精准减肥——基础代谢率的测量与计算

基础代谢率(basal metabolic rate, BMR)等同于基础能量消耗(basal energy expenditure, BEE),是指静卧睡眠时基本生命活动所消耗或需要的热量。例如维持大脑功能、体温、呼吸和血液循环、各个器官的正常功能等,就是说“活着”所需要的最基本的能量需求,大约占人体每天所需热量的60~75%。

这个和休息代谢率(resting metabolic rate,RMR)或叫休息能量消耗(resting energy expenditure,REE)非常接近,唯一的差别是,RMR和REE是静卧清醒时的能量需求或消耗,这两个概念经常被混用,经常被称之为“基础代谢率”。

影响基础代谢率的因素很多,包括年龄、性别、遗传因素、各种内分泌激素的状态 、体型、身体组成成份的差别、周围环境的温度、所处海拔高度、身体健康状态、药物、进食状态、咖啡因、及是否吸烟等等。

我们可以清楚地看到,这些影响因素中,很多是我们很难改变的,影响RMR最重要的因素是“非脂肪性身体成份”,包括肌肉比例及各脏器组织等,因此我们看到肌肉量与基础代谢率的关系是很明确的,老年人肌肉流失,基础代谢率也随之降低。

基础代谢率的概念在临床营养中发挥了非常重要的作用,例如一个依赖喂食的病人,清楚基础代谢率可以清晰地指导喂食方案的确定,如果喂食不足造成营养缺失,体重下降是显而易见的,还伴随免疫力下降,伤口愈合延迟,更严重的能出现重要脏器功能的下降。

对于大多数人来说,清楚基础代谢率能帮助体重管理,尤其对肥胖和糖尿病病人很有帮助。简单地说明确基础代谢率的情况,可以准确地帮助我们制定体重管理方案,例如以基础代谢率为基础,加上饮食摄入的热量和各种活动消耗的热量就是人体维持目前体重所需要的热量,要减肥就要减少摄入同时增加运动的消耗,这样我们可以精确地计算出每周能减重几斤。

当然提高基础代谢率也能帮助减肥,研究发现增强肌肉锻炼能有效提高基础代谢率,例如增加1.4公斤肌肉能增加7%的基础代谢率,休息状态下0.45公斤肌肉每天可以多消耗35千卡的热量,这些看似微不足道,但为增加这些肌肉所需要的努力是值很多热量的,做肌肉锻炼的时候,肌肉的热量消耗是休息状态的10倍。

减肥的时候如果只节食而不做肌肉锻炼,体重下降中75%来自脂肪,25%则来自肌肉,肌肉流失是很明显的,因为肌肉的流失也同时伴随基础代谢率的下降,所以很多节食减肥的人在节食结束重新大吃大喝后,体重往往快速反弹,原因就是节食后基础代谢率低了,摄入的热量充足后,更容易贴膘。

准确测定基础代谢率的方法很多,最精确的是“全身直接热量测定”,或叫直接卡路里测定。我们知道热量(卡路里)的定义是1克水升高1摄氏度所需要的热量是1千卡,那么全身直接热量测定就是真的测一个人在一个封闭的空间里所产生的全部热量,如下图所示,一个封闭的房间,有水从房间里管道流过,水温的升高就是这个人所产生的热量,可以是休息时的基础代谢率,也可以是各种活动所产生的热量,尽管这是最直接准确的方法,但很难推广,只有一些科研机构有这样的装置。

另外一个应用很广的办法叫“间接卡路里测定”,这个方法只测定单位时间内个体的耗氧量(VO2)和二氧化碳生成量(VCO2),这个是基于物理学的HESS法则,即氧消耗的同时伴随二氧化碳的产生和热量的生成。基于VO2和VCO2的测定,我们可以计算呼吸熵(respiratory quotient,RQ), RQ = VCO2 / VO2,RQ的生理意义是这样的,RQ接近0.7,说明机体以氧化脂肪为主,RQ接近1.0,肌体则以氧化碳水化合物或葡萄糖为主,氧化蛋白质的RQ是0.8,RQ0.85说明三种主要能量物质的氧化是混合的,酒精是0.66 。

基于VO2和VCO2的测定,我们可以比较准确地计算出基础代谢率,REE = [3.9 (VO2) + 1.1 (VCO2)] 1.44 。



问题又来了,测定VO2和VCO2是需要特殊设备的,还需要收集测试人的呼入和呼出的气体,人要么住在一个完全封闭的小房间里,进出房间的空气都要测定,要么带一个类似宇航员一样的大面罩,面罩连一个管子,管子连一个大机器,这个方法还仅仅用于科研机构,很难在临床推广。

于是有人想了一个简单的办法,只测VO2行不行?原理是每消耗1毫升氧气可以产生4.813千卡的热量,所以测定休息状态单位时间的氧气消耗量就能间接地测定出代谢所消耗的热量。

美国KORR医疗仪器公司就开发了这样一个设备,只需要10分钟时间,测试者通过一个管道呼吸,机器就能准确地测出10分钟所消耗的氧气量,从而计算出基础代谢率。测试的时候需要空腹至少4小时,休息大约30分钟,测试环境的温度控制到22到26度之间,安静,保持心情平静,测试前不能喝茶或咖啡。

除了这些需要仪器进行的精准测定外,人们还开发出很多计算公式,通过身高、体重、年龄、性别等参数直接算出一个大概的基础代谢率,最著名的就是Harris-Benedict公式:

男性: RMR = (66.5 + 13.8 X 体重公斤) + (5.0 X 身高厘米) – (6.8 X 年龄岁)

女性: RMR = (665.1 + 9.6 X 体重公斤) + (1.8 X 身高厘米) – (4.7 X 年龄岁)

这个公式算出的结果只是一个大概的参考值,与检测值之间的偏差大约在10%到30%之间。

另外一个比较著名的是Cunningham公式:

REE (kcal/d) = 22 x FFM(kg) + 500,FFM是人体的肌肉总量,需要体脂分析仪的帮助。

通过基础代谢率的测定和计算,我们可以看出体重管理是一项非常精细的工作,是个“细活”,需要精准地计算热量摄入与消耗,只有当消耗大于摄入的时候,就是的热量的负平衡才能达到减肥的目的。

减肥的时候仅仅节食是不好的,必须要做肌肉锻炼,锻炼的目的是维持一个比较高的基础代谢率,这样不仅减肥更容易成功,减下来的体重也更容易维持。

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