Пряма калориметрія - огляд тем ScienceDirect

Пов’язані терміни:

Феромон
Відпочиваючі витрати енергії
Вуглеводи
Швидкість метаболізму
Калорійність
Витрати енергії
Непряма калориметрія
Вуглекислий газ

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Методологія енергоспоживання

1. Прямий КАЛОРИМЕТРІЙ

Пряма калориметрія отримує безпосереднє вимірювання кількості теплоти, що виробляється тілом у структурі, достатньо великій, щоб забезпечити помірну кількість активності. Ці конструкції називаються калориметрами цілих приміщень. Пряма калориметрія забезпечує міру витрати енергії у вигляді тепла. Техніка прямої калориметрії має ряд недоліків. Конструкція коштує дорого, вимагає складної інженерії, а відповідних приміщень у всьому світі недостатньо. Суб'єкти повинні тривалий час перебувати у фізично обмеженому середовищі. Крім того, безпосередня калориметрія не дає жодної інформації про природу субстратів, які окислюються для отримання енергії в організмі [19].

Моделі та методи тварин для вивчення взаємозв’язку мозку та тканин в метаболічній регуляції

Люк Пеніко,. Fabienne Lienard, у Animal Models for the Study of Hisease, 2013

Витрати енергії

Пряма калориметрія може бути використана для оцінки витрат енергії шляхом вимірювання вироблення тепла в калориметрі, але звичайним і надійнішим способом є використання непрямої калориметрії. При непрямій калориметрії витрати енергії визначаються вимірюванням кількості споживаного кисню та виробленого вуглекислого газу. Коефіцієнт дихання (RQ), який надає інформацію про використання метаболічного субстрату (ліпідів або вуглеводів), обчислюється діленням обсягу виробленого CO 2 на обсяг споживаного O2 (RQ = VCO2/VO2). Непрямими калориметричними приладами є вентильовані, розімкнені системи. Щури або миші утримуються в газонепроникній метаболічній клітці, через яку проходить потік свіжого повітря. Система збирає та змішує видихуване повітря, вимірює швидкість потоку та аналізує концентрацію газу у вхідному та вихідному повітрі як для O2, так і для CO2. Альтернативно, хоча і менш точний, може бути використаний подвійно мічений водний метод, непрямий метод калориметрії, заснований на елімінації ізотопів.

Методи вимірювання енерговитрат

Пряма калориметрія

При безпосередній калориметрії людини пристрій теплового потоку вимірює виділене біологічне тепло. Оскільки ккал - це теплова одиниця, результат можна легко перетворити на фізіологічні енергетичні одиниці. Прямі калориметри повинні бути достатньо великими, щоб містити людину, а, якщо йдеться про фізичні вправи, достатньо великі, щоб містити пристрій для тренування та вимірювальне обладнання. Також повинна бути вентиляційна система, яка дозволяє пропускати повітря в камеру та з неї на час оцінки. Ці пристрої дорогі в побудові та експлуатації. Тому більшість лабораторій, які проводять дослідження на людях, використовують більш рентабельну непряму калориметрію. 3–5

У галузі харчування та харчових продуктів калориметр-бомба - це пристрій, що використовується для оцінки енергетичного вмісту харчових продуктів за допомогою прямої калориметрії. Продукт харчування спалюється, а виділене тепло визначається кількісно. 2

ВЕНТИЛЯЦІЯ ТА ТИХНЯ ДИХАННЯ | Методи в фізіології дихання цілих тварин

Методи вимірювання метаболізму дихальних шляхів

На додаток до норми споживання кисню, швидкість виробництва вуглекислого газу (CO2) може бути виміряна за допомогою непрямої калориметрії. Однак висока розчинність СО2 у воді ускладнює точне вимірювання змін парціального тиску СО2 (РСО2) за допомогою доступних електродів, а зміни загального СО2 води з часом часто важко виміряти на тлі СО2, пов'язаного як карбонати та бікарбонати, особливо у жорсткій воді та солоній воді.

Енергетичний баланс та регулювання споживання їжі

Анотація

Цей розділ починається з обговорення енергетики їжі та факторів Атватера, виявлених безпосередньою калориметрією. Потім непряма калориметрія для визначення використання жирів, білків та вуглеводів для енергії розглядається із введенням поняття енергетичної еквівалентності O 2. Потім розглядаються компоненти швидкості метаболізму. Потім обговорюється регулювання споживання їжі, використовуючи ранні поняття "центр насичення" та "центр годування", оскільки це витісняється більш складною картиною численних центрів і більш дифузним регулюванням споживання їжі. Вводиться поняття короткострокових та довгострокових сигналів ситості. Спробовано інтегровану картину регулювання споживання їжі, що поєднує шлунково-кишкові та гуморальні короткочасні сигнали та довгострокові сигнали ожиріння організму. Включена роль нервових еферентів у регулюванні енергетичних витрат.

Нейробіологія цитокінів

Ніколас Дж. Басбрідж, Ненсі Дж. Ротвелл, у Методах у нейронауках, 1993

Вимірювання термогенезу

Термогенез може бути визначений за допомогою вимірювання швидкості метаболізму або безпосередньо, шляхом визначення виробництва тепла (безпосередня калориметрія), або побічно за споживанням кисню та виробництва вуглекислого газу (непряма калориметрія). Прямі калориметри, як відомо, складні і дорогі, і вони зазнають недоліку, що під час швидких змін температури тіла (наприклад, розвитку лихоманки) короткочасні вимірювання виробництва тепла можуть бути помилковими. Тому непряма калориметрія широко застосовується як у експериментальних тварин, так і у людей. Виробництво тепла можна точно розрахувати на основі норм споживання кисню (Vo 2) та вироблення СО2 (Vco2). Однак за умови, що помітних змін коефіцієнта дихання не відбувається, надійні оцінки термогенезу можуть бути отримані лише шляхом визначення Vo2 (12).

Для дрібних ссавців існує ряд комерційних непрямих калориметрів, які, як правило, базуються на точних вимірах повітряного потоку через малу камеру та різниці вмісту кисню (що визначається парамагнітним аналізом) вхідного та вихідного повітря. Однак проста методика вимірювання Vo2 передбачає видалення СО2 та води шляхом включення карбасорбу та силікагелю в ланцюг, що виробляється твариною, та заміну (та одночасне вимірювання) кількості використаного кисню. У міру використання кисню та поглинання СО2 та води всередині калориметра відбуватиметься невеликий перепад тиску, який виявляється за допомогою мікродиференціальних реле тиску, внаслідок чого фіксовані обсяги кисню закачуються в калориметр до відновлення початкового тиску (13). Для дрібних тварин (наприклад, щурів та мишей) обсяг таких калориметрів повинен бути невеликим (тобто 12).

Внесок NST у загальну швидкість метаболізму можна оцінити за інгібуючим ефектом блокади β-адренорецепторів (наприклад, шляхом периферичного введення пропранололу), який є мінімальним у звичайних тварин, що відпочивають, при температурі навколишнього середовища, близькій до термонейтральності. Однак це може дати недооцінку NST, оскільки під час β-блокади інші форми виробництва тепла (наприклад, тремтіння) можуть замінити NST (7). Більш непрямі, а отже і менш надійні, оцінки термогенезу включають одночасні оцінки температури серцевини (наприклад, ректальної) та температури шкіри, або активності BAT. Останні можна визначити in vitro, шляхом видалення тканини післясмертно та вимірювання питомого зв’язування радіоактивно мічених пуринових нуклеотидів (наприклад, ВВП) з ізольованими мітохондріями (14).