Энергетический обмен организма человека

Функционально-энергетические аспекты асан

Каждый организм обменивается энергией с окружающей средой. Количество получаемой энергии за большие промежутки времени равно количеству отдаваемой энергии (действие закона сохранения энергии), но для актуального энергообмена необходимо еще учитывать накопленную внутреннюю энергию. Поглощается исключительно энергия химических связей в продуктах питания и кислороде (в незначительном объеме также тепло), отдается наряду с химической энергией (продукты распада, углекислый газ) прежде всего тепловая и механическая энергия (рис.4). Механическая энергия производится исключительно работой мышц, так что при полном мышечном покое имеет место так называемый основной обмен. Этот постоянно имеющий место основной энергетический обмен обеспечивает преимущественно промежуточный обмен веществ и функциональную вегетативную активность (работа сердца, легких, кишечника и т.д.).

Рост энергообмена, обусловленный деятельностью скелетной мускулатуры и одновременным повышением дыхательной и сердечной деятельности, называется энергетической рабочей прибавкой.

Деятельность скелетной мускулатуры таким образом в известной степени модулирует суммарный обмен. Для определения основного обмена должны быть предусмотрены так называемые стандартные условия.

Величины энергообмена на протяжении дня периодически колеблется, что зависит от климатических условий и влияний со стороны пищеварения (специфическое динамическое действие пищи). Поэтому в качестве стандартных условий наряду с полной двигательной релаксацией требуются еще, чтобы прошло 12 ч после последнего приема пищи, плюс к тому некоторое сравнимое время дня, а также комфортная температура окружающей среды.

Суммарная энергия обмена вследствие окислительного характера реакций обмена веществ пропорциональна количеству поглощенного кислорода. Измерение потребления кислорода дает, следовательно, прямую единицу измерения энергообмена. Поэтому иногда вместо единицы измерения энергии (кДж или ккал) используют также количество потребляемого кислорода за единицу времени (VО2).

Однако это будет справедливо лишь при том условии, что известны вид и состав сгоревших субстратов. Высвобождение энергии при окислительном промежуточном обмене веществ можно выразить в общем виде следующим балансовым уравнением:

где A — субстрат, подлежащий сжиганию, n — его масса и ΔН — высвободившаяся энергия. Чтобы по nO2 сделать заключение о ΔН, должен быть известен вид субстрата, поскольку различные субстраты (А) имеют калорические эквиваленты кислорода (KЭ) разной величины. KЭ — это количество энергии, высвобождающееся при сжигании данного субстрата на литр кислорода:

KЭ, помноженный на количество поглощенного кислорода, прямо дает высвободившуюся энергию. При точно известном KЭ можно было бы установить величины энергообмена из уровня потребления кислорода. Но практически определить KЭ у человека невозможно, кроме того, всегда сжигается одновременно множество различных субстратов. Поэтому при такой непрямой калориметрии принимается только средний KЭ. Его получают из таблиц, в которых такие KЭ соотносятся к соответствующим дыхательным коофициентам (ДК). ДК определяется как отношение масс образовавшегося диоксида углерода к поглощенному кислороду:

Таким образом, измерив количества поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа, можно рассчитать ДК и по таблицам соотнести его с тем или иным KЭ, ибо ДК также зависит от вида субстрата, как и KЭ.
Если в качестве единицы измерения энергообмена используется поглощение кислорода, то это допустимо только в сравнимых экспериментах при условии, что ДК не меняется. В реферируемых здесь работах это последнее условие выполнялось (также и в 5.3.2.), за исключением исследований Mukerji и Spiegelhoff (1971).

Рис.4. Энергообмен человеческого организма. (E — выделение энергии, Eх — энергия химических связей, выделяемая при распаде веществ, Eм — механическая энергия (производимая мускулатурой), Em — тепловая энергия, Eо — энергия, накопленная в органических структурах и энергетических субстанциях).

Нормальные значения основного энергообмена для среднего европейца при весе 70 кг (по Ulmer 1981):

для женщин: 6300 кДж/д (=1500 ккал/д) или 215 мл О2/мин

для мужчин: 7100 кДж/д (=1700 ккал/д) или 245 мл О2/мин

Как будет показано в разделе 3.5., удержание каждой асаны требует некоторого минимального мышечного усилия. Этому усилию пропорциональна некоторая энергетическая рабочая прибавка, которую соответственно следует прибавить к основному энгергообмену.

На сегодня имеется очень мало данных о динамике энергобмена при исполнении асан. Единственная биомеханически стабильная поза, шавасана, была исследована Dhanaraj (1974) в сравнении с энергообменом при медитации и положении покоя у нескольких испытуемых. При шавасане обнаруживается снижение обмена на 10,3% по сравнению с основным обменом, что указывает на полное мышечное расслабление (см. 5.3.2.).

Все другие асаны ведут к повышению энергообмена, чего и следует ожидать, исходя из биомеханической ситуации. При этом сравнение стойки на голове с положением лежа показывает (Rao 1962, Gaertner и др. 1965), что в первом случае обмен примерно в 1,5 раза выше, чем в положении лежа (табл.8).

Таблица 8. Сравнение поглощения кислорода (VO2 в мл/мин) при стойке на голове с положениями лежа и стоя. (При постоянном ДК эти значения отражают величину энергообмена)

Исcледователи	Кол-во испытуемых	Прирост	Лежа на спине	Стоя	В cтойке на голове
[%]
Rao 1962		V
			-	14,2
Gaertner и др. 1965		V		-
			-	-
Mukerji, Spiegelhoff 1971		V		-
			-	-

Таблица 9. Поглощение кислорода (VO2) при некоторых асанах у одного испытуемого, практикующего йогу (по Mukerji, Spiegelhoff 1971), а также у группы испытуемых (28 чел.) (по Blochin, Shanmugam 1973, нижняя часть таблицы)

Асана	VО2 [мл/мин]	Прирост [%]
Покой		-
Йоганидрасана
Матсиасана
Ардхаматсиендрасана
Вокасана
Паванамуктасана
Бхуджангасана
Сиршасана
Кукутасана
Уддияна-бандха
Покой стоя		-
Халасана
Сарвангасана
Чакрасана
Сиршасана

Mukerji и Spiegelhoff (1971), а также Blochin и Shanmugam (1973) исследовали некоторые асаны у практикующих йогу. В табл. 9 представлены полученные при этом результаты, причем асаны отсортированы по величине энергообмена, а значит, по степени мышечного напряжения, необходимого для исполнения асаны.

Энергообмен при длительных спортивных нагрузках может превосходить основной обмен в 16 раз. Данные, полученные при исполнении йогических асан, показывают, что при практике йоги, напротив, затрачиваются сравнительно небольшие усилия ввиду того, что максимально энергообмен здесь лишь вдвое превышает основной обмен. Поскольку у мастеров йоги при исполнении асан обмен возрастает в меньшей степени, чем у непрактикующих, то «овладение» асаной состоит, по-видимому, в более экономном задействовании мускулатуры.

3.4.2. Адаптация кровообращения и дыхания к уровню энергообмена

Всякое изменение энергообмена в организме должно обеспечиваться транспортными системами кровообращения и дыхания, поскольку для аэробного обмена веществ справедливы следующие соотношения:

т.е. количество преобразованной в единицу времени энергии (dE/dt) пропорционально потреблению кислорода за это же время (dVо2 /dt) и протекающему за это время по системе кровообращения объему крови (dVкрови/dt). Для последнего в качестве стандартной единицы применяется минутный объем сердца (МОС).

Изменение МОС означает более быстрое наполнение легких и требует в свою очередь повышения альвеолярной вентиляции легких. Можно было бы сказать и так: кровообращение и дыхание делают то, чего хочет обмен веществ. Впрочем это не всегда справедливо, так как обе системы обеспечивают также и иные функции (терморегуляция, транспорт веществ, водообмен, речь и т.д.)

Дата добавления: 2015-05-06