Begriffsdefinitionen

Nachfolgend werden ausgewählte Begriffe des Energieumsatzes, der Spirometrie, der Kalorimetrie und des Metabolismus behandelt.

Energieumsatz
Als Energieumsatz wird die Menge an Energie bezeichnet, die der Körper in Wärme umwandelt. Der Energieumsatz ist keine feste, sondern eine vitale Kenngröße und findet seine Abhängigkeit in den Parametern Ernährungszustand, Ernährung, Alter, Geschlecht, Genotyp, körperlicher Aktivität sowie Fitness und Gesundheitszustand. Als standardisierte Einheiten des Energieumsatzes haben sich Kilokalorie (kcal) und Kilojoule (kj) etabliert.
1 Joule (J) = 1 Newtonmeter (Nm) = 1 Wattsekunde (Ws)
4184 J = 4,184 kj = 1 kcal


Des Weiteren setzt sich der tägliche oder auch 24-h-Energieumsatz aus den Summanden Ruheenergieumsatz (resting metabolic rate, RMR), arbeitsinduzierte Thermogenese (activity energy expenditure) und nahrungsinduzierte Thermogenese (diet-induced thermogenesis) zusammen. Der Ruheenergieumsatz ersetzt heute den sog. Grundumsatz, da die ursprünglich für die Messung des Grundumsatzes vorgeschriebenen Messbedingungen in der Praxis meistens nicht eingehalten werden können.
Der Grundumsatz (basal metabolic rate, BMR) entspricht den hohen Standardmessbedingungen wie unbekleidet, morgens direkt nach dem Aufstehen, nüchtern (mind. 12 Stunden keine Nahrungsaufnahme), ruhig, entspannt liegend, bei thermoneutraler Umgebungstemperatur (27 – 32°C) gemessen zu werden.

Der Ruheenergieumsatz (RMR) bezeichnet den Umsatz bei geistiger und körperlicher Ruhe und liegt um ca. 10-15% über dem des BMR. Weiterhin soll drei bis vier Stunden vor der Messung keine Nahrung aufgenommen werden, sodass die nahrungsinduzierte Thermogenese keinen Einfluss auf das Ergebnis nimmt. Die nahrungsinduzierte Thermogenese gibt den Anteil des Energieumsatzes an, der für die Verdauungs-, Resorptions- und Speicherarbeit aufgewendet werden muss.


Abgrenzung zwischen Spirometrie, Spiroergometrie und Atemgasanalyse

Das Ziel der Spirometrie ist die Erfassung des respiratorischen Gasstoffwechsels und der Lungenvolumina bei einer kontinuierlichen Aufzeichnung.
In der Sportwissenschaft wird das Fachwort Spirometrie oftmals synonym mit dem der Spiroergometrie (Synonym: Spiroergographie, Ergospirographie, Ergospirometrie) in Verbindung gebracht. Dabei sind diese beiden Begriffe aus sportmedizinischer und diagnostischer Sicht unterschiedliche Methoden der Atemmessung. Spiro- steht für Atmung, ergo- steht für Arbeit und metrie steht für Messung. Nach dieser Aufschlüsselung lässt sich Spirometrie von Spiroergometrie durch den Arbeitscharakter, der durch den Probanden geleistet werden muss, abgrenzen.

Moderne, rechnergestützte Spirometersysteme messen neben Atemmechanik und den ventilatorisch mobilisierbaren Atemvolumina auch die Werte des Gasaustausches, wie VO2 und CO2. Die Beurteilung der Ausdauerleistungsfähigkeit, durch das objektive Beurteilungskriterium der maximalen Sauerstoffaufnahme (VO2max), kann nur durch die Spiroergometrie erreicht werden.


Kalorimetrie
Die Kalorimetrie ist eine Methode zur Messung des Energieumsatzes. Diese kann beim Menschen direkt (wärmeanalytisch) wie auch indirekt (gasanalytisch) durchgeführt werden.

Die direkte Kalorimetrie (direct calorimetry) misst die Wärmeabgabe des Körpers und repräsentiert die wissenschaftliche Referenzmethode und somit die gültigste Methode zur Messung des Energieumsatzes.

Dieses Verfahren ist technisch äußerst schwierig und außerdem sehr unflexibel und die Kosten für ein direktes Kalorimeter belaufen sich auf ca. 1 Mio. Euro.

Mit der indirekten Kaloriemetrie werden die Basisgrößen VO2 und VCO2 gemessen und anschließend aus den Messwerten der Energieumsatz berechnet.

Metabolismus
Unter dem Begriff des Metabolismus (syn. Stoffwechsels) steht die Gesamtheit der chemischen Reaktionen im Organismus. Die wesentlichen metabolischen Reaktionen werden durch die körpereigenen Enzyme ermöglicht. Enzyme sind „hochmolekulare Eiweißverbindungen, die jeweils bestimmte chemische Reaktionen katalysieren.

Dabei kann die Energiestoffwechsellage anabol oder katabol sein. Bei der anabolen Energiestoffwechsellage wird die aufgenommene Energie für die Herstellung organischer Moleküle verwendet (Aufbaustoffwechsel). Die katabole Energiestoffwechsellage bedeutet, dass energiereiche Moleküle zur Leistung von Arbeit oder letztendlich zur Erzeugung von Wärme abgebaut werden (Abbaustoffwechsel).

Energie wird für folgende Vorgänge benötigt:
- Grundfunktionen zur Lebenserhaltung
- Wachstum
- Dynamische und statische Arbeit
- Thermoregulation bzw. Aufrechterhaltung der Körpertemperatur







 

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