Základní veličiny

Bazální metabolický (energetický) výdej

Bazální metabolický (energetický) výdej (obrat) neboli bazální metabolismus (BM) se měří za bazálních podmínek, tj.:

• Po 12 – 14 hodinách hladovění;
• Při tělesném klidu;
• Za mentální relaxace;
• V termoneutrálním prostředí.

Bazální energetický výdej je asi 6 000 kJ/den (u ženy) a 6 600 kJ/den (u muže). Posledně uvedenou veličinu si lze poměrně snadno zapamatovat – je přibližně rovna 1 kcal/kg/hodinu; a jak si pamatujeme ze třední školy, 1 kcal = asi 4 kJ (přesněji, 1 kcal = 4,187 kJ).

Klidový energetický výdej

Měříme-li v jiných než bazálních podmínkách, získáváme hodnoty asi o 10 % vyšší; hovoříme o klidovém, a nikoliv bazálním energetickém výdeji.

Denní energetický výdej

Je součtem bazálního energetického výdeje a energie potřebné pro růst, fyzickou aktivitu a regeneraci po poškození tkání. Dosahuje 6 000 – 10 000 kJ/den (1 500 – 2 500 kcal/den). Průměrný člověk tedy denně vytvoří a prostředí ohřeje množstvím asi 6 000 – 10 000 kJ tepla.

Energetický výdej stoupá:

• Po požití potravy;
• Specifickým dynamickým účinkem potravy, jehož průměrná  hodnota je asi 12 %;  podrobněji:
  • + 12 % pro proteiny, + 6 % pro cukry, + 20 % pro tuky, + 6 % pro smíšenou dietu.
• Při zvýšené fyzické aktivitě;
• Při zvýšení tělesné teploty;
• Při všech druzích stresu.

Mírná tělesná námaha zvětšuje denní energetický výdej na 10 000 kJ/den – 12 000 kJ/den. Při těžké pracovní námaze může vydat až 24 000 kJ/den. Krátký nápor mimořádně těžké tělesné námahy může zvýšit energetický výdej (tvorbu tepla) až na deseti- až šestnáctinásobek bazálních hodnot.

Tvorba tepla velmi úzce souvisí s regulací tělesné teploty ^[1] a s jejími změnami, hypo- anebo hypertermií a horečkou ^[2].

Stanovení denního energetického výdeje

Denní energetický výdej lze zjistit pomocí výpočtů a tabulek nebo energometricky.

1. Stanovení výpočtem/použitím tabulek

Výpočet energetické potřeby je dvoustupňový. Prvním krokem je výpočet BM podle vzorců Harrise a Benedicta (1919) (existují i jiné vzorce):

• Vzorec pro muže:
  • kJ/den = [66,47 + (13,75 x kg) + (5 x cm) - (6,75 x roky)] x 4,187.
• Vzorec pro ženy:
  • kJ/den = [665,09 + (9,56 x kg) + (1,85 x cm ) - (4,68 x roky)] x 4,187.

Uvedené Harris-Benedictovy vzorce už zohledňují energii potřebnou pro růst (věkový faktor):

• Věkový faktor je 21 kJ/g přírůstku hmotnosti (5 kcal/g přírůstku hmotnosti).

Druhým krokem je výpočet celkového denního energetického obratu korigovaného příslušnými faktory:

Kromě BM se přihlíží k následujícím faktorům:

• Faktorem aktivity (FA);
• Faktorem teploty (FT);
• Faktorem poškození (FI).

Celkový obrat denní energetický obrat potom je: (kJ/den) = BM x FA x FT x FI

Faktor aktivity FA

• Ležící pacient 1,1
• Mobilní pacient 1,3
• Zdravý
• Lehká práce 1,5 – 1,6
• Střední práce 1,6 – 1,8
• Těžká práce 1,8 – 2,1

Faktor teploty FT

• 38 °C 1,1
• 39 °C 1,2
• 40 °C 1,3
• 41 °C 1,4

Faktor poškození FI

• Nemocný bez komplikací 1,0;
• Pooperační stav 1,1;
• Mnohačetné fraktury 1,2 – 1,35;
• Polytrauma 1,4 – 1,8;
• Sepse 1,3;
• Peritonitida 1,2 – 1,5;
• Mnohočetná poranění + sepse 1,6;
• Hypertyreóza 1,1 – 2,0.
• Popáleniny:
  • Do 20 % 1,0 – 1,5;
  • Do 40 % 1,5 – 1,85;
  • Nad 40 % 1,85 – 2,05.
• Kóma 0,9.
• Umělá ventilace 0,8 – 0,9.

2. Stanovení denního energetického výdeje energometrií

Energetický ekvivalent kyslíku

Klidová energetická přeměna se pro rutinní účely měří metodou nepřímé energometrie. Sleduje množství spotřebovaného O₂ (nejsnadnější postup) anebo produkty oxidačních procesů (CO₂, H₂O, močovina a některé další).

Průměrné množství energie uvolněné spotřebou 1 l O₂ se označuje jako střední energetický ekvivalent kyslíku. Jeho hodnota je asi 20 kJ/l O₂ (asi 5 kcal/l O₂). Toto množství energie se uvolní při oxidaci směsi živin v optimálním poměru (15 % proteinů, 60 % sacharidů, 25 % tuků).

Metabolický ekvivalent

Z 5 l arteriální krve čerpaných každou minutu do oběhu se extrahuje 25 % O₂, tj. 250 ml O₂/min (asi 360 l O₂/den). V přepočtu na 1 kg tělesné hmotnosti činí spotřeba kyslíku v klidu přibližně 3,5 ml/kg/min. Tato hodnota se označuje jako metabolický ekvivalent O₂. Spotřeba 250 ml O2/min zajišťuje klidový metabolický obrat asi 5 kJ/min (1,2 kcal/min), tj. asi 7250 kJ/den (1750 kcal/den).

Variace metabolického ekvivalentu

Organismus zvládá uspokojit požadavky na kyslík v rozmezí od 250 ml/min v klidu (3,5 ml/min/kg) až po hodnoty 20 – 30násobně vyšší při maximální zátěži, kdy požadavky mohou být až 5 – 7,5 l O₂/min (14 – 21 ml O2/min/kg). Měřením spotřebovaného O₂, tj. určením metabolického ekvivalentu lze srovnat energetickou spotřebu při různých aktivitách s klidovými hodnotami.

Maximální spotřebu kyslíku můžeme změřit usilovným námahovým testem na pohyblivém chodníku.

Normální hodnota při limitní námaze je aspoň 20 ml O₂/min/kg tělesné hmotnosti.

Patologický stav (selhávající komora):

• Méně než 20 ml O₂/min/kg;
• Méně než 10 ml O₂/min/kg svědčí o těžkém postižení, obvykle u pacientů s těžkým srdečním selháním a nepříznivou prognózou.

Respirační kvocient

Při metabolismu sacharidů se na každou molekulu spotřebovaného O₂ uvolní 1 molekula CO₂. Poměr CO₂/O₂ se nazývá respirační kvocient (RQ). Při metabolismu sacharidů je roven 1,0.

Při metabolismu lipidů je průměrná hodnota RQ 0,7 (uvolní se 0,7 mol CO₂ na 1 mol spotřebovaného O₂). Hodnoty respiračního kvocientu mezi 0,7 a 1,0 vyjadřují poměr, v jakém se metabolizují sacharidy a lipidy.

Vezme-li se navíc v úvahu oxidace proteinů (stanovená podle denních ztrát N), lze téměř přesně určit využití těchto tří složek v metabolismu. Jeden g N v moči reprezentuje spotřebu 5.94 l kyslíku a produkci 4.76 l CO₂.

Průměrná hodnota RQ při běžné dietě je asi 0,8. Hodnoty RQ nad 1,0 znamenají, že převažuje syntéza mastných kyselin. Hodnoty RQ pod 0,7 označují syntézu ketolátek.

Dusíková bilance

Průměrný obsah dusíku (N) v proteinech potravy a v našich tělních proteinech je asi 16 %, tzn. 1 g N/6,25 g proteinů. Při vyrovnané dusíkové bilanci se opíráme o následující zjištění:

• Asi 90 % přijatého N se vylučuje do moči – především jako urea, kyselina močová, kreatinin.
• Zbytek, asi 10 % N, se vylučuje střevem.

Pro určení množství (g) proteinů odbouraných v těle za 24 hodin je tedy třeba změřit denní ztráty N močí (v g), vynásobit 1,1 (10 % ztrát stolicí) a vynásobit faktorem 6,25 (16% obsah N v přirozených proteinech).

Stacionární množství vyloučeného kreatininu koreluje s objemem tělesné svalové hmoty. Jeden g kreatininu vyloučeného za 24 hodin odpovídá přítomnosti asi 17 – 20 kg svalové tkáně v těle.

Zpracoval: Jaroslav Veselý, Ústav patologické fyzuologie LF UP