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    能量代谢测量技术在运动与健康研究中的应用

    发布时间: 2020-03-02  点击次数: 616次

        无论是动物或人类,各种运动是保持个体新陈代谢过程持续的重要条件之一。大量的研究报道,科学的运动不仅可以维持机体能量平衡,更与个体健康及寿命长短密切相关。多数动物和人体通过能量代谢产热维持体温,并通过各种行为调节使自己处于舒适的健康状态。

    动物运动以获得复杂的生存技能            人体运动促进能量平衡和健康

        由易科泰生态技术公司提供的SSI创新型能量代谢测量技术主要由呼吸面罩或代谢舱、气流发生与控制单元、气体分析单元、视频行为监测单元、Thermal-RGB双光红外热成像单元、数据采集与分析单元、可备选穿戴式传感器及荧光光纤血氧检测单元等组成,广泛用于运动生理学、运动医学、运动经济学,围产营养学、营养与代谢研究、军事医学研究等,不仅发表了大量的Nature和Science等论文,更有助于解决与能量代谢有关的健康问题,未来可大范围布局于社区科学指导健身活动。

    典型应用一

        英国曼彻斯特大学生物科学学院,医学与健康学院等科研人员于2018年在Nature杂志发表“Energy allocation and behaviour in the growing broiler chicken”一文,文中实验使用SSI动物代谢舱研究肉鸡生长的发育阶段、运动活动和能量方面之间的相互作用,为未来生产更健康的食用肉鸡和提高食品安全的生产标准战略提供信息。类似的研究,美国USGS生物学家于2018年在Science杂志发表使用SSI代谢舱研究北极熊食用高能量、高脂肪动物源性食物的能量消耗机制。

     

     

        上图Fig2显示静息姿势影响静息代谢率RMR大小。实心圆圈为坐着的RMR;空心圆圈为站着的RMR。每个标记表示一个试验的平均数据,在该试验中,肉鸡表现出静坐状态(实线:y=1.287x0.770;P<0.001)和站立姿势(虚线:y=1.367x0.873;P<0.001)。

    典型应用二

        加拿大渥太华大学健康科学学院科研人员于2019年在Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism 杂志发表“Greater energy demand of exercise during pregnancy does not impact mechanical efficiency”一文,文中使用SSI便携面罩式式能量代谢系统测量孕妇在静息和不同运动强度下的能量代谢,并研究孕妇的能量投入、活动体能和机械行为效率。

    不同活动方式的能量代谢测量

        上图左为对照个体、孕早期、孕中期、孕后期的静息能量消耗比较,上图右对照个体、孕早期、孕中期、孕后期个体在21分钟标准运动任务后的活动能量消耗情况。*表明结果有显著性差异。

    典型应用三

        澳大利亚UOW大学Anthony D. Okely教授已经使用SSI代谢舱超过10多年了。该代谢舱应用包括肥胖、饮食、运动、棕色脂肪组织、糖尿病、生长激素缺乏、怀孕等研究; 学龄前、儿童期和青少年成长,肌肉萎缩症、囊性纤维化、刀状细胞贫血等疾病的能量需求与分配。发表的学术论文详见后文参考文献:

     

    左图为代谢舱整体图                      右图为舱内场景

     

    上图为两个舱体的内部布局

     

    典型应用四

        美国科罗拉多大学使用SSI能量代谢舱也已经超过10多年了,性能优良、少维护。SSI主机分析系统支持达27.8立方米舱体,是目前上体积大的能量代谢舱。正露点时,系统各代谢参数准确度达97%-98.9%,负露点时,系统各代谢参数的准确度97.9%-100.1%。科罗拉多大学另外一套由西门子O2分析仪和瑞士ABB公司CO2分析仪等公司集成的人体代谢舱O2消耗结果是真实值的141%,导致EE偏离真实值135%,RQ仅为真实值的71%。

     

        科罗拉多大学安舒茨医学院、东科罗拉多州退伍军人事务老年研究、教育和临床中心、美国得克萨斯州A&M大学营养与食品科学系等单位研究人员利用该代谢舱于2019年在Nutrients杂志发表“The In Vivo Net Energy Content of Resistant Starch and Its Effect on Macronutrient Oxidation in Healthy Adults”一文, 结果表明,耐性淀粉 (RS)使脂肪氧化增加32%,碳水化合物氧化减少18%,蛋白质氧化或总能量消耗没有显著变化。

        需要说明的是,北京易科泰生态技术有限公司作为SSI能量代谢舱在中国的*家技术支持中心,提供专业度高、性价比高的创新型应用型技术方案,一方面服务中国的科研工作,另一方面以私立机构可承担的起的价格推动社区能量代谢舱人体代谢健康检测应用推广服务。详细技术方案咨询北京易科泰生态技术有限公司。

     

    参考文献及资料(仅列出部分代表性文献)

    • Denize K M, Akbari P, da Silva D F, et al. Greater energy demand of exercise during pregnancy does not impact mechanical efficiency[J]. Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, 2019 (ja).
    • Downing K L, Janssen X, Cliff D P, et al. Energy expenditure associated with posture transitions in preschool children[J]. PloS one, 2019, 14(4).
    • Giles E D, Brown I L, MacLean P S, et al. The In Vivo Net Energy Content of Resistant Starch and Its Effect on Macronutrient Oxidation in Healthy Adults[J]. Nutrients, 2019, 11(10): 2484.
    • Pagano A M, Durner G M, Rode K D, et al. High-energy, high-fat lifestyle challenges an Arctic apex predator, the polar bear[J]. Science, 2018, 359(6375): 568-572.
    • Perl D P, Daoud A I, Lieberman D E. Effects of footwear and strike type on running economy[J]. Medicine & Science in Sports & Exercise, 2012, 44(7): 1335-1343.
    • Reilly J J, Janssen X, Cliff D P, et al. Appropriateness of the definition of ‘sedentary’in young children: Whole-room calorimetry study[J]. Journal of science and medicine in sport, 2015, 18(5): 565-568.
    • Tickle P G, Hutchinson J R, Codd J R. Energy allocation and behaviour in the growing broiler chicken[J]. Scientific reports, 2018, 8(1): 1-13.