Energi homeostas - Energy homeostasis

Inom biologin är energihomeostas eller den homeostatiska kontrollen av energibalansen en biologisk process som involverar en samordnad homeostatisk reglering av matintag (energiinflöde) och energiförbrukning (energiutflöde). Den mänskliga hjärnan, särskilt hypotalamus , spelar en central roll för att reglera energihomeostas och generera känslan av hunger genom att integrera ett antal biokemiska signaler som överför information om energibalans. Femtio procent av energin från glukosmetabolismen omvandlas omedelbart till värme.

Energi homeostas är en viktig aspekt av bioenergetik .

Definition

I USA uttrycks biologisk energi med energienheten Calorie med ett stort C (dvs en kilokalori), vilket motsvarar den energi som behövs för att öka temperaturen på 1 kilo vatten med 1 ° C (cirka 4,18 k J ).

Energibalans, genom biosyntetiska reaktioner , kan mätas med följande ekvation:

Energiintag (från mat och vätska) = Energiförbrukning (genom arbete och värme genererad) + Förändring av lagrad energi ( kroppsfett och glykogenlagring )

Termodynamikens första lag säger att energi varken kan skapas eller förstöras. Men energi kan omvandlas från en energiform till en annan. Så när en kalori av matenergi förbrukas uppstår en av tre särskilda effekter i kroppen: en del av den kalorin kan lagras som kroppsfett , triglycerider eller glykogen , överföras till celler och omvandlas till kemisk energi i form av adenosintrifosfat (ATP - ett koenzym ) eller relaterade föreningar, eller försvinner som värme .

Energi

Intag

Energiintaget mäts med mängden kalorier som konsumeras från mat och vätska. Energiintaget moduleras av hunger, som främst regleras av hypotalamus , och val, som bestäms av uppsättningarna av hjärnstrukturer som är ansvariga för stimulanskontroll (dvs. operant konditionering och klassisk konditionering ) och kognitiv kontroll av ätbeteende. Hunger regleras delvis av verkan av vissa peptidhormoner och neuropeptider (t.ex. insulin , leptin , ghrelin och neuropeptid Y , bland annat) i hypotalamus .

Utgifter

Ytterligare information: Kaloriunderskott

Energiförbrukningen är främst en summa av intern värme som produceras och externt arbete. Den inre värmen som produceras är i sin tur huvudsakligen en summa av basal metabolisk hastighet (BMR) och matens termiska effekt . Externt arbete kan uppskattas genom att mäta den fysiska aktivitetsnivån (PAL).

Obalans

Ytterligare information: Näringsstörning

Den Set-Point Theory , som först infördes i 1953, postulerade att varje kropp har en förprogrammerad fasta vikten, med reglerande mekanismer för att kompensera. Denna teori antogs snabbt och användes för att förklara misslyckanden i utvecklingen av effektiva och ihållande viktminskningsprocedurer. En systematisk granskning från 2019 av flera viktförändringsinsatser på människor, inklusive bantning , träning och överätning, fann systematiska "energifel", den icke-kompenserade förlusten eller ökningen av kalorier för alla dessa procedurer. Detta visar att kroppen inte exakt kan kompensera för fel i energi/kaloriintag, i motsats till vad Set-Point Theory hypoteser, och potentiellt förklara både viktminskning och viktökning som fetma . Denna översyn gjordes på korttidsstudier, därför kan en sådan mekanism inte uteslutas på lång sikt, eftersom det för närvarande saknas bevis för denna tidsram.

Positiv balans

En positiv balans är ett resultat av att energiintaget är högre än vad som förbrukas i externt arbete och andra kroppsliga energianvändningar.

De främsta orsakerna som kan förebyggas är:

En positiv balans resulterar i att energi lagras som fett och/eller muskler , vilket orsakar viktökning . Med tiden kan övervikt och fetma utvecklas med följdkomplikationer.

Negativ balans

En negativ balans är ett resultat av att energiintaget är mindre än det som förbrukas i externt arbete och andra kroppsliga energianvändningar.

Huvudorsaken är underätning på grund av ett medicinskt tillstånd som nedsatt aptit , anorexia nervosa , matsmältningssjukdom eller på grund av vissa omständigheter som fasta eller brist på tillgång till mat. Hypertyreos kan också vara en orsak.

Krav

Normalt energibehov, och därför normalt energiintag, beror främst på ålder, kön och fysisk aktivitetsnivå (PAL). Den livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO) av FN har sammanställt en detaljerad rapport om krav mänsklig energi. En äldre men vanligt förekommande och ganska exakt metod är Harris-Benedict-ekvationen .

Ändå pågår för närvarande studier för att visa om kaloribegränsning till under normala värden har fördelaktiga effekter, och även om de visar positiva indikationer hos icke -mänskliga primater är det fortfarande inte säkert om kaloribegränsning har en positiv effekt på livslängden för människor och andra primater . Kaloribegränsning kan ses som att uppnå energibalans vid ett lägre intag och utgifter, och är i denna mening i allmänhet inte en energibalans, förutom en initial obalans där minskade utgifter ännu inte har matchat det minskade intaget.

Samhälle och kultur

Det har varit kontrovers om energibalansmeddelanden som bagatelliserar energiintaget som främjas av livsmedelsindustrigrupper.

Se även

Referenser

externa länkar