Mjerenje bazalnog metabolizma u sportu

Bazalni metabolizam označava minimalnu razinu energije potrebne za održavanje tjelesne vitalne funkcije u budnom stanju. Točniji naziv je stopa bazalnog metabolizma (Bazal metabolic rate – BMR) ili stopa metabolizma u odmoru (Resting metabolic rate – RMR). Često se ove stope smatraju identičnim pojmom, međutim postoje razlike. BMR se mjeri u strogo restriktivnim uvjetima, dok RMR u mnogo manje restriktivnim uvjetima. Za mjerenje BMR-a potrebno je biti u ustanovi gdje se mjerenje obavlja i potrebno je minimalno 8h sna, dok za RMR to sve nije potrebno. Razlika je i u postu najmanje 12h prije mjerenja bazalnog metabolizma, dok za RMR isto tako nije potrebno postiti. U komercijalnoj upotrebi češća su mjerenja RMR-a jer su zbog lakših uvjeta u kojima se izvode više realistična.

BMR računamo kao 60-70% od dnevne potrošnje energije tijela (Lighton, 2008). Bazalni metabolizam podrška je permanentnom metaboličkom radu tjelesnih stanica, detaljnije aktivnostima regulacije krvotoka, probavljanju hrane, disanju, održavanju tjelesne temperature i za rast i dijeljenje same stanice. Na bazalni metabolizam utječe dob, pa je tako u mladosti BMR viši, u starosti niži; utječe i visina, viši ljudi imaju viši BMR. Djeca i trudnice imaju viši BMR (Sally Ede i dr., 2013). Sastav tijela isto utječe na BMR – što je više mišićnog tkiva, viši je BMR, a što je više masnog tkiva, niži je BMR. Povišena temperatura znači povećani BMR (Schmidt, Nielsen 1997), a povećanje mogu izazvati i hormoni i stres. Glad i deficitarna prehrana snižavaju razinu BMR-a ( Hastings, Moruppa i dr. 1997). Način prehrane vrlo je važan za održavanje metabolizma aktivnim, a posebno je važno da dnevni jelovnik sadrži odgovarajuću količinu bjelančevina (Selman, Lumsden i dr. 2001). Naime, za probavu bjelančevina organizam troši znatno veću količinu energije u odnosu na onu koja je potrebna za razgradnju i asimilaciju ugljikohidrata i masnoća. Bjelančevine su neophodne za obnavljanje tkiva, uključujući mišiće, nemasnu masu koja u tijelu troši najviše kalorija.
Slijedom navedenog nameće se činjenica prisutnosti širokog spektra čimbenika koji utječu na vrijednost bazalnog metabolizma kod sportaša.

METODE MJERENJA BAZALNOG METABOLIZMA

Najjednostavnija, ali i okvirna metoda računanja bazalnog metabolizma, ili BMR-a je pomoću vrlo jednostavne jednadžbe koja glasi:

BMR = tjelesna težina (kg) x 20 kcal

Pouzdanija metoda mjerenja BMR-a je Harris- Benedictova jednadžba, koja se vrlo često koristi, u uporabi je još od 1919.godine (Frankenfield i dr., 2007). Jednadžba glasi:

Za odraslog muškarca:

BMR(RMR) = 66,473 + 13,752 x tjelesna masa (kg) + 5,003 x tjelesna
visina (cm) – 6,755 x dob (godine)

Za odraslu ženu:
BMR(RMR) = 665,096 + 9,563 x tjelesna masa (kg) + 1,850 x tjelesna
visina (cm) – 4,676 x dob (godine)

Kod povećane tjelesne mase, koristi se Mifflin- St.Jeorova jednadžba, u uporabi od 1990.godine (Frankenfield i dr., 2005;Mifflin i dr., 1990) koja glasi:

Za muškarce:

BMR (RMR) = 10 x tjelesna masa (kg) + 6,25 x tjelesna visina (cm)- 5 x dob (godine) + 5

Za žene:

BMR (RMR) = 10 x tjelesna masa (kg) + 6,25 x tjelesna visina (cm)- 5 x dob (godine) – 161

Često se za mjerenje BMR-a koriste i jednadžbe prema sastavu tijela: 

Katch-McCadleova formula koja glasi:

BMR= 370+ (21.6 * BTM) (BTM- bezmasna tjelesna masa)

ili još preciznija Cunnighamova formula koja glasi:

BMR= 500+(22*BTM) (BTM-bezmasna tjelesna masa)

Sve navedene formule iskazuju izračun bazalnog metabolizma prema antropometrijskim karakteristikama. Nastale su regresijskom analizom neke od funkcionalnih metoda mjerenja bazalnog metabolizma.

Direktna kalorimetrija prva je u nizu mjerenja BMR-a prema funkcionalnim karakteristikama. Mjeri količinu topline što je proizvede osoba koja boravi u komori koja omogućuje umjerenu količinu aktivnosti. Metoda nije raširena u komercijalnoj primjeni zbog visoke cijene i složenosti aparature i procesa.

Indirektna kalorimetrija procjenjuje energetsku potrošnju preko potrošnje kisika i stvaranja CO2 u definiranom vremenu. Indirektna kalorimetrija ima prednost jer je oprema mobilna i cijena prihvatljiva. U klinikama se često rabe prijenosni uređaji, a u novije se vrijeme koriste i manji ručni aparati za mjerenje potrošnje kisika i RMR-a (Nieman i dr., 2003) (McDoniel, 2007).

Metoda dvostruko označene vode prvi je put primijenjena 1982.godine i znanstvenici su otada stvorili bazu podataka koja je upotrijebljena pri kreiranju preporuka za unos energije (FNB,Institute of Medicine, 2002). Temelji se na principu da proizvodnja CO2 može biti procijenjena iz razlike u stopi eliminacije vodika i kisika iz tijela. Nakon unosa doze vode označene oksidom deuterija (2H2O) i kisikom-18 (H218O), deuterij se iz tijela izlučuje vodom, a kisik-18 vodom i putem izdahnutog CO2. Metoda dvostruko označene vode ima brojne prednosti koje ju čine zlatnim standardom za određivanje cjelodnevne energetske potrošnje različitih skupina. Omogućuje mjerenje energetske potrošnje gdje su uključene sve komponente i odlikuje je iznimna točnost, s preciznošću od 2 do 8% (Schoeller, 1988). Međutim, zbog cijene stabilnih izotopa i masene spektrometrije nije praktična za svakodnevnu primjenu u klinikama i uglavnom se koristi u znanstveno istraživačke svrhe.

S obzirom na najširu primjenu slijedom ekonomičnosti, u nastavku ćemo detaljnije obraditi indirektnu kalorimetriju, točnije modificiranu spirometriju

INDIREKTNA KALORIMETRIJA U SPORTU

Neizravna ili indirektna kalorimetrija je tehnika koja pruža točne procjene potrošnje energije prekomjernoga nastajanja ugljičnog dioksida i potrošnje kisika za vrijeme odmora. Uvid u potrošnju energije važan je radi kontrole težine, propisivanja pravilne tjelesne aktivnosti ili treninga, određivanja stanja treniranosti, planiranja prehrane i dr.

Postoje metode otvorenog i zatvorenog kruga. Indirektnom kalorimetrijom dobivaju se sljedeće varijable: količina dobivenog ugljičnog dioksida i utrošenog kisika, relativni doprinos masti i ugljikohidrata u ukupnoj energetskoj potrošnji, stopa utroška energije u stabilnom stanju organizma i kalorijska vrijednost utrošene energije. Indirektna kalorimetrija služi se postupkom spirometrije s uređajem za analizu plinova. Promjena u sastavu plinova između udaha i izdaha mjera je potrošnje tih istih plinova. Mjeri se količina utrošenog kisika koje je tijelo iskoristilo u nekom kraćem vremenskom periodu. Količina utrošenog kisika upravo je proporcionalna količini otpuštene topline nastale oksidacijom hrane (McCarter i dr., 1989). Isto tako, količina utrošenog kisika i količina otpuštene topline proporcionalne su vrsti izvora energije koja se koristi.

Primitak kisika iskazuje se kao:

APSOLUTNI PRIMITAK KISIKA – ( L * min -1 ili ml * min-1) koji se koristi za prikaz ukupnog utroška energije, te

RELATIVNI PRIMITAK KISIKA – ( ml * kg-1 * min-1) koji se koristi radi usporedbe pojedinaca različitih tjelesnih veličina, kao i boljeg određivanja razine treniranosti.

Osoba u stanju mirovanja potroši oko 3.5 ml O2 po kilogramu tjelesne težine, odnosno oko 0.25 l kisika svake minute, ako se u obzir uzme prosječna tjelesna težina od 70 kg. Vrijednost koja se koristi kao jedinica energetske potrošnje naziva se metabolička jedinica, MET (1 MET = 3.5 ml O2•min-1•kg-1). Dakle, u jednom danu osoba potroši oko 360 l O2, odnosno oko 1600 Kcal za bazalni metabolizam ili osnovne životne funkcije poput rada srca, mozga i disanja. Kod sportaša se bazalni metabolizam može nazivati i funkcionalni metabolizam u mirovanju. Vrijednosti funkcionalnog metabolizma sportaša povećane su zbog svakodnevnih treninga i procesa oporavka uzrokovanog transformacijskim procesom (Ribeyre i dr., 2000). Vrijednosti se još mogu povećati uslijed povećanog kalorijskog unosa, povećanjem udjela proteina i vlakana u ishrani (Weir, 1949), povećanjem broja obroka, povećanjem mišićne mase, intenziviranjem dnevnih aktivnosti, kao i uzimanjem preparata za ubrzavanje metabolizma (Sjodin i dr., 1996).

VAŽNOST BAZALNOG METABOLIZMA U SPORTU

Bazalni metabolizam upućuje na stanje treniranosti sportaša (Poehlman i dr., 1988). Niske vrijednosti RMR-a ukazuju na nedovoljnu kondicijsku treniranost sportaša, točnije na duži period slabijeg trenažnog opterećenja. Povišene vrijednosti RMR-a s druge strane ukazuju na sportaša koji se nalazi u intenzivnom transformacijskom procesu. Bazalni metabolizam kod sportaša ukazuje više na bazične i višestrane pripreme, a manje na tehničko – taktičke elemente u trenažnom procesu. RMR će se povećati kvalitetnim kondicijskim treningom, te na taj način direktno utjecati na maksimalne funkcionalne kapacitete koji se očituju u ostvarivanju maksimalnih sportskih dostignuća (VO2 max, V max i dr. )(Thompson i dr., 1996). Bazalni metabolizam ujedno predstavlja indirektan uvid u prehrambene navike sportaša. Promjenom prehrambenih navika mijenja se i RMR, što utječe na promjene u sastavu tijela kao jednog od osnovnih morfoloških obilježja. Na taj način smanjuje se udio masnog tkiva koji često predstavlja suvišan balast (Johnston i dr. 2005). Promjena RMR-a dugoročno utječe na sastav tijela i nije podložna jo -jo efektu, kao što je slučaj s nekim drugim metodama. RMR je proporcionalan ukupnoj mišićnoj masi sportaša (Sparti i dr., 1997).

Velik broj sportskih dijagnostičkih centara diljem svijeta danas rutinski koristi spiroergometrijska testiranja za određivanje razine sportske forme. Iako se za određivanja RMR-a koristi ista aparatura, a postupak naziva indirektnom kalorimetrijom , ne koristi se u rutinskim testiranjima sportske forme. Indirektna kalorimetrija metoda je koja je vrlo učinkovita i iskazat će nam čitav niz vrijednosti o metaboličkom stanju sportaša i razini treniranosti istih. Uvođenje indirektne kalorimetrije u sportsku dijagnostiku svakako bi se odrazilo na kvalitetnije pripremanje i programiranje trenažnog procesa kao i planiranje prehrane.