Physical activity and physical acti

Physical activity and physical activity induced energy expenditure in humans: measurement, determinants, and effects

Klaas R. Westerterp*
Department of Human Biology, Maastricht University Medical Centre, Maastricht, Netherlands
Physical activity is defined as any bodily movement produced by skeletal muscles that results in energy expenditure. The doubly labeled water method for the measurement of total energy expenditure (TEE), in combination with resting energy expenditure, is the reference for physical activity under free-living conditions. To compare the physical activity level (PAL) within and between species, TEE is divided by resting energy expenditure resulting in a figure without dimension. The PAL for sustainable lifestyles ranges between a minimum of 1.1–1.2 and a maximum of 2.0–2.5. The average PAL increases from 1.4 at age 1 year to 1.7–1.8 at reproductive age and declines again to 1.4 at age 90 year. Exercise training increases PAL in young adults when energy balance is maintained by increasing energy intake. Professional endurance athletes can reach PAL values around 4.0. Most of the variation in PAL between subjects can be ascribed to predisposition. A higher weight implicates higher movement costs and less body movement but not necessarily a lower PAL. Changes in physical activity primarily affect body composition and to a lesser extent body weight. Modern man has a similar PAL as a wild mammal of a similar body size.

Introduction
Physical activity is defined as any bodily movement produced by skeletal muscles that results in energy expenditure (Caspersen et al., 1985). There are a large number of techniques for the assessment of physical activity ranging from behavioral observation and self-report to motion sensors. The accepted criterion to validate techniques of estimating habitual physical activity, based on the definition of physical activity, is calorimetry. As such, the doubly labeled water method has become the gold standard for the validation of field methods of assessing physical activity. The doubly labeled water method, applied in humans since 1982, is crucial for the measurement of physical activity-induced energy expenditure (AEE) and for the study of determinants and effects.

Physical AEE is determined by body movement and body size. It requires more energy to move a large body than a small body, one of the reasons why obese people generally move less than lean people. Thus, validating field methods of assessing physical activity against energy expenditure requires adjustment for differences in body size. After adjustment for differences in body size, there are clear differences in the level of habitual activity between subjects. Exercise training is the common way to increase the activity level, where professional athletes reach an energy ceiling in endurance exercise.

Determinants and effects of physical activity cannot always be separated. There is a complicated interaction between physical activity and body weight. Body movement requires energy as produced by muscles. Thus, there is an interaction between physical activity, body weight, body composition, and energy expenditure. To move, one uses muscles and energy as stored in body fat. Excess weight in heavier subjects usually implicates excess body fat, limiting weight-bearing activities like running. In addition to body weight and body composition, physical activity is a function of predisposition, age, and environment. There typically are those that are always on the move and those you cannot get on the move. Additionally, physical activity is a function of physical capacity as affected by energy supply and disease.

The current chapter comprises methods for the measurement of physical activity, followed by sections on determinants and effects of physical activity, with a special focus on the doubly labeled water method.

Measurement of Physical Activity
The Doubly Labeled Water Method for the Assessment of Total Energy Expenditure
The doubly labeled water method is a method of indirect calorimetry that was introduced for human use about 30 years ago (Schoeller and Van Santen, 1982). The principle of the method is that after a loading dose of water labeled with the stable isotopes of 2H and 18O, 2H is eliminated as water, while 18O is eliminated as both water and carbon dioxide. The difference between the two elimination rates is therefore a measure of carbon dioxide production (Figure 1). The deuterium (2H) equilibrates throughout the body’s water pool, and the 18O equilibrates in both the water and the bicarbonate pool. The bicarbonate pool consists largely of dissolved carbon dioxide, which is an end product of metabolism and passes in the blood stream to the lungs for excretion. The rate constants for the disappearance of the two isotopes from the body are measured by mass spectrometric analysis of samples of a body fluid, blood, saliva, or urine.

FIGURE 1

FIGURE 1. Principle of measurement of carbon dioxide production with doubly labeled water (2H218O). After administration of water labeled with heavy oxygen (18O) and heavy hydrogen (2H), the two isotopes mix with the body water, where 18O exchanges with CO2 in the bicarbonate pools as well. Thus, the elimination rate of 2H (K2) is a measure for water loss (rH2O) and the elimination rate of 18O (K18) is a measure for rH2O plus carbon dioxide production (rCO2), and rCO2 = K18–K2.

The method is developed after the discovery in 1949 that the oxygen atoms in the body water and bicarbonate pools are in equilibration. The method was initially used for studying energy metabolism of small animals in the wild. You capture an animal, administer the dose of labeled water, release the animal and then recapture it after an appropriate interval to assess the rate at which the isotopes disappear from the body. One of the first such studies involved measuring the energy cost of a 500-kilometer flight by trained racing pigeons. It was not until 1982 before the method was first used in people. The reason is that 18O-water is expensive and a human requires a much higher dose than a bird. The isotope is not substantially cheaper now, but isotope ratio mass spectrometers have become so sensitive that the method can now work with much smaller doses of isotope. Presently, the method is frequently used with people in several centers.

The method is safe to use in humans as the water is labeled with stable isotopes, 18O and 2H, at low abundances. Both 18O and 2H are naturally occurring isotopes, which are present in the body prior to the administration of doubly labeled water. As such, tracer studies depend not on measurement of isotopes concentration, but rather on concentrations in excess of natural abundance or background isotope concentrations. The nominal natural abundances of 18O and 2H are 2000 and 150 ppm, respectively. Typical doses of doubly labeled water only produce excess isotope abundances of 200–300 and 100–150 ppm for 18O and 2H, respectively.

The doubly labeled water method can be used to measure carbon dioxide production and hence energy production in free-living subjects for periods of some days to several weeks. The optimal observation period is 1–3 biological half-lives of the isotopes. The biological half-life is a function of the level of the energy expenditure. The optimal observation interval ranges between 3 days for highly active subjects or prematures, respectively, and about 4 weeks in elderly (sedentary) subjects.

An observation starts by collecting a baseline sample. Then, a weighed isotope dose is administered, usually a mixture of 10% 18O and 5% 2H in, for a 70 kg adult, 100–150 cc water. Subsequently the isotopes equilibrate with the body water and the initial sample is collected. The equilibration time is, depending on body size and metabolic rate, for adults 4-8 h. During equilibration the subject usually does not consume any food or drink. After collecting the initial sample the subject resumes its routines according to the instructions of the experimenter and is asked to collect body water samples (blood, saliva, or urine) at regular intervals until the end of the observation period.

Validation studies resulted in an accuracy of 1–3% and a precision of 2–8%, comparing the method with respirometry. The method has now been applied in subjects at a wide age range and at different activity levels, from premature infants to elderly and from hospitalized patients to participants in a cycle race. The method needs high precision isotope ratio mass spectrometry, working at low levels of isotope enrichment for money reasons mentioned above (Speakman, 1997).

There is still discussion on the ideal sampling protocol, i.e., multi-point versus two-point method. We prefer a combination of both, taking two independent samples at the start, in the midpoint, and at the end of the observation period. Thus an independent comparison can be made within one run, calculating carbon dioxide production from the first samples and the second samples over the first half and the second half of the observation interval (Westerterp et al., 1995).

The doubly labeled water method gives precise and accurate information on carbon dioxide production. Converting carbon dioxide production to energy expenditure needs information on the energy equivalent of CO2, which can be calculated with additional information on the substrate mixture being oxidized. One option is the calculation of the energy equivalent from the macronutrient composition of the diet. In energy balance, substrate intake and substrate utilization are assumed to be identical. In conclusion, doubly labeled water is an excellent method to measure energy expenditure in unrestrained humans in their normal surroundings over a time period of 1–4 weeks.

Total Energy Expenditure, Activity Induced Energy Expenditure, and Physical Activity Level
Total energy expenditure (

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กิจกรรมทางกายภาพและกิจกรรมทางกายภาพทำให้เกิดค่าใช้จ่ายพลังงานในมนุษย์: การประเมิน ดีเทอร์มิแนนต์ และผลกระทบKlaas R. Westerterp *แผนกบุคคลชีววิทยา ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยมาสทริชต์ มาสทริชต์ เนเธอร์แลนด์มีกำหนดกิจกรรมทางกายภาพเป็นการเคลื่อนไหวร่างกายผลิต โดยกล้ามเนื้ออีกที่มีผลในการจ่ายพลังงาน วิธีน้ำป้ายสองเหตุการณ์การวัดรายจ่ายพลังงานรวม (ที), รวมกับรายจ่ายพลังงาน การพักผ่อนเป็นการอ้างอิงสำหรับกิจกรรมทางกายภาพภายใต้เงื่อนไข free-living เพื่อเปรียบเทียบระดับกิจกรรมทางกายภาพ (PAL) ภายใน และ ระหว่างพันธุ์ ทีเป็นหารพักผ่อนจ่ายพลังงานในรูปไม่มีมิติ PAL สำหรับช่วงชีวิตที่ยั่งยืนระหว่าง 1.1 – 1.2 ต่ำสุดและสูงสุด 2.0 – 2.5 ค่าเฉลี่ย PAL เพิ่มขึ้นจาก 1.4 ที่อายุ 1 ปี 1.7 – 1.8 ในวัยเจริญพันธุ์ และปฏิเสธอีกไป 1.4 ที่อายุ 90 ปี ฝึกออกกำลังกายเพิ่มพลังไว้บริโภคพลังงานเพิ่มขึ้นโดย PAL ในผู้ใหญ่ นักกีฬามืออาชีพความอดทนสามารถบรรลุค่า PAL ประมาณ 4.0 ที่สุดของความผันแปรใน PAL ระหว่างเรื่องสามารถเป็น ascribed เพื่อ predisposition น้ำหนักสูง implicates ย้ายต้นทุนที่สูง และเคลื่อนไหวร่างกายน้อย แต่ไม่จำเป็นต้องพาลล่าง เปลี่ยนแปลงในกิจกรรมทางกายภาพเป็นหลักส่งผลต่อองค์ประกอบของร่างกาย และน้ำหนักตัวของขอบเขตน้อยกว่า คนทันสมัยมีพาลคล้ายเท้าป่าขนาดร่างกายใกล้เคียงกันแนะนำมีกำหนดกิจกรรมทางกายภาพเป็นการเคลื่อนไหวร่างกายผลิต โดยกล้ามเนื้ออีกที่มีผลในการจ่ายพลังงาน (Caspersen et al., 1985) มีเทคนิคในการประเมินกิจกรรมทางกายภาพที่หลากหลาย จากการสังเกตพฤติกรรม และรายงานตนเองการเคลื่อนไหวเซ็นเซอร์จำนวนมาก เกณฑ์การยอมรับการตรวจสอบเทคนิคการประเมินเป็นกิจกรรมทางกายภาพ ตามคำนิยามของกิจกรรมทางกายภาพ มี calorimetry ดัง วิธีป้ายสองเหตุการณ์น้ำได้กลายเป็น มาตรฐานทองคำสำหรับการตรวจสอบของฟิลด์วิธีการประเมินกิจกรรมทางกายภาพ วิธีน้ำป้ายสองเหตุการณ์ ใช้ในมนุษย์ตั้งแต่ 1982 เป็นสิ่งสำคัญ สำหรับการประเมินค่าใช้จ่ายพลังงานที่เกิดจากกิจกรรมทางกายภาพ (AEE) และดีเทอร์มิแนนต์และผลการศึกษาAEE จริงถูกกำหนด โดยการเคลื่อนไหวร่างกายและร่างกายขนาด ต้องการพลังงานมากขึ้นเมื่อต้องการย้ายร่างกายที่ใหญ่กว่าขนาดเล็กร่างกาย หนึ่งในเหตุผลที่ทำไมคนอ้วนโดยทั่วไปย้ายน้อยกว่าคนแบบ lean ดัง ตรวจสอบฟิลด์วิธีการประเมินกิจกรรมทางกายภาพกับรายจ่ายพลังงานต้องมีการปรับปรุงสำหรับความแตกต่างของขนาดร่างกาย หลังการปรับปรุงสำหรับความแตกต่างของขนาดร่างกาย มีความแตกต่างชัดเจนในระดับกิจกรรมเป็นระหว่างเรื่อง ฝึกออกกำลังกายเป็นวิธีการทั่วไปเพื่อเพิ่มระดับกิจกรรม ที่นักกีฬามืออาชีพถึงเพดานเป็นพลังงานในการออกกำลังกายความอดทนDeterminants and effects of physical activity cannot always be separated. There is a complicated interaction between physical activity and body weight. Body movement requires energy as produced by muscles. Thus, there is an interaction between physical activity, body weight, body composition, and energy expenditure. To move, one uses muscles and energy as stored in body fat. Excess weight in heavier subjects usually implicates excess body fat, limiting weight-bearing activities like running. In addition to body weight and body composition, physical activity is a function of predisposition, age, and environment. There typically are those that are always on the move and those you cannot get on the move. Additionally, physical activity is a function of physical capacity as affected by energy supply and disease.The current chapter comprises methods for the measurement of physical activity, followed by sections on determinants and effects of physical activity, with a special focus on the doubly labeled water method.Measurement of Physical ActivityThe Doubly Labeled Water Method for the Assessment of Total Energy Expenditureวิธีน้ำป้ายสองเหตุการณ์เป็นวิธีการทางอ้อม calorimetry ที่ถูกนำใช้มนุษย์ประมาณ 30 ปีที่ผ่านมา (Schoeller Van Santen, 1982) หลักการของวิธีการเป็นว่า หลังจากปริมาณการโหลดน้ำป้ายกับไอโซโทปของ 2H และ 18O, 2H ตัดเป็นน้ำ ในขณะตัด 18O เป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ ผลต่างระหว่างราคาตัดออกสองจึงวัดผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (1 รูป) ดิวเทอเรียม (2H) equilibrates ตลอดทั้งสระน้ำของร่างกาย และ equilibrates 18O ในน้ำและสระไบคาร์บอเนต สระไบคาร์บอเนตประกอบด้วยส่วนใหญ่ของการละลายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายการเผาผลาญและผ่านไปในกระแสเลือดกับปอดในการขับถ่าย วัดค่าคงที่อัตราการสูญหายของไอโซโทปสองจากร่างกาย โดยการวิเคราะห์ตัวอย่าง ของเหลวในร่างกาย เลือด น้ำลาย ปัสสาวะจำนวนมาก spectrometricรูปที่ 1รูปที่ 1 หลักการวัดคาร์บอนไดออกไซด์ผลิตป้ายสองเหตุการณ์น้ำ (2H218O) หลังจากจัดการน้ำป้ายกับไฮโดรเจนหนัก (2H) และออกซิเจนหนัก (18O) ไอโซโทปสองผสมน้ำในร่างกาย ที่ 18O แลกกับ CO2 ในสระไบคาร์บอเนตเช่น ดังนั้น ตัดอัตรา 2 H (K2) เป็นการวัดการสูญเสียน้ำ (rH2O) และอัตราการตัดของ 18O (K18) เป็นการวัด rH2O และผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (rCO2), และ rCO2 = K18-K2วิธีการจะพัฒนาหลังจากการค้นพบใน 1949 ที่อะตอมออกซิเจนในร่างกายน้ำและไบคาร์บอเนตสระว่ายน้ำใน equilibration เริ่มต้นได้ใช้วิธีการสำหรับการเผาผลาญพลังงานของสัตว์เล็ก ๆ ในป่าการศึกษา คุณจับสัตว์ ดูแลยาป้ายน้ำ ปล่อยสัตว์ และเรียกคืนหลังจากช่วงเวลาที่เหมาะสมเพื่อประเมินอัตราการที่ไอโซโทปหายไปจากร่างกาย ครั้งแรกเช่นศึกษาเกี่ยวข้องกับวัดต้นทุนพลังงานบิน 500 กิโลเมตรโดยฝึกนกพิราบแข่ง ไม่จนปี 1982 ก่อนวิธีการแรกใช้ในคน เหตุผลคือ 18O น้ำมีราคาแพง และมนุษย์จำเป็นต้องใช้ยาสูงกว่านก ไอโซโทปถูกกว่าไม่มากตอนนี้ แต่ตรวจโดยรวมอัตราส่วนไอโซโทปได้กลายเป็นดังนั้นสำคัญที่วิธีการสามารถทำงานตอนนี้ มีขนาดเล็กปริมาณของไอโซโทป ปัจจุบัน วิธีมักใช้กับคนในศูนย์ต่าง ๆวิธีการปลอดภัยในการใช้ในมนุษย์ ตามที่น้ำบอกไว้ ด้วยไอโซโทป 18O และ 2H ที่ abundances ต่ำได้ 18O และ 2H เป็นธรรมชาติเกิดไอโซโทป ที่มีอยู่ในร่างกายก่อนที่จะบริหารน้ำป้ายสองเหตุการณ์ เช่น ติดตามศึกษาขึ้น ในวัดความเข้มข้นของไอโซโทปไม่ แต่ ในความเข้มข้นเกินกว่าธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์หรือความเข้มข้นของไอโซโทปพื้นหลังค่อนข้าง Abundances ธรรมชาติระบุของ 18O และ 2H เป็น 150 และ 2000 ppm ตามลำดับ โดยทั่วไปปริมาณน้ำป้ายสองเหตุการณ์เฉพาะผลิต abundances ไอโซโทปเกิน 200-300 และ 100-150 ppm 18O และ 2 H ตามลำดับสามารถใช้วิธีป้ายสองเหตุการณ์น้ำวัดผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และจึงผลิตพลังงานในเรื่อง free-living ระยะบางวันถึงหลายสัปดาห์ได้ จุดสังเกตที่ดีที่สุดคือ 1 – 3 ชีวภาพครึ่งชีวิตของไอโซโทปนี้ Half-life ชีวภาพคือ ฟังก์ชันของระดับรายจ่ายพลังงาน ช่วงเหมาะสมสังเกตช่วงระหว่างวันที่ 3 ในเรื่องงานสูง หรือ prematures ตามลำดับ และในเรื่อง (แย่ ๆ) ของผู้สูงอายุประมาณ 4 สัปดาห์สังเกตการเริ่มต้น โดยการรวบรวมตัวอย่างพื้นฐาน แล้ว จัดการปริมาณไอโซโทปที่ชั่งน้ำหนัก มักผสม 10% 18O และ 5% 2H สำหรับวัยรุ่น 70 kg น้ำ 100 – 150 cc ต่อไอโซโทปการ equilibrate น้ำร่างกาย และเก็บตัวอย่างครั้งแรก เวลา equilibration เป็น ขึ้นอยู่กับขนาดร่างกายและอัตราการเผาผลาญ ผู้ใหญ่ h 4-8 ระหว่าง equilibration เรื่องมักไม่บริโภคอาหารหรือเครื่องดื่มใด ๆ หลังจากรวบรวมตัวอย่างเริ่มต้น เรื่องของคำสั่งตามคำแนะนำของ experimenter การดำเนินต่อ และการเก็บตัวอย่างน้ำ (เลือด น้ำลาย หรือปัสสาวะ) อย่างสม่ำเสมอจนถึงจุดสิ้นสุดของรอบระยะเวลาสังเกตศึกษาตรวจสอบผลในความถูกต้องของ 1-3% และความแม่นยำ 2 – 8% เปรียบเทียบวิธีการกับ respirometry วิธีการนี้ถูกใช้ในเรื่องช่วงอายุที่กว้าง และ ใน ระดับกิจกรรมต่าง ๆ จากทารกก่อนกำหนดเพื่อผู้สูงอายุ และผู้ป่วยที่พักให้ผู้เข้าร่วมการแข่งขันรอบ วิธีการต้องการความแม่นยำสูงไอโซโทปอัตราโตรเมทรี ทำงานในระดับต่ำของไอโซโทปขอเหตุผลเงินดังกล่าวข้างต้น (Speakman, 1997)ยังมีสนทนาบนโพรโทคอสุ่มเหมาะ เช่น หลายจุดเมื่อเทียบกับวิธีการสองจุด เราชอบทั้ง ทำตัวอย่างสองกลุ่มที่เป็นอิสระ ที่เริ่ม ต้น ในจุดกึ่งกลาง และ ในตอนท้ายของรอบระยะเวลาสังเกต จึง เปรียบเทียบเป็นอิสระได้ภายในหนึ่งรัน คำนวณคาร์บอนไดออกไซด์ผลิตจากตัวอย่างแรกและอย่างที่สองผ่านครึ่งแรก และครึ่งหลังของช่วงเวลาสังเกต (Westerterp และ al., 1995)The doubly labeled water method gives precise and accurate information on carbon dioxide production. Converting carbon dioxide production to energy expenditure needs information on the energy equivalent of CO2, which can be calculated with additional information on the substrate mixture being oxidized. One option is the calculation of the energy equivalent from the macronutrient composition of the diet. In energy balance, substrate intake and substrate utilization are assumed to be identical. In conclusion, doubly labeled water is an excellent method to measure energy expenditure in unrestrained humans in their normal surroundings over a time period of 1–4 weeks.Total Energy Expenditure, Activity Induced Energy Expenditure, and Physical Activity LevelTotal energy expenditure (

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การออกกำลังกายและการใช้พลังงานเหนี่ยวนำให้เกิดการออกกำลังกายในมนุษย์: การวัดปัจจัยและผลกระทบKlaas อาร์ Westerterp * ภาควิชาชีววิทยามนุษย์ใน Maastricht ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยใน Maastricht, เนเธอร์แลนด์การออกกำลังกายที่ถูกกำหนดให้การเคลื่อนไหวร่างกายใดๆ ที่ผลิตโดยกล้ามเนื้อโครงร่างที่ส่งผลให้ การใช้พลังงาน วิธีการน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณสำหรับการวัดการใช้พลังงานทั้งหมด (TEE) ร่วมกับการใช้พลังงานที่วางอยู่เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการออกกำลังกายภายใต้สภาพความเป็นอยู่ฟรี เพื่อเปรียบเทียบระดับการออกกำลังกาย (PAL) ภายในและระหว่างชนิด TEE โดยแบ่งเป็นการพักผ่อนการใช้พลังงานที่เกิดขึ้นในรูปโดยไม่ต้องมิติ PAL สำหรับการดำเนินชีวิตที่ยั่งยืนช่วงระหว่าง 1.1-1.2 ขั้นต่ำและสูงสุดที่ 2.0-2.5 PAL เฉลี่ยเพิ่มขึ้นจาก 1.4 เมื่ออายุ 1 ปีถึง 1.7-1.8 ในวัยเจริญพันธุ์และลดลงอีก 1.4 เมื่ออายุ 90 ปี การฝึกอบรมการออกกำลังกายเพิ่มขึ้น PAL ในผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวเมื่อสมดุลพลังงานจะยังคงอยู่โดยการเพิ่มปริมาณพลังงาน นักกีฬามืออาชีพสามารถเข้าถึงค่า PAL รอบ 4.0 ส่วนใหญ่ของการเปลี่ยนแปลงในระบบ PAL ระหว่างอาสาสมัครสามารถกำหนดจูงใจ น้ำหนักที่สูงกว่าค่าใช้จ่ายในการเคลื่อนไหว implicates ที่สูงขึ้นและการเคลื่อนไหวร่างกายน้อยลง แต่ไม่จำเป็นต้องเป็น PAL ต่ำ การเปลี่ยนแปลงในการออกกำลังกายเป็นหลักส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบของร่างกายและน้ำหนักตัวในระดับน้อย คนทันสมัยมีระบบ PAL ที่คล้ายกันเป็นป่าเลี้ยงลูกด้วยนมที่มีขนาดร่างกายที่คล้ายกัน. การแนะนำการออกกำลังกายที่ถูกกำหนดให้การเคลื่อนไหวร่างกายใด ๆ ที่ผลิตโดยกล้ามเนื้อโครงร่างที่ส่งผลให้การใช้พลังงาน (Caspersen et al., 1985) มีจำนวนมากของเทคนิคในการประเมินผลของการออกกำลังกายที่หลากหลายจากการสังเกตพฤติกรรมและการรายงานตนเองจะมีเซ็นเซอร์จับความเคลื่อนไหว เกณฑ์ที่ได้รับการยอมรับในการตรวจสอบการประเมินเทคนิคการออกกำลังกายเป็นนิสัยอยู่บนพื้นฐานของความหมายของการออกกำลังกายที่เป็น calorimetry เช่นวิธีการน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณได้กลายเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการตรวจสอบวิธีการประเมินด้านการออกกำลังกาย วิธีการติดป้ายน้ำทวีคูณนำมาใช้ในมนุษย์มาตั้งแต่ปี 1982 เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดการใช้พลังงานที่เกิดจากกิจกรรมทางกายภาพ (AEE) และสำหรับการศึกษาปัจจัยและผลกระทบ. ทางกายภาพ AEE จะถูกกำหนดโดยการเคลื่อนไหวของร่างกายและขนาดของร่างกาย มันต้องมีพลังงานมากขึ้นที่จะย้ายร่างใหญ่กว่าร่างเล็ก ๆ ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ว่าทำไมคนอ้วนทั่วไปย้ายน้อยกว่าคนที่ไม่ติดมัน ดังนั้นวิธีการตรวจสอบด้านการประเมินการออกกำลังกายกับการใช้พลังงานต้องปรับความแตกต่างในขนาดของร่างกาย หลังจากที่ปรับความแตกต่างในขนาดของร่างกายมีความแตกต่างที่ชัดเจนในระดับของกิจกรรมนิสัยระหว่างอาสาสมัคร การฝึกอบรมการออกกำลังกายเป็นวิธีที่ใช้กันเพื่อเพิ่มระดับกิจกรรมที่นักกีฬามืออาชีพถึงเพดานการใช้พลังงานในการออกกำลังกายความอดทน. ปัจจัยและผลกระทบของการออกกำลังกายไม่สามารถแยกออกจากกัน มีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างการออกกำลังกายและน้ำหนักของร่างกายคือ การเคลื่อนไหวร่างกายต้องใช้พลังงานเป็นที่ผลิตโดยกล้ามเนื้อ ดังนั้นจึงมีการปฏิสัมพันธ์ระหว่างการออกกำลังกายที่มีน้ำหนักตัวองค์ประกอบของร่างกายและการใช้พลังงาน ต้องการย้ายหนึ่งใช้กล้ามเนื้อและพลังงานที่เก็บไว้ในไขมันในร่างกาย น้ำหนักส่วนเกินในวิชาหนักมักจะ implicates ไขมันในร่างกายส่วนเกินการ จำกัด กิจกรรมแบกน้ำหนักเช่นทำงาน นอกจากนี้ในการรับน้ำหนักของร่างกายและองค์ประกอบของร่างกายการออกกำลังกายเป็นหน้าที่ของจูงใจอายุและสภาพแวดล้อม มีมักจะเป็นผู้ที่อยู่เสมอในการย้ายและคนที่คุณไม่สามารถได้รับในการย้าย นอกจากนี้การออกกำลังกายเป็นหน้าที่ของกำลังการผลิตทางกายภาพเป็นผลกระทบจากการจัดหาพลังงานและโรค. บทปัจจุบันประกอบด้วยวิธีการวัดของการออกกำลังกายตามส่วนที่เกี่ยวกับปัจจัยและผลกระทบของการออกกำลังกายที่มีความสำคัญเป็นพิเศษเกี่ยวกับน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณ วิธีการ. การวัดการออกกำลังกายวิธีน้ำป้ายทวีคูณสำหรับการประเมินผลของการรวมค่าใช้จ่ายพลังงานวิธีการน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณเป็นวิธีการcalorimetry ทางอ้อมที่ถูกนำมาใช้สำหรับมนุษย์ประมาณ 30 ปีที่ผ่านมา (Schoeller แวนซังเท็น, 1982) หลักการของวิธีการคือว่าหลังจากที่ปริมาณการโหลดของน้ำที่มีข้อความที่มีไอโซโทปที่มั่นคงของ 2H และ 18O, 2H จะถูกกำจัดออกเป็นน้ำในขณะที่ 18O จะถูกกำจัดออกเป็นทั้งน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ความแตกต่างระหว่างทั้งสองอัตราการกำจัดจึงเป็นตัวชี้วัดของการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (รูปที่ 1) ไฮโดรเจน (2H) equilibrates ตลอดทั้งสระว่ายน้ำของน้ำในร่างกายและ 18O equilibrates ทั้งในน้ำและสระว่ายน้ำไบคาร์บอเนต สระว่ายน้ำไบคาร์บอเนตประกอบด้วยส่วนใหญ่ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำซึ่งเป็นสินค้าที่สิ้นสุดของการเผาผลาญและผ่านไปในกระแสเลือดไปยังปอดสำหรับการขับถ่าย ค่าคงที่อัตราการหายตัวไปของทั้งสองไอโซโทปจากร่างกายจะถูกวัดโดยมวลวิเคราะห์ spectrometric ตัวอย่างของของเหลวในร่างกายเลือดน้ำลายหรือปัสสาวะ. รูปที่ 1 รูปที่ 1 หลักการของการวัดของการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณ ( 2H218O) หลังจากที่การบริหารจัดการน้ำที่มีข้อความที่มีออกซิเจนหนัก (18O) และไฮโดรเจนหนัก (2H) ทั้งสองไอโซโทปผสมกับน้ำในร่างกายที่ 18O แลกเปลี่ยนกับ CO2 ในสระว่ายไบคาร์บอเนตได้เป็นอย่างดี ดังนั้นอัตราการกำจัดของ 2H (K2) เป็นตัวชี้วัดสำหรับการสูญเสียน้ำ (rH2O) และอัตราการกำจัดของ 18O (K18) เป็นตัวชี้วัดสำหรับ rH2O บวกการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (rCO2) และ rCO2 = K18-K2. วิธีการ ได้รับการพัฒนาหลังจากการค้นพบในปี 1949 ว่าอะตอมออกซิเจนในน้ำร่างกายและสระว่ายน้ำอยู่ในไบคาร์บอเนตสมดุล วิธีการที่ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในการศึกษาการเผาผลาญพลังงานของสัตว์ขนาดเล็กในป่า คุณสามารถจับภาพสัตว์, การบริหารจัดการปริมาณน้ำป้ายปล่อยสัตว์และจากนั้นมันเอาคืนหลังจากช่วงเวลาที่เหมาะสมในการประเมินอัตราที่ไอโซโทปที่หายไปจากร่างกาย หนึ่งในการศึกษาดังกล่าวเป็นครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับการวัดต้นทุนพลังงานของเที่ยวบิน 500 กิโลเมตรโดยนกพิราบแข่งผ่านการฝึกอบรม มันไม่ได้จนกว่า 1982 ก่อนที่จะวิธีการที่ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในคน เหตุผลก็คือว่า 18O น้ำมีราคาแพงและมนุษย์ต้องมีปริมาณที่สูงกว่านก ไอโซโทปที่ไม่ได้เป็นอย่างมากที่ถูกกว่าในขณะนี้ แต่ไอโซโทปสเปกโทรมิเตอร์มวลอัตราส่วนได้กลายเป็นวิธีการที่สำคัญที่ตอนนี้สามารถทำงานร่วมกับปริมาณที่มีขนาดเล็กมากของไอโซโทป ปัจจุบันวิธีการที่มักจะถูกใช้กับคนในศูนย์หลาย. วิธีการที่ปลอดภัยที่จะใช้ในมนุษย์เป็นน้ำมีป้ายที่มีไอโซโทปมั่นคง 18O และ 2H ในปริมาณต่ำ ทั้งสอง 18O และ 2H จะเกิดขึ้นตามธรรมชาติไอโซโทปที่มีอยู่ในร่างกายก่อนที่จะมีการบริหารจัดการน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณ เช่นการศึกษาตามรอยขึ้นไม่ได้อยู่ในการวัดความเข้มข้นของไอโซโทป แต่ในความเข้มข้นในส่วนที่เกินจากความอุดมสมบูรณ์ทางธรรมชาติหรือความเข้มข้นของไอโซโทปพื้นหลัง อนุภาคธรรมชาติเล็กน้อยจาก 18O และ 2H 2000 และ 150 ppm ตามลำดับ ปริมาณปกติของน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณเพียง แต่ผลิตปริมาณไอโซโทปเกินกว่า 200-300 และ 100-150 ppm สำหรับ 18O และ 2H ตามลำดับ. วิธีการน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณสามารถนำมาใช้ในการวัดการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และด้วยเหตุนี้การผลิตพลังงานในสาขาวิชาที่อาศัยอยู่ฟรีสำหรับ ระยะเวลาของบางวันหลายสัปดาห์ ช่วงเวลาที่ดีที่สุดคือการสังเกตทางชีวภาพ 1-3 ครึ่งชีวิตของไอโซโทป ครึ่งชีวิตทางชีวภาพเป็นหน้าที่ของระดับของการใช้พลังงานที่เป็น ช่วงเวลาที่ดีที่สุดสังเกตช่วงระหว่าง 3 วันสำหรับวิชาที่ใช้งานสูงหรือ prematures ตามลำดับและประมาณ 4 สัปดาห์ในผู้สูงอายุ (ประจำ) วิชา. การสังเกตเริ่มต้นโดยการเก็บรวบรวมตัวอย่างพื้นฐาน จากนั้นปริมาณไอโซโทปชั่งน้ำหนักเป็นยามักจะมีส่วนผสมของ 18O 10% และ 5% ใน 2H สำหรับผู้ใหญ่ 70 กิโลกรัม 100-150 ซีซีน้ำ ต่อมาไอโซโทปสมดุลกับน้ำในร่างกายและตัวอย่างแรกเป็นที่เก็บรวบรวม เวลาที่สมดุลคือขึ้นอยู่กับขนาดของร่างกายและอัตราการเผาผลาญสำหรับผู้ใหญ่ 4-8 ชั่วโมง ในช่วงสมดุลเรื่องที่มักจะไม่กินอาหารหรือเครื่องดื่ม หลังจากเก็บตัวอย่างครั้งแรกเรื่องการดำเนินการต่อการปฏิบัติตามคำแนะนำของการทดลองและถามว่าจะเก็บตัวอย่างน้ำในร่างกาย (เลือดน้ำลายหรือปัสสาวะ) ในช่วงเวลาปกติจนสิ้นสุดระยะเวลาการสังเกต. การศึกษาการตรวจสอบผลในความถูกต้อง 1-3% และความแม่นยำของ 2-8% การเปรียบเทียบวิธีการที่มี respirometry วิธีการที่ได้รับตอนนี้นำไปใช้ในวิชาที่ช่วงอายุที่กว้างและระดับกิจกรรมที่แตกต่างจากทารกเกิดก่อนกำหนดเพื่อผู้สูงอายุและผู้ป่วยที่รักษาในโรงพยาบาลจากผู้เข้าร่วมในการแข่งขันรอบ วิธีการที่ต้องการความแม่นยำสูงไอโซโทปมวลสารอัตราส่วนการทำงานในระดับที่ต่ำของการเพิ่มปริมาณไอโซโทปสำหรับเหตุผลที่เงินดังกล่าวข้างต้น (Speakman, 1997). ยังคงมีการอภิปรายเกี่ยวกับโปรโตคอลการสุ่มตัวอย่างที่เหมาะคือหลายจุดเมื่อเทียบกับวิธีการทั้งสองจุด เราต้องการที่การรวมกันของทั้งสองการสองกลุ่มที่เป็นอิสระที่เริ่มต้นในจุดกึ่งกลางและในตอนท้ายของระยะเวลาการสังเกต ดังนั้นการเปรียบเทียบอิสระสามารถทำภายในหนึ่งวิ่งการคำนวณการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากตัวอย่างแรกและตัวอย่างที่สองในช่วงครึ่งแรกและครึ่งหลังของช่วงเวลาการสังเกต (Westerterp et al., 1995). วิธีการน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณให้ ข้อมูลแม่นยำและถูกต้องในการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ แปลงการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จะตอบสนองความต้องการการใช้พลังงานเทียบเท่าข้อมูลเกี่ยวกับการใช้พลังงานของ CO2 ซึ่งสามารถคำนวณได้มีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการผสมสารตั้งต้นที่ถูกออกซิไดซ์ ทางเลือกหนึ่งคือการคำนวณของเทียบเท่าพลังงานจากองค์ประกอบของธาตุอาหารหลักของอาหาร สมดุลของพลังงานในปริมาณพื้นผิวและการใช้สารตั้งต้นที่จะถือว่าเป็นเหมือนกัน สรุปได้ว่าน้ำที่มีข้อความเป็นทวีคูณเป็นวิธีที่ดีในการวัดการใช้พลังงานในมนุษย์ดุเดือดเลือดพล่านในสภาพแวดล้อมปกติของพวกเขาในช่วงเวลาที่ 1-4 สัปดาห์ที่ผ่านมา. ค่าใช้จ่ายพลังงานรวมกิจกรรมการชักนำให้เกิดค่าใช้จ่ายพลังงานและการออกกำลังกายระดับการใช้พลังงานรวม (

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

กิจกรรมการใช้พลังงานและกิจกรรมทางกายในมนุษย์ : การวัดทางกายภาพ ปัจจัยกำหนดและผลกระทบ

คลาส R . westerterp
ภาควิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัยมาสทริชต์มนุษย์ , ศูนย์การแพทย์ , Maastricht , เนเธอร์แลนด์กิจกรรมทางกายภาพใด ๆ ร่างกาย
หมายถึงขบวนการผลิต โดยกล้ามเนื้อโครงกระดูกที่มีผลในค่าใช้จ่ายพลังงานการทวีคูณป้ายน้ำวิธีในการวัดการใช้พลังงานรวม ( ตี๋ ) ร่วมกับการใช้พลังงานขณะพักเป็นอ้างอิงสำหรับกิจกรรมทางกาย ภายใต้เงื่อนไขที่เป็นอิสระ . เพื่อเปรียบเทียบระดับกิจกรรมทางกาย ( PAL ) ภายในและระหว่างชนิดทีสามารถแบ่งตามการใช้พลังงานขณะพัก ( ในรูปไม่มีมิติพัลเพื่อวิถีชีวิตที่ยั่งยืนช่วงระหว่างอย่างน้อย 1.1 - 1.2 และสูงสุด 2.0 – 2.5 มีเพื่อนเพิ่มจาก 1.4 อายุ 1 ปีถึง 1.7 - 1.8 วัยเจริญพันธุ์และลดลงอีก 1.4 ในปีที่อายุ 90 การฝึกอบรมการเพิ่มเพื่อนในวัยผู้ใหญ่ เมื่อสมดุลของพลังงาน คือ รักษาโดยการเพิ่มการบริโภคพลังงาน นักกีฬาความอดทนมืออาชีพสามารถเข้าถึงเพื่อนค่าประมาณ 4.0ส่วนใหญ่ของการเปลี่ยนแปลงระหว่างหมวดวิชา PAL สามารถจูงใจ น้ำหนักสูงกว่าต้นทุนที่สูงเกี่ยวพันกับการเคลื่อนไหวการเคลื่อนไหวร่างกายน้อยลง แต่ไม่ต้องลด พวก การเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมทางกายเป็นหลักส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบของร่างกายและน้ำหนักตัวน้อยกว่าขอบเขต . มนุษย์สมัยใหม่มีเพื่อนคล้ายสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมป่าของขนาดร่างกายที่คล้ายกัน


แนะนำกิจกรรมทางกาย หมายถึง การเคลื่อนไหวใด ๆที่ผลิตโดยร่างกายกล้ามเนื้อกระดูกที่เป็นผลลัพธ์ในการเผาผลาญพลังงาน ( caspersen et al . , 1985 ) มีจำนวนมากของเทคนิคการประเมินกิจกรรมทางกายภาพตั้งแต่การสังเกตพฤติกรรมก้าวร้าวและการเซ็นเซอร์เคลื่อนไหว เกณฑ์การยอมรับการตรวจสอบเทคนิคประเมินกิจกรรมทางกายเป็นอาจิณ ,