Main menu

Pages

العوامل المؤثرة على معدل الأيض Factors Affecting Metabolic Rate

 



العوامل المؤثرة على معدل الأيض Factors Affecting Metabolic Rate

أشرنا سابقا إلى معدل الأيض القاعدي بأنه الحد الأدنى من معدل الأيض اللازم لإبقاء الجسم على قيد الحياة والذي يجب، نظريا، أن يقاس أثناء النوم، ولكن بسبب تعذر ذلك فإنه يقاس في حالة الاسترخاء التام الجسدي والذهني وبعد الامتصاص، كما أشرنا سابقا. ويمكن، إذا ما حسبنا معدل الأيض القاعدي الذي يتراوح بين 60 - 72 سعر/ساعة لشخص وزنه 70كغم، أن نقيس بعد ذلك أثر كل عامل يحتمل أن يؤثر على معدل الأيض،

 

وبهذه الطريقة وجد أن كلا من العوامل الآتية يؤثر على معدل الأيض:

 

1. النشاط Activity

يعتبر التمرين exercise أقوى منبه لزيادة معدل الأيض وزيادة كمية الحرارة الناتجة في الجسم. تنتج هذه الزيادة في كمية الحرارة المتولدة بسبب أن العضلات تتطلب طاقة كيميائية أثناء انقباضها وانبساطها. فبينما يكون معدل الأيض القاعدي للفرد البالغ حوالي 2000 سعر اليوم نجد أنه يزداد أثناء النشاط العضلي العنيف من 15 إلى 20 ضعفا وإن كان ذلك لا يستمر إلا لفترة قصيرة من الزمن (عدة دقائق). ويبين الجدول أدناه معدل صرف الطاقة في شخص معتدل الوزن أثناء أشكال مختلفة من النشاط.

وبشكل عام، فإن الحد الأعلى لمعدل الأيض في الرجال يصل إلى حوالي 5000 سعر اليوم بينما هو للنساء أقل من ذلك ( 3700 سعر / يوم) وذلك بسبب صغر كتلة العضلات النشطة في النساء. إن هذه الزيادة في معدل الطاقة المستهلكة أثناء التمرين يمكن أن يرفع درجة حرارة الجسم إلى حوالي 4 سيليزية لو لم تفقد الحرارة عن طريق سطح الجسم.

 

جدول 25 - 1: مقدار الطاقة المستهلكة في أنماط مختلفة من النشاط لشخص معتدل الوزن.

جدول 25 - 1: مقدار الطاقة المستهلكة في أنماط مختلفة من النشاط لشخص معتدل الوزن.

 

 

 

2. وزن الجسم أو مساحته السطحية:

مما لا شك فيه أن شخصا وزنه 100 كغم مثلا سيصرف طاقة أكثر مما يصرف شخص وزنه 50 كيلوغراما. السبب في ذلك يعود إلى أن الشخص الأكبر وزنا يفقد حرارة عن طريق سطح الجسم أكثر مما يفقده الشخص الأقل وزنا حيث أن مساحة سطح الجسم للشخص الأكبر هي أعلى منها للأصغر. وقد وجد أن معدل الأيض يتناسب طرديا مع مساحة سطح الجسم، ليس في الإنسان فحسب بل في أنواع أخرى من الحيوانات (شكل 25 - 3). ترتبط مساحة سطح الجسم بوزنه عادة بعلاقة أسية، إذ أن مساحة السطح = الوزن (0-0)، بينما يرتبط إنتاج الحرارة أو تبديدها بوزن الجسم بأس 0.75 بدلا من 0.67. ولأن مساحة سطح الجسم ذات تأثير كبير على معدل الأيض لذا فإن من الشائع حساب معدل الأيض بدالة ( بدلالة) مساحة سطح الجسم (أي سعر/م/ساعة) وهذه تساوي في الإنسان عند حساب معدل الأيض القاعدي حوالي 40 سعر /م/ساعة.

 

الشكل 25 - 3: العلاقة بين وزن الجسم ومعدل الأيض في حيوانات مختلفة الوزن. يمثل الخط المنقط العلاقة بين الوزن ومساحة سطح الجسم ولها تقريبا درجة الميل نفسها.

الشكل 25 - 3: العلاقة بين وزن الجسم ومعدل الأيض في حيوانات مختلفة الوزن. يمثل الخط المنقط العلاقة بين الوزن ومساحة سطح الجسم ولها تقريبا درجة الميل نفسها.

 

 

 

3. العمر والجنس Age and Gender

يزداد معدل الأيض في الصغار عنه في الكبار، إذ يكون معدل الأيض أعلى ما يمكن بعد الولادة ويعود السبب في ذلك إلى أن نمو الأطفال يحتاج إلى كميات متزايدة من الطاقة الكيميائية من أجل بناء المركبات الضرورية الانقسام خلايا الجسم، كما أن جزءا من الطاقة الكيميائية يتبدد أثناء تفاعلات الهدم التي تصاحب عادة تفاعلات البناء.

كذلك يقل معدل الأيض عند النساء بمقدار 5 - 10 %عنه للرجال من العمروالوزن نفسه ويعزى ذلك إلى وجود نسبة أكبر لدى النساء من الأنسجة غير النشطة، كالدهون (شكل 25 - 4). ويجب أن يستثنى من هذا الأمر النساء الحوامل إذ أن الحمل يزيد من معدل الأيض بسبب النشاط الأيضي للجنين.

 

 

 

4. الحرارة Temperature

كما أن التفاعلات الكيميائية التي تجري في المختبريزداد معدلها بارتفاع درجة الحرارة، فإن التفاعلات البيوكيميائية الأنزيمية في الجسم يزداد معدلها بارتفاع درجة الحرارة، إذ وجد أن تغيرا في درجة الحرارة مقداره درجة سيليزية واحدة يؤدي إلى تغير النشاط الأيضي بمقدار 12 %. لهذا فإن ارتفاع درجة الحرارة، كما يحدث أثناء الحمى مثلا، يزيد بشكل واضح من معدل الأيض.

 

الشكل 25 - 4: معدل الأيض عند النساء ( الخط الأحمر) والرجال ( الخط الأزرق) في أعمار مختلفة.

الشكل 25 - 4: معدل الأيض عند النساء ( الخط الأحمر) والرجال ( الخط الأزرق) في أعمار مختلفة.

 

 

الشكل 25 - 5: منحنى يبين العلاقة بين درجة حرارة الوسط المحيط ومعدل الأيض في شخص متكيف للعيش في بيئة باردة وآخر طبيعي.

الشكل 25 - 5: منحنى يبين العلاقة بين درجة حرارة الوسط المحيط ومعدل الأيض في شخص متكيف للعيش في بيئة باردة وآخر طبيعي.

 

 

أما التعرض الآني للبرد فإنه يسبب الارتجاف shivering، وهو انقباضات سريعة متذبذبة لعضلات الجسم. وحيث أن هذه الانقباضات أثناء التعرض للبرد لا تنتج شغلا عادة، لذا فإن كامل الطاقة المتحررة أثناءها تتبدد بشكل حرارة في الجسم. وعادة ما يزداد معدل الأيض أثناء الارتجاف بمقدار 5 مرات قيمته أثناء الراحة ويستمر كذلك لبضعة دقائق. لكن التعرض الأطول للبرد، کالعيش في المناطق المتجمدة يبين أن معدل الأيض يزداد بمقدار 10 - 20% وبشكل دائم زيادة على سكان المناطق الاستوائية وعلى الرغم من أن الآلية التي تتم بها هذه الظاهرة لا تبدو جلية إلا أن الدراسات على القردة أشارت إلى أن الزيادة في معدل الأيض تعزى إلى تكيف الغدة الدرقية التي تفرز ثيروكسين أكثر في البيئات الباردة، والمعروف أن ثيروكسين يزيد من معدل الأيض .

وبشكل عام، يزداد معدل الأيض والحرارة المتولدة في الجسم عندما تنخفض درجة حرارة الوسط المحيط وعندما ترتفع بحيث أن العلاقة بين الحرارة المتولدة ودرجة الحرارة الخارجية تشبه حرف U (شكل 25 -5). فعندما تنخفض درجة حرارة الجو المحيط بشكل أقل من حرارة الجسم فإن آليات الحفاظ على الحرارة كآلية الارتجاف، تبدأ بالعمل ويزداد توليد الحرارة، وعندما ترتفع درجة حرارة الجو المحيط بشكل كاف لرفع درجة حرارة الجسم فإن عمليات الأيض العامة تتسارع (أثر الحرارة على الأنزيمات) وهذا يزيد معدل الأيض ومقدار الحرارة المتولدة.

 

 

5. الهرمونات Hormones

أبرز الهرمونات المؤثرة على الأيض هي كاتيكولامينات وثيروكسين، فكاتيكولامينات، مثلها في ذلك مثل تنبيه الأعصاب الذاتية الودية، تزيد من معدل تحطم جليكوجين إلى جلوكوز ومن تحرر الأحماض الدهنية من الدهون، كما تزيد من معدل التفاعلات الأنزيمية مما يزيد من معدل الأيض لدرجة قد تصل إلى 100 %، لكن هذا الأمر لا يستمر إلا لدقائق معدودة. أما ثيروكسين فإنه يزيد من الأنزيمات الخلوية ويسرع استخدام ATP في الخلية من أجل تزويد مضخة صوديوم وبوتاسيوم بالطاقة الضرورية، ولهذا فإن معدل الأيض يزداد لدرجة تصل أيضا إلى 100 % فوق القيم الطبيعية، لكن الاستجابة تختلف هنا عن مثيلتها أثناء إفراز كاتيكولامينات بأن ثيروكسين يستمر بالعمل العدة أسابيع. ويعد ثيروكسين بحق الهرمون المسؤول عن تحديد معدل الأيض القاعدي كما أن فرط إفرازه يسبب ارتفاع درجة حرارة الجسم ونقص إفرازه يسبب الشعور بالبرد حتى في الصيف.

بالإضافة لهذين الهرمونين فإن هناك هرمونات أخرى ذات أثر على الأيض، فتستوستيرون وإنسولين وهرمون النمو كلها تزيد من معدل الأيض بمقدار 5 - 15 %.

 

 

 

 6. التهام الغذاء Food Ingestion

يزداد معدل الأيض لشخص في حالة راحة أثناء التهامة للغذاء ويبقى مرتفعا بعد ذلك عدة ساعات وتدعى هذه الظاهرة الفعل الديناميكي النوعي specific dynamic action للغذاء أو توليد الحرارة المستشار بالغذاء food - induced thermogenesis. يتفاوت مقدار الزيادة في معدل الأيض بحسب نوع المادة الغذائية المتناولة فهي حوالي 4 % في حالة الكربوهيدرات والدهون وحوالي 30 % في حالة البروتينات. ويعتقد بأن معالجة الكبد للمواد الغذائية بعد الوجبات هي السبب في هذه الزيادة إذ وجد أن إزالة الكبد قبل حقن كلاب التجارب بالأحماض الأمينية يخفض الزيادة في الحرارة الناتجة إلى أقل قدر ممكن.

 

 



 

الفصل الخامس والعشرين:

·        تنظيم حرارة الجسم

·        آليات اكتساب الجسم للحرارة

·        آليات توليد الحرارة في الجسم

·        العوامل المؤثرة على معدل الأيض

·        آليات فقد الحرارة من الجسم

·        نقل الحرارة بين أجزاء الجسم

·        درجة حرارة الجسم الطبيعية

·        العوامل المؤثرة على درجة حرارة الجسم

·        تنظيم درجة حرارة الجسم

·        مستقبلات الحرارة

·        مركز تكامل المعلومات المتعلقة بالحرارة

·        الإستجابات المانعة لارتفاع الحرارة

·        الإستجابات المانعة لانخفاض الحرارة

·        الأقلمة للحرارة المرتفعة

·        الأقلمة للحرارة المنخفضة

·        بعض الاضطرابات في تنظيم درجة الحرارة

 







 

المصادر

  • التشريح الوظيفي وعلم وظائف الأعضاء ، الدكتور شتيوي العبدالله (2012) ، دار المسيرة عمان – الأردن.

 

  • Prosser, C. Ladd (1991). Comparative Animal Physiology, Environmental and Metabolic Animal Physiology (4th ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Liss. pp. 1–12. ISBN 978-0-471-85767-9.
  •  Hall, John (2011). Guyton and Hall textbook of medical physiology (12th ed.). Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier. p. 3. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  •  Widmaier, Eric P.; Raff, Hershel; Strang, Kevin T. (2016). Vander's Human Physiology Mechanisms of Body Function. New York, NY: McGraw-Hill Education. pp. 14–15. ISBN 978-1-259-29409-9.
  • R. M. Brain. The Pulse of Modernism: Physiological Aesthetics in Fin-de-Siècle Europe. Seattle: University of Washington Press, 2015. 384 pp., [1].
  • Rampling, M. W. (2016). "The history of the theory of the circulation of the blood". Clinical Hemorheology and Microcirculation. 64 (4): 541–549. doi:10.3233/CH-168031. ISSN 1875-8622. PMID 27791994. S2CID 3304540.
  • Bernard, Claude (1865). An Introduction to the Study of Ex- perimental Medicine. New York: Dover Publications (published 1957).
  •  Bernard, Claude (1878). Lectures on the Phenomena of Life Common to Animals and Plants. Springfield: Thomas (published 1974).
  •  Brown Theodore M.; Fee Elizabeth (October 2002). "Walter Bradford Cannon: Pioneer Physiologist of Human Emotions". American Journal of Public Health. 92 (10): 1594–1595. doi:10.2105/ajph.92.10.1594. PMC 1447286.
  •  Heilbron, J. L. (2003). The Oxford Companion to the History of Modern Science, Oxford University Press, p. 649, link.
  •  Feder, ME; Bennett, AF; WW, Burggren; Huey, RB (1987). New directions in ecological physiology. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34938-3.
  •  Garland, Jr, Theodore; Carter, P. A. (1994). "Evolutionary physiology" (PDF). Annual Review of Physiology. 56 (1): 579–621. doi:10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID 8010752.

 

 

 



Comments

contents title