Kohlenhydrate Brennwert (physikalisch/physiologisch) Brennwert (physikalisch/physiologisch) Energetisches Äquivalent Respiratorischer Quotient

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Elke Geisler
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1 Leistung Berechnung Einheit Arbeit Berechnung Einheit Fette Brennwert (physikalisch/physiologisch) Energetisches Äquivalent Respiratorischer Quotient Kohlenhydrate Brennwert (physikalisch/physiologisch) Energetisches Äquivalent Respiratorischer Quotient Proteine Brennwert (physikalisch/physiologisch) Energetisches Äquivalent Respiratorischer Quotient gemischte Kost Energetisches Äquivalent Respiratorischer Quotient Kalorimetrie direkt und indirekt Energetisches Äquivalent

2 Kraft x Weg Einheit: Joule (J) Einheit: Watt (W) Brennwert: - physikalisch: 17 kj/g - physiologisch: 17 kj/g Brennwert: - physikalisch: 39 kj/g - physiologisch: 39 kj/g EÄ: 21 kj/l O2 EÄ: 19,6 kj/l O2 RQ: 1 RQ: 0,7 Brennwert: - physikalisch: 23 kj/g - physiologisch: 17 kj/g EÄ: 20,2 kj/l O2 RQ: 0,82 EÄ: 18,8 kj/l O2 RQ: 0,81 ausbeute aus einem Stoff bei Verbrennung mit 1 l O2 direkt: Ermittlung des verbrauchs einer Person über ihre Wärmeabgabe indirekt: Ermittlung des verbrauchs einer Person über ihren Sauerstoffverbrauch

3 Spirometrie offen und geschlossen Respiratorischer Quotient Berechnung fälschliche Veränderung STPD BTPS Sauerstoffdefizit/-schuld ATPS Grundumsatz Standardbedingungen Normwerte umsatz Zelle

4 Ermittlung der O2-Aufnahme und CO2-Abgabe Fälschliche Veränderung: Kohlenhydratmast: - O2-Freisetzung bei Umwandlung in Fette - RQ Hunger/ schlecht eingestellter Diabetes: - gesteigerte β-oxidation: O2-Bedarf geschlossene Spirometrie: definierte Menge O2 im Spirometer offene Spirometrie: Proband atmet Umgebungsluft ein und in Douglassack aus - RQ body temperature pressure saturated standard temperature pressure dry T: 37 C T: 0 C Druck: aktueller Luftdruck Druck: 760 mmhg Wasserdampfdruck: 47 mmhg (gesättigt) Wasserdampfdruck: 0 mmhg O2-Aufnahme ambient temperature pressure saturated O2-Bedarf Arbeit Sauerstoffdefizit steady state T: Umgebungstemperatur O2-Bedarf Ruhe Arbeit Sauerstoff- schuld Druck: aktueller Luftdruck Wasserdampfdruck: 47 mmhg (gesättigt) Sauerstoffdefizit: O2-Aufnahme < O2-Bedarf über anaerobe Speicher bereitgestellt Sauerstoffschuld: O2-Aufnahme > O2-Bedarf Auffüllung der anaeroben Speicher Zeit Erhaltungsumsatz: zur Zellstrukturerhaltung Bereitschaftsumsatz: zur Aufrechterhaltung einer Aktivitätsbereitschaft Tätigkeitsumsatz: während einer Zellaktivität Standardbedingungen: - Messung am Morgen - nach 12 h Nüchternheit - in geistiger und körperlicher Ruhe - bei Indifferenztemperatur - bei normaler Körpertemperatur Normwerte: - : 84 W (7 MJ/d) - : 76 W (6 MJ/d)

5 Ruheumsatz Anteile der Organe am Grundumsatz Freizeitumsatz Arbeitsumsatz Temperaturverteilung im menschlichen Körper Wirkungsgrad Temperaturregulation Thermoneutraler Bereich

6 Leber: 26 % Muskeln: 26 % Gehirn: 18 % Herz: 9 % Nieren: 7 % ca. 5 % über Grundumsatz weniger strenge Messbedingungen Grundumsatz + Leistungszuschlag ca. 30 % über Grundumsatz Umsatz eines nicht körperlich arbeitenden Menschen Netto-Wirkungsgrad: Brutto-Wirkungsgrad: Einheit: % max. Wirkungsgrad isolierter Muskeln: 35 % max. Wirkungsgrad dynamischer Arbeit: 25% homoiothermer Körperkern: ca. 37 C - nahezu konstante Temperatur - physiologische Schwankungen: tagesrhythmisch (minimal morgens) hormonell (+ 0,5 C nach Ovulation) emotional körperliche Belastung poikilotherme Körperschale: - Haut und Extremitäten - an Umgebung angepasst - im thermoneutralen Bereich: C Bereich ohne Zittern und Schwitzen Unbekleideter: C Bekleideter: C Neugeborenes: C Regelzentrum: hinterer Hypothalamus Afferenzen: Thermosensoren - peripher: TRP-Kanäle der Haut - zentral: z.b. im rostralen Hirnstamm Efferenzen: an Stellglieder der Regulation - Hautdurchblutung - Muskeltonus/-zittern - Schwitzen - braunes Fettgewebe - Verhaltensänderung

7 Verdunstungswärme Wasser Regulation der Vasomotorik Zitterfreie Wärmebildung 1 cal Feuchte Wärmeabgabe Trockene Wärmeabgabe Kälteakklimatisation und Kälte-Toleranzadaptation Hitzeakklimatisation und Hitze-Toleranzadaptation

8 Regulation über Sympathikusaktivität Vasokonstriktion über α1-rezeptoren bei Kälte: Vasokonstriktion verminderte Hautdurchblutung bei Hitze: Vasodilatation erhöhte Hautdurchblutung 2400 kj/l im braunen Fettgewebe 1. Kältereiz Sympathikusaktivierung menge, die benötigt wird, um 1 g Wasser um 1 C zu erwärmen = 4,184 J 2. über β3-rezeptor: camp 3. Aktivierung der PKA 4. Aktivierung der Lipase Lipolyse Wärme Außerdem: Entkoppelung der Atmungskette über Thermogenin statt ATP entsteht Wärme Strahlung: % der gesamten Wärmeabgabe - Infrarot-Strahlung Konduktion: - über unbewegtes Medium - abhängig von Wärmeleitfähigkeit und -kapazität Konvektion: - über bewegtes Medium - schneller als Konduktion Umgebungstemperatur > Körpertemperatur Perspiratio sensibilis: - Schwitzen - Wasserdampfdruck Haut > Umgebung - über cholinerge sympathische Innervation Perspiratio insensibilis: nicht regulierbar - über Exspirationsluft - über Diffusion von Wasser durch die Haut - ca. 600 ml/tag 20% der Wärmeabgabe Hitzeakklimatisation: - Durchblutung - Schwitzen Hitzetoleranzadaptation: - Erhöhung der Schwitzschwelle Kälteakklimatisation: - erhöhter umsatz - Steigerung der Wärmebildung (Zittern) - Drosselung der Wärmeabgabe Kältetoleranzadaptation: - Absenkung der Zitterschwelle - Nachlassen der subjektiven Kälteempfindung

9 Fieber Pathophysiologische Körperkerntemperaturen Hitzschlag Hitzekollaps Endogene maligne Hyperthermie Sonnenstich Regulationsmechanismus Schilddrüse Wirkung T3 und T4

10 KKT > C: Hitzetod KKT < C Tod durch Kammerflimmern 1. Exogene Pyrogene stimulieren Immunsystem 2. Bildung endogener Pyrogene (z.b. Zytokine) 3. Stimulation N. vagus 4. Produktion von Prostaglandin E2 5. SOLL-Wert-Verstellung im Hypothalamus 6. Kältegefühl 7. erhöhte Wärmeproduktion (Schwitzen) 8. Rückstellung des SOLL-Werts 9. Wärmegefühl 10.Schweißproduktion, Vasodilatation Ursache: - Körperkerntemperatur > 39 C - regulatorische Dilatation der Hautgefäße Folge: - Blutdruckabfall - Überlastung des Kreislaufs Ursache: - lange Hitze- und Sonnenexposition - unzureichende Wärmeabgabe Folge: - Wärmestau - Fehlregulation des Hypothalamus - starker Körperkerntemperaturanstieg > 41 C - Hirnödem Ursache: - direkte Einwirkungen von Sonnenlicht auf den ungeschützten Kopf Folge: - Wärmestau im Kopfbereich Hirnhautreizung Ursache: - Mutation des RyR1 im Skelettmuskel Folge: Komplikationen bei Narkosen hohe intrazelluläre Ca 2+ -Konzentration generalisierte Kontraktion (Wärmebildung) Erhöhung der Körpertemperatur Grundumsatz geistige und körperliche Entwicklung intrazellulärer ATP-Umsatz Lipolyse, Protein-, Kohlenhydratstoffwechsel Herzfrequenz und -kraft Körpertemperatur Schweiß- und Talgdrüsenaktivität Somatostatin Hypothalamus TRH Thyreotropin-Releasing-Hormon Adenohypophyse TSH Thyreoideastimulierendes Hormon Schilddrüse T3, T4

11 Hyperthyreose Morbus Basedow Hypothyreose

12 Autoimmunerkrankung Autoantikörper gegen TSH-Rezeptor der Schilddrüse Schilddrüse wird dauerhaft aktiviert T3 und T4 Ursachen: - Morbus Basedow - Autonomes Adenom Folgen: - Grundumsatz - Herzfrequenz - RR-Amplitude - Körpertemperatur, Schwitzen - Unruhe - Gewichtsverlust Ursachen: - Synthesestörung von T3/4 - verminderte TSH-Stimulation - Iodmangel Folgen: - beim Kind: Kretinismus - beim Erwachsenen u.a. Obstipation Grundumsatz Myxödem - Struma (bei Iodmangel)

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