarımlar". İştah . 6 (4): 387-401. doi : 10.1016/S0195-6663(85)80006-4 . PMID 3911890 . S2CID 21137202 .

[Ghrelin_and_Leptin_review-10] Klok MD, Jakobsdottir S, Drent ML (Ocak 2007). "İnsanlarda gıda alımı ve vücut ağırlığının düzenlenmesinde leptin ve grelin rolü: bir inceleme". Obes Rev . 8 (1): 21–34. doi : 10.1111/j.1467-789X.2006.00270.x . PMID 17212793 .

[11] Levitsky, DA; Seval, A; Zhong, Y; Varil; Shoen, S; Agaronnik, N; LeClair, JL; Zhuo, W; Pacanowski, C (1 Şubat 2019). "Dayatılmış enerjik hataları telafi etmek için insanların enerji alımının belirsizliğini ölçmek: İnsan gıda alımının fizyolojik kontrolüne bir meydan okuma". İştah . 133 : 337-343. doi : 10.1016/j.appet.2018.11.017 . PMID 30476522 . S2CID 53712116 .

[12] Harris, RB (Aralık 1990). "Vücut ağırlığının düzenlenmesinde ayar noktası teorisinin rolü". FASEB Dergisi . 4 (15): 3310–8. doi : 10.1096/fasebj.4.15.2253845 . PMID 2253845 .

[13] İnsan enerji gereksinimleri (Roma, 17-24 Ekim 2001)

[Anderson09-14] r b Anderson RM, Shanmuganayagam D, Weindruch R (2009). "Kalorik kısıtlama ve yaşlanma: farelerde ve maymunlarda yapılan çalışmalar" . Toksikol Patol . 37 (1): 47-51. doi : 10.1177/0192623308329476 . PMC 3734859 . PMID 19075044 .

[pmid19264119-15] r b Rezzi S, Martin FP, Shanmuganayagam D, Colman RJ, Nicholson JK, Weindruch R (Mayıs 2009). "İnsan olmayan primatlarda ortaya çıkan uzun süreli kalori kısıtlamasına bağlı metabolik kaymalar" . Tecrübe. Gerontol . 44 (5): 356-62. doi : 10.1016/j.exger.2009.02.008 . PMC 2822382 . PMID 19264119 .

[16] O'Connor, Anahad (2015-08-09). "Coca-Cola, Obezite Suçunu Kötü Diyetlerden Uzaklaştıran Bilim Adamlarına Fon Sağlıyor" . peki . 2018-03-24 alındı .

[1]