Dr hab. inż., lek. med. Dariusz Włodarek

Dr hab. inż. Ewa Lange

Dr hab. inż. Lucyna Kozłowska

Dr inż. Dominika Głąbska

Dietoterapia

© Copyright by Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 2014

Wszystkie prawa zastrzeżone.

Przedruk i reprodukcja w jakiejkolwiek postaci całości bądź części książki bez pisemnej zgody wydawcy są zabronione.

Wydawca: Anna Plewa

Redaktor prowadzący: Barbara Nowak-Pacholczak

Redaktor merytoryczny: Dorota Kassjanowicz

Producent: Magdalena Preder

Projekt okładki i stron tytułowych: Lidia Michalak-Mirońska

Ilustracja na okładce: Agencja Fotograficzna Fotolia

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2014 r. (wyd. I) Warszawa 2014

ISBN 978-83-200-4838-4 (ePub)

ISBN 978-83-200-4839-1 (Mobi)

Wydawnictwo Lekarskie PZWL

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 695-43-21; infolinia: 801-142-080

www.pzwl.pl

Księgarnia wysyłkowa:

tel. 22 695-44-80

e-mail: wysylkowa@pzwl.pl

Skład wersji elektronicznej:

Virtualo Sp. z o.o.

Spis treści

- Autorzy

- Przedmowa

- 1. Zapotrzebowanie energetyczne organizmu człowieka – Ewa Lange

- 1.1. Zapasy energii w organizmie

- 1.2. Całkowite dobowe wydatki energetyczne organizmu

- 1.3. Bilans energii

- 1.4. Aktywność fizyczna

- 1.5. Obliczanie wartości wydatków energetycznych

- 1.6. Ustalanie zapotrzebowania na energię

Autorzy

Katedra Dietetyki, Wydział Nauk o Żywieniu Człowieka i Konsumpcji, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Dr hab. inż., lek. med. Dariusz Włodarek

Dr hab. inż. Ewa Lange

Dr hab. inż. Lucyna Kozłowska

Dr inż. Dominika Głąbska

Przedmowa

Dietetyka jest dynamicznie rozwijającą się dziedziną wiedzy, która ma charakter interdyscyplinarny i łączy zagadnienia z zakresu nauk medycznych i rolniczych, w tym przede wszystkim dotyczące żywienia człowieka. Prawidłowe żywienie osób chorych jest istotnym elementem terapii wielu schorzeń. Już w starożytności zwracano uwagę na wpływ sposobu żywienia na utrzymanie zdrowia oraz rozwój i przebieg chorób. Przez stulecia sięgano po różnego rodzaju diety, których celem było złagodzenie objawów chorobowych oraz powrót do zdrowia. Jednak zasady ich doboru wynikały z ogólnych obserwacji i przekonań osób je stosujących, a nie były udowodniona rzetelnymi badaniami naukowymi. W ostatnich dziesięcioleciach nastąpił gwałtowny rozwój badań dotyczących żywienia oraz wpływu składników pokarmowych na organizm człowieka zdrowego i chorego. Pozwoliło to na sformułowanie zaleceń dietetycznych, których skuteczność w terapii schorzeń jest udowodniona badaniami naukowymi. Jednocześnie odstąpiono od wielu zaleceń, które rekomendowano w latach wcześniejszych, ponieważ ich przydatność w procesie leczenia okazała się niewielka lub stwierdzono, że nie mają one istotnego wpływu na przebieg choroby.

W niniejszej książce staraliśmy się przedstawić aktualny stan wiedzy dotyczącej zapotrzebowania energetycznego, roli węglowodanów, białka, tłuszczów, witamin i składników mineralnych w żywieniu człowieka oraz ich znaczenie w terapii chorób. Ponadto opisaliśmy aktualnie rekomendowane zasady dietoterapii w takich schorzeniach, jak: otyłość, cukrzyca, dna moczanowa, choroby związane z rozwojem miażdżycy, nadciśnienie tętnicze, przewlekła choroba nerek, kamice układu moczowego, niedokrwistość, celiakia, fenyloketonuria, alergie pokarmowe, choroba refluksowa przełyku, choroba wrzodowa, zespół jelita drażliwego, przewlekłe zapalenie trzustki oraz wybrane choroby wątroby. W przypadku niektórych z nich zalecenia dietetyczne zmieniły się w niewielkim stopniu, jednak w innych wskazania dietoterapii w ostatnich latach istotnie zmodyfikowano.

Mamy nadzieję, że książka ta będzie stanowiła źródło praktycznej wiedzy dotyczącej dietoterapii i okaże się przydatna dla osób profesjonalnie zajmujących się dietetyką oraz wszystkich zainteresowanych tą tematyką.

1. Zapotrzebowanie energetyczne organizmu człowieka

Ewa Lange

1.1. Zapasy energii w organizmie

Energia gromadzona jest w organizmie w postaci triglicerydów i glikogenu w tkance tłuszczowej, wątrobie i mięśniach szkieletowych. Głównym jej źródłem są triglicerydy w tkance tłuszczowej. U dorosłej osoby o prawidłowej masie ciała każdy z ok. 35 bln adipocytów zawiera od 0,4 do 0,6 µg triglicerydów. Osoba ze znaczną otyłością może mieć nawet do czterech razy większą liczbę adipocytów i dwa razy większą zawartość tłuszczu.

Triglicerydy to dobre źródło energii, ponieważ są przechowywane wewnątrz adipocytów w postaci kropli tłuszczu, dostarczając w procesie ich utleniania 9,3 kcal/g. Glikogen gromadzi się w przestrzeni międzykomórkowej w postaci żelu, w którym 1 g połączony jest z 2,7 g wody, a z jego utleniania organizm uzyskuje 4,1 kcal/g. Równocześnie zawartość wody w beztłuszczowej masie ciała wynosi 73%, a w tkance tłuszczowej jedynie ok. 10–15%.

W organizmie dorosłego, zdrowego mężczyzny o prawidłowej masie ciała, wynoszącej ok. 70 kg, zgromadzone w wątrobie triglicerydy to mniej więcej 50 g (450 kcal), a zawartość glikogenu wynosi ok. 100 g (400 kcal). Równocześnie w mięśniach zgromadzonych jest ok. 320 g triglicerydów (3000 kcal) i 610 g glikogenu (2500 kcal), a w tkance tłuszczowej – ok. 13 kg triglicerydów (120 000 kcal). A zatem podstawowe źródło energii dla pracujących mięśni to zarówno zawarty w nich glikogen, jak i triglicerydy.

Nadmiar energii dostarczanej z dietą w odniesieniu do rzeczywistych całodobowych wydatków energetycznych organizmu prowadzi do gromadzenia triglicerydów w tkance tłuszczowej i nasilenia ich utleniania. Energetyczność diety większa, przykładowo, o 3500 kcal (np. o 350 kcal przez 10 dni) niż wydatki energetyczne organizmu spowoduje zwiększenie zawartości tkanki tłuszczowej w ciele średnio o ok. 0,45 kg.

1.2. Całkowite dobowe wydatki energetyczne organizmu

Na całkowite wydatki energetyczne organizmu w ciągu doby składają się:

■ podstawowa przemiana energetyczna;

■ termogeneza indukowana pożywieniem;

■ wydatki energetyczne związane z aktywnością ruchową.

Podstawowe wydatki energetyczne związane są z prawidłowym funkcjonowaniem organizmu na poziomie komórkowym i z funkcją narządów, utrzymaniem stałej temperatury ciała oraz utrzymaniem w okresie postabsorpcyjnym istotnych dla metabolizmu organizmu procesów biochemicznych i one stanowią ok. 65–75% całkowitego wydatku energetycznego.

Termogeneza indukowana pożywieniem to ok. 5–10% całkowitych wydatków energetycznych, a wynikają one z procesów trawienia, absorpcji i podwyższonej aktywności układu współczulnego związanej ze zjedzeniem posiłku oraz magazynowaniem spożytych składników odżywczych.

Wydatki energetyczne powodowane aktywnością ruchową następują zarówno na skutek aktywności zamierzonej (np. aktywności codziennej, ćwiczeń, pracy fizycznej itp.), jak i niezamierzonej (np. „wiercenia się”) oraz spontanicznych skurczy mięśni i utrzymania odpowiedniej postawy ciała. U osób wykazujących małą codzienną aktywność wydatki energetyczne z nią związane stanowią ok. 15% wydatków całkowitych, natomiast zwiększenie aktywności fizycznej powoduje, że mogą się one zwiększyć dwukrotnie. Zależą jednak od jej intensywności i są najbardziej zmiennym składnikiem dobowych wydatków energetycznych. Podczas ćwiczeń aerobowych o dużej intensywności, takich jak bieg czy jazda na rowerze, wykorzystanie energii przez pracujące mięśnie może wzrosnąć nawet pięćdziesięciokrotnie, powodując zwiększenie całkowitych wydatków energetycznych o 15%.

Za wartość określającą podstawową przemianę materii (PPM), czyli podstawowe wydatki energetyczne, przyjmuje się wartość wyzwolonej przez organizm energii w określonym przedziale czasu (np. w ciągu doby) potrzebnej do podtrzymania wszystkich procesów życiowych u człowieka leżącego, po 12-godzinnej przerwie od ostatniego posiłku i aktywności fizycznej, w warunkach komfortu psychicznego i cieplnego (brak odczucia chłodu lub gorąca, czyli w temperaturze ok. 24°C dla osoby ubranej, co warunkuje niewielkie, ale zarazem konieczne straty ciepła).

Dla zdrowej osoby dorosłej podstawowe wydatki energetyczne organizmu wynoszą ok. 1 kcal/kg m.c./godz., czyli ok. 24 kcal/kg m.c./dobę.

Jeżeli pomiar wydatków energetycznych organizmu wykonuje się w warunkach innych niż określające podstawową przemianę materii, np. nie jest on przeprowadzany na czczo, uzyskane wyniki określa się jako spoczynkową przemianę materii (SPM). Spoczynkowe wydatki energetyczne są o ok. 10% większe niż określane w warunkach podstawowych.

Wielkość podstawowych i związanych z aktywnością fizyczną wydatków energetycznych zależy m.in. od masy i składu ciała. Jednak różne tkanki i narządy mają różne potrzeby energetyczne. Dla wątroby, przewodu pokarmowego, mózgu, nerek i serca są one największe, w przeliczeniu na jednostkę masy. U zdrowej, szczupłej, dorosłej osoby to ok. 75% podstawowych wydatków, mimo że narządy te to jedynie 10% masy ciała. Średnio 20% wydatków energetycznych związanych jest ze spoczynkowym zapotrzebowaniem na energię tkanki mięśniowej, która stanowi ok. 40% masy ciała. Natomiast wydatki energetyczne tkanki tłuszczowej to zaledwie 5% podstawowych wydatków energetycznych, a jej udział w ciele mieści się w granicach 20–30%.

Wartość podstawowych wydatków energetycznych organizmu zależy także od:

■ czynników genetycznych;

■ czynników hormonalnych (w tym głównie metabolizmu hormonów tarczycy);

■ płci;

■ przebytych bądź istniejących chorób;

■ przyjmowanych leków (np. glikokortykoidów lub innych leków hormonalnych);

■ stanu odżywienia;

■ typu charakteru, stanu psychiki.

Nie wszyscy ludzie o takiej samej masie ciała i jednakowej wysokości cechują się tym samym poziomem wydatków energetycznych w spoczynku. Wartość podstawowej przemiany materii może się wahać w granicach 28–42 kcal/m^2 p.c./godz. u osób w wieku 20–40 lat.

W okresie rozwoju organizmu wartość PPM się zwiększa. Dla dzieci i młodzieży w okresie wzrostu może się ona zbliżać nawet do 70 kcal/m^2 p.c./godz. Koszt energetyczny wzrostu i rozwoju związany jest zarówno z potrzebami energetycznymi rozwijających się tkanek, jak i z tworzeniem zapasów energii. Szacuje się, że koszt, wynikający ze wzrostu niemowlęcia w pierwszych miesiącach życia, stanowi ok. 35% całkowitego zapotrzebowania energetycznego. Udział energii związanej z rozwojem jego organizmu zmniejsza się pod koniec 1. roku życia do ok. 5%, a po ukończeniu 2. roku życia, aż do zakończenia wzrastania, pozostaje na poziomie 1–2% całkowitych wydatków energetycznych.

Okres ciąży, poprzez wzrost i rozwój płodu oraz łożyska, rozrost macicy i gruczołów mlecznych oraz zmiany metabolizmu powoduje zwiększenie nie tylko wydatków energetycznych związanych z podstawową przemianą materii, ale i z wykonywaną aktywnością fizyczną. Natomiast produkcja pokarmu naturalnego i zapewnienie jego właściwej wartości odżywczej prowadzi do wzrostu zapotrzebowania energetycznego kobiety karmiącej, które częściowo pokrywane jest z zapasów tłuszczu zgromadzonych w czasie ciąży.

Po ukończeniu 40. roku życia przemiana materii ulega systematycznemu, choć powolnemu, obniżaniu. Kobiety mają mniejsze niż mężczyźni podstawowe wydatki energetyczne, a dalszemu obniżeniu ulegają one po menopauzie. U osób starszych maleje udział beztłuszczowej masy ciała, co ogranicza też podstawowe wydatki energetyczne. Masa ciała zmniejsza się średnio o 10% między 25. a 60. rokiem życia, o następne 10% między 60. a 75., a następnie o 20–25% między 75. a 90.

Całkowite wydatki energetyczne są średnio o 11% większe u mężczyzn niż u kobiet, co związane jest głównie z masą, ale i składem ciała (mniejszą zawartością tłuszczu i większą zawartością mięśni).

Podczas snu PPM zmniejsza się o ok. 10%, natomiast nikotyna i kofeina, nasilając termogenezę, podwyższają wydatek energetyczny (wypalenie 20 papierosów w ciągu 24 godz. zwiększa go średnio o 200 kcal). Masa ciała osób przerywających palenie, niestosujących równocześnie odpowiednio zaplanowanej diety, zwiększa się zwykle o 10 kg w ciągu roku.

1.3. Bilans energii

Wydatek energetyczny wyrażany jest w kilokaloriach (kcal) lub według układu SI w kilodżulach (kJ) bądź megadżulach (MJ). Jedna kcal określa taką ilość ciepła, jaka potrzebna jest, by pod ciśnieniem 1 at ogrzać 1 l wody o 1°C, z 14,5 do 15,5°C.

Dżul (J) to jednostka pracy, a 1 J to praca wykonana z siłą 1 niutona (N), przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o 1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły.

1000 kcal = 4184 kJ = 4,184 MJ

1 MJ = 1000 kJ = 239 kcal

Wartość energetyczną spożywanej żywności określa się natomiast poprzez ilość energii wykorzystanej z pożywienia i tzw. fizjologiczne współczynniki energetyczne (współczynniki Atwatera) zakładające, że:

■ 1 g białka dostarcza 4 kcal;

■ 1 g węglowodanów przyswajalnych – 4 kcal;

■ 1 g tłuszczu – 9 kcal;

■ 1 g etanolu – 7 kcal;

■ 1 g błonnika pokarmowego – 2 kcal;

■ 1 g monosacharydów – 3,75 kcal;

■ 1 g kwasów organicznych – 3 kcal;

■ 1g polioli (alkoholi wielowodorotlenowych) – 2,4 kcal.

Podczas przemian związanych z wykorzystywaniem w organizmie energii dostarczonej ze składnikami odżywczymi energia chemiczna w nich zawarta zostaje zamieniona na energię wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych, głównie w cząsteczkach adenozynotrifosforanu (ATP), którą organizm wykorzystuje następnie zgodnie ze swoimi potrzebami do pracy mięśni, biosyntezy składników ciała, transportu przez błony biologiczne itp. Wydatkowanie energii jest natomiast związane z wydzielaniem równoważnej jej ilości ciepła oraz określoną ilością pobranego tlenu i wydalonego dwutlenku węgla i azotu mocznikowego.

Bilans energii, wyrażony jako różnica energii dostarczonej z pożywieniem w odniesieniu do energii wydatkowanej, musi być dostosowany do okresu życia człowieka, zapewniając odpowiedni wzrost i dojrzewanie w okresie dzieciństwa, ale i zapobiegając znacznym zmianom składu ciała w późniejszym okresie życia. Nawet niewielkie, ale powtarzające się zaburzenia bilansu energetycznego mogą powodować znaczące zmiany w składzie ciała, szczególnie dotyczące zawartości tłuszczowej.

Jeżeli założymy, że przeciętna energetyczność diety dorosłego mieszkańca krajów uprzemysłowionych wynosi ok. 900 tys. kcal/rok, to nawet niewielki dodatni bilans energetyczny rzędu 0,5% (12 kcal/dobę), spowoduje zwiększenie masy tkanki tłuszczowej w ciągu roku o 0,6 kg. Wartość energetyczna diety większa o 5% od zapotrzebowania (120 kcal/dobę) przyczyni się przez ten czas do wzrostu masy tkanki tłuszczowej aż o 6 kg.

Oczywiście przedstawione wyliczenie jest tylko teoretycznym oszacowaniem możliwych zmian składu ciała i w rzeczywistości zmiany wynikające z dodatniego bilansu energii z powodu zdolności adaptacyjnych organizmu mogą być inne niż wynika z przedstawionych zależności.

1.4. Aktywność fizyczna

Aktywność fizyczna jest definiowana jako ruch ciała związany z mięśniami szkieletowymi, wymagający w tym celu dostarczenia energii. Ćwiczenia fizyczne to zespół zachowań wynikający z celowo zaplanowanej aktywności fizycznej, zwykle powtarzanej, mającej poprawić sprawność i wydolność mięśni oraz układu sercowo-naczyniowego. Intensywność aktywności fizycznej i wykonywanych ćwiczeń zależy od indywidualnej sprawności i wydolności.

Aktywność fizyczna stanowiąca przeciętnie 15–30% całkowitego wydatku energetycznego oznacza dla osoby prowadzącej siedzący tryb życia wielkość zaledwie 300–500 kcal/dobę. Osoba ciężko pracująca czy trenująca wyczynowo może wydatkować w tym zakresie nawet kilka tysięcy kcal w ciągu dnia. Dodatkowo koszt energetyczny umiarkowanego wysiłku fizycznego wydaje się zmniejszony u niektórych osób otyłych, co bywa związane z ograniczeniem ich ruchomości i wydolności.

Osoby z otyłością androidalną lub z wysokim poziomem testosteronu mają także większy udział w tkance mięśniowej szybko kurczących się włókien typu II. Charakteryzują się one dużą siłą i szybkością skurczu, a wykorzystywane są w wysiłkach typu siłowego, podczas których potrzebne są w krótkim czasie duże ilości energii, dlatego mają małą zdolność wykorzystywania tłuszczu jako jej źródła, co powoduje mniejszą zdolność spalania tłuszczów w czasie wysiłku. Włókna mięśniowe szybko kurczące się są dodatkowo mało wrażliwe na insulinę.

Włókna mięśniowe typu I natomiast mają zdolność do długiej pracy, wykorzystywane są przy wysiłkach wytrzymałościowych, długotrwałych. Charakteryzuje je ponadto większa zdolność zużywania tłuszczów w celach energetycznych, dlatego długotrwały, systematyczny, ale nie bardzo duży wysiłek (ćwiczenia gimnastyczne, marsz, pływanie, jazda na rowerze itp.) powinny być zalecane, obok terapii dietetycznej, w leczeniu otyłości.

Do określenia intensywności aktywności fizycznej stosuje się równoważnik metaboliczny (MET) (Metabolic Equivalent of Task) określający wielokrotność wydatków energetycznych związanych z pracą, jaką wykonują mięśnie w porównaniu ze spoczynkowymi wydatkami energetycznymi, dla których przyjęto wartość 1 MET.

1 MET stanowi ekwiwalent pracy odpowiadającej zużyciu 3,5 ml tlenu na 1 kg masy ciała w czasie 1 min, którą szacuje się na 1 kcal/kg m.c./godz., co odpowiada 0,0175 kcal/kg m.c./min (np. 1,2 kcal/min dla mężczyzny ważącego 70 kg lub 1,0 kcal/min dla kobiety ważącej 57 kg).

Aktywność fizyczna o średniej intensywności oznacza od trzech do sześciu razy większe wydatkowanie energii (3–6 MET), a aktywność o dużej intensywności zwiększa je ponad sześciokrotnie (> 6 MET) w porównaniu z natężeniem przemiany materii w spoczynku.

Tabela 1.1

Wydatki energetyczne związane z przykładową aktywnością fizyczną

Aktywność fizyczna

MET 1

Leżenie (spokojne)

1,0

Jazda samochodem

1,0

Lekka praca wykonywana na siedząco

1,5

Gra na pianinie

2,3

Golf

2,5

Spacer (3,2 km/h)

2,5

Poruszanie się komunikacją miejską

2,5

Spokojny taniec

2,9

Siatkówka (gra rekreacyjna)

2,9

Prace domowe

3,5

Mycie podłogi

3,5

Jazda na rowerze (rekreacyjnie)

3,5

Uprawianie ogródka (bez podnoszenia)

4,4

Spokojne pływanie

4,5

Marsz (6,4 km/h)

4,5

Koszenie trawnika

4,5

Rąbanie drewna

4,9

Tenis (debel)

5,0

Jazda na łyżwach

5,5

Szybka jazda na rowerze

5,7

Aerobik

6,0

Chodzenie po górach (bez obciążenia)

6,9

Szybkie pływanie

7,0

Szybki marsz (8 km/h)

8,0

Jogging

10,2

1 Wydatek energetyczny = MET × 0,0175 kcal/kg m.c./min + 0,10% na dodatkowe powysiłkowe zużycie tlenu.

Źródło: Food and Nutrition Board, USA, 2005.

Tabela 1.2

Podział aktywności fizycznej osób dorosłych w zależności od jej intensywności

Średnia aktywność fizyczna

3,0–6,0 MET (3,5–7 kcal/min)

Duża aktywność fizyczna

> 6,0 MET (> 7 kcal/min) 1

Spacer, marsz średnim lub dynamicznym krokiem (4,8–7,2 km/h)

Wchodzenie po schodach lub schodzenie z gór

Marsz lub chód szybkim krokiem, np. nordic walking (> 8 km/h), jogging lub bieg

Wchodzenie pod górę lub wspinaczka górska

Jazda na rowerze po płaskim lub lekko pofałdowanym terenie (8–14,5 km/h)

Jazda na rowerze stacjonarnym ze średnim natężeniem

Szybka jazda na rowerze (> 16,1 km/h) lub po silnie pofałdowanym terenie

Jazda na rowerze stacjonarnym z dużym natężeniem

Aerobic w wodzie

Step aerobic, prowadzenie zajęć aerobiku

Joga, gimnastyka o małym lub średnim natężeniu

Skoki na trampolinie

Ćwiczenia o średniej intensywności, z wykorzystaniem urządzeń naśladujących wioślarstwo

Karate, judo, tae kwon do, jujitsu

Skoki na linie (jumping rope)

Ćwiczenia o dużej intensywności, z wykorzystaniem urządzeń naśladujących wioślarstwo

Ćwiczenia z hantlami, ciężarkami

Ćwiczenia siłowe na urządzeniach budujących i usprawniających mięśnie

Boks – ćwiczenia z workiem

Boks – ćwiczenia w ringu, walki

Zapasy

Taniec klasyczny, nowoczesny, balet

Dynamiczny, energiczny taniec

Tenis stołowy, tenis ziemny – debel

Golf

Tenis ziemny – singiel

Softball, koszykówka – rzuty do kosza, krykiet, łucznictwo, badminton, szermierka

Większość zespołowych sportów wyczynowych: piłka nożna, koszykówka, rugby, hokej, piłka ręczna, squash

Siatkówka

Siatkówka plażowa

Rekreacyjna jazda na łyżwach (< 14,5 km/h)

Jazda na łyżwach, w tym łyżwiarstwo szybkie, saneczkarstwo

Pływanie rekreacyjne, wolne lub o średnim natężeniu

Narty wodne, surfing

Nurkowanie z platformą lub na małych głębokościach

Ratownictwo wodne

Pływanie o dużym natężeniu, wyczynowe

Koszykówka wodna

Nurkowanie z aparatem tlenowym

Kajakarstwo, wioślarstwo rekreacyjne (< 6,4 km/h)

Żeglarstwo

Kajakarstwo, wioślarstwo wyczynowe (< 6,4 km/h)

Kajakarstwo górskie

Jazda konna (wierzchem)

Jazda konna – wyścigi, skoki, gra w polo

Ćwiczenia w ramach zajęć wychowania fizycznego, gry podwórkowe (np. gra w klasy, dwa ognie itp.)

Jazda na deskorolce, spokojna jazda na wrotkach

Bieg

Skoki na skakance

Szybka jazda na wrotkach

Grabienie, wyrywanie chwastów, powolne kopanie, okopywanie

Sadzenie drzew, przycinanie drzew i krzewów, układanie drewna

Koszenie trawy kosiarką

Szybkie i intensywne kopanie lub noszenie ciężkiego ładunku, paczek itp.

Ścinanie drzew, rąbanie drewna

Koszenie trawy z wykorzystaniem ręcznych, bezsilnikowych narzędzi

Średnio intensywne prace domowe, np. mycie podłogi

Ciężkie prace domowe, np. przestawianie, przenoszenie przedmiotów, mebli

1 Dla starszych osób lub z zaburzeniami czynności motorycznych wartość graniczna wskazująca na dużą intensywność wykonywanej aktywności może być niższa.

Źródło: Ainsworth i wsp., 2011.

1.5. Obliczanie wartości wydatków energetycznych

Całkowite zapotrzebowanie energetyczne organizmu najczęściej określa się poprzez powiększenie wartości podstawowych wydatków energetycznych o określony poziom aktywności fizycznej (Physical Activity Levels – PAL).

W 2001 roku we wspólnym raporcie FAO/WHO/UNU zaproponowano teoretyczne współczynniki opisujące energetyczność codziennych aktywności w określonej jednostce czasu. Zalecenia FAO/WHO/UNU (2004) określają:

■ poziom aktywności dla osób mało aktywnych fizycznie jako PAL = 1,40 do 1,69;

■ dla osób aktywnych lub średnio aktywnych – PAL od 1,7 do 1,99;

■ przy intensywnym lub bardzo intensywnym trybie życia – PAL od 2,0 do 2,4.

Dla osób leżących bez ruchu przyjmuje się poziom aktywności fizycznej PAL = 1,1, zapewniający jedynie przeżycie i niewystarczający do utrzymania dobrego stanu zdrowia, natomiast poziom aktywności w czasie snu szacuje się na ok. 0,95.

U osób prowadzących siedzący tryb życia, nieuprawiających dodatkowych ćwiczeń fizycznych, średnie wartości PAL wynoszą 1,21–1,27, natomiast u stosujących jednocześnie niewielką, niezbyt intensywną aktywność przyjmuje się wartości PAL w granicach 1,4–1,5. Dla osób wykonujących pracę, której towarzyszy dodatkowa aktywność fizyczna, PAL = 1,6–1,7, a przy pracy wymagającej stania – 1,8–1,9.

Tabela 1.3

Klasyfikacja poziomów aktywności fizycznej – PAL

Tryb życia

Poziom aktywności fizycznej – PAL

osoby > 10. roku życia

dzieci < 10. roku życia

Mało aktywny

1,40–1,69

1,30–1,40^1

Umiarkowanie aktywny

1,70–1,99

1,40–1,65^2

Bardzo aktywny

2,00–2,40

1,80–1,95^1

1 Dzieci w wieku 6–10 lat.

2 Dzieci w wieku 1–10 lat.

Źródło: FAO/WHO/UNU Report, 2004.

Jeżeli przynajmniej pięć dni w tygodniu przez 30–60 min intensywnie się ćwiczy, wymaga to zwiększenia założonej wartości PAL o 0,3. Wykonywanie ciężkiej pracy fizycznej powoduje przyjęcie poziomu aktywności rzędu 2,0–2,4. Jej poziom u osób uprawiających sport wynosi od 2,0 do 3,5, i może być większy niż 2,4 u zawodowo trenujących. Jednak tak dużej intensywności ćwiczeń fizycznych nie da się utrzymać na stałym poziomie przez dłuższy czas (dotyczy ona czasu treningów i zawodów).

Tabela 1.4

Poziom aktywności fizycznej (PAL) dla wybranych czynności i ćwiczeń, w odniesieniu do podstawowych wydatków energetycznych osób dorosłych

Rodzaj aktywności fizycznej

Poziom aktywności fizycznej – PAL

(w odniesieniu do PPM/godz.)

mężczyźni

kobiety

Sen

1,0

1,0

Leżenie

1,2

1,2

Spokojne siedzenie

1,2

1,2

Praca biurowa

1,3

1,7

Wypoczynek w pozycji siedzącej (np. gra w karty)

1,4

2,1

Stanie bez wykonywania innych czynności

1,4

1,5

Praca stojąca

2,7

–1

Spacer

2,5

3,0

Marsz

3,2

3,4

Marsz z dużym obciążeniem

3,5

4

Wchodzenie pod górę

■ normalnym krokiem

■ szybkie

■ z dużym obciążeniem

5,7

7,5

6,7

4,6

6,6

6,0

Schodzenie z góry

■ powoli

■ normalnym krokiem

■ szybkie

2,8

3,1

3,6

2,3

3,0

3,4

Gotowanie

1,8

1,8

Lekkie sprzątanie

2,7

2,7

Zamiatanie

–1

3,0

Pranie ręczne

3,0

3,0

Prasowanie

–1

1,4

Zmywanie

–1

1,7

Mycie okien, pastowanie

3,7

3,7

Opieka nad dziećmi

–1

2,2

Prace związane z motoryzacją (naprawa)

3,6

–1

Prace przy taśmie produkcyjnej

3,1

2,7

Prace związane z elektrycznością

3,1

2,0

Prace związane z przemysłem chemicznym

3,5

2,9

Praca w laboratorium

2,0

–1

Prowadzenie ciężarówki

1,4

–1

Ciężkie prace budowlane

5,2

–1

Murowanie

3,3

–1

Prace stolarskie

3,2

–1

Malowanie i wykańczanie pomieszczeń

2,8

–1

Ręczne prace w gospodarstwie rolnym

6,8

5,0^2

Karmienie zwierząt

3,6

4,0

Pielenie

2,5–5

2,9

Ścinanie drzew

4,8

–1

Rabanie drewna

4,2

–1

Koszenie trawy – mechanicznie

4,7

5,0

Praca w kopalni

4,9–6,0

–1

Wypoczynek o małej intensywności (np. kręgle, golf, żeglowanie itp.)

2,2–4,4

2,1–4,2

Wypoczynek o średniej intensywności (np. taniec, pływanie, tenis itp.)

4,4–6,6

4,2–6,3

Wypoczynek o dużej intensywności (np. gra w piłkę, jogging, wioślarstwo itp.)

> 6,6

> 6,3

1 Brak danych dla mężczyzn lub kobiet.

2 Dla mężczyzn wymienione cięższe prace, np. praca widłami, dla kobiet lżejsze, np. zbieranie, przestawianie snopków zbóż.

Źródło: FAO/WHO/UNU Report, 1985.

Zalecenia World Health Organization (WHO) (2011) dotyczące codziennej aktywności fizycznej zakładają:

■ zaplanowanie dla dzieci i młodzieży w wieku od 5 do 17 lat przynajmniej 60 min dziennie aktywności fizycznej o średniej lub dużej intensywności, przede wszystkim ćwiczeń aerobowych, przy czym ćwiczenia o dużej intensywności, zwiększające siłę mięśni, należy wykonywać przynajmniej trzy razy w tygodniu;

■ zaplanowanie dla osób dorosłych tygodniowo minimum 150 min ćwiczeń aerobowych o średniej lub 75 min o dużej intensywności, a w celu uzyskania dodatkowych korzyści poprawy stanu zdrowia zaplanowanie minimum 300 min ćwiczeń aerobowych średnio intensywnych bądź 150 min ćwiczeń o dużej intensywności;

■ dla osób dorosłych wskazane jest zaplanowanie ćwiczeń powtarzanych przynajmniej dwa razy w tygodniu, angażujących wszystkie główne grupy mięśni i zwiększających ich siłę;

■ ćwiczenia aerobowe powinny trwać jednorazowo nie krócej niż 10 min;

■ dla osób powyżej 65. roku życia poleca się dostosowanie aktywności fizycznej do ich stanu zdrowia i włączenie ćwiczeń poprawiających utrzymanie równowagi i ogólnej sprawności.

W celu utrzymania stałej masy ciała, prawidłowego funkcjonowania układu krążenia i układu oddechowego oraz zachowania odpowiedniej wytrzymałości i sprawności należy zaplanować poziom aktywności fizycznej nie mniejszy niż PAL = 1,39, co oznacza przynajmniej 30 minut dziennie średnio intensywnej aktywności fizycznej (np. marszu z szybkością 6,4 km/godz.). Równocześnie jednak w celu utrzymania równowagi energetycznej i zachowania prawidłowej masy ciała, dla osób bez współistniejących schorzeń katabolicznych, zalecana jest co najmniej umiarkowana aktywność fizyczna, o PAL nie mniejszym niż 1,75 (WHO/FAO 2003).

1.6. Ustalanie zapotrzebowania na energię

Indywidualne zapotrzebowanie człowieka na energię określa taka wartość energetyczna diety, która pozwala na wykonywanie wszystkich codziennych czynności i zapewnia dobry stan zdrowia (lub zapobiega jego pogorszeniu) oraz utrzymanie stałej masy ciała, przy określonej aktywności fizycznej.

W przypadku niemowląt i dzieci oraz kobiet ciężarnych wartość energetyczna diety powinna uwzględniać także energię magazynowaną w tkankach, u kobiet karmiących – traconą w wydzielanym mleku, a w przypadku osób niedożywionych i/lub w stanie nasilonego katabolizmu – zwiększone straty bądź wyrównanie niedoborów składników energetycznych.

Zapotrzebowanie na energię grupy populacyjnej (Estimated Energy Requirement – EER) przedstawiane jest jako norma dzielona przez energię, będąca wartością średnią dobowego zapotrzebowania na nią osób zdrowych i prawidłowo odżywionych, o prawidłowej masie ciała i zdefiniowanej aktywności fizycznej z danej grupy populacyjnej, w określonym wieku, o określonej płci i masie ciała.

Średnie dobowe zapotrzebowanie na energię dla populacji Polski według norm żywienia przedstawiono w tabeli 1.5. W Polsce zaktualizowane w 2012 roku normy na energię proponują całkowite dobowe zapotrzebowanie energetyczne dla niemowląt (600 kcal w pierwszym półroczu życia i 700 kcal – w drugim) oraz dla dzieci i młodzieży, w tym dziewcząt i chłopców oraz kobiet i mężczyzn, o różnej masie ciała w zależności od proponowanego dla każdej z grup zróżnicowanego poziomu aktywności fizycznej (Jarosz i wsp., 2012). Dodatkowo normy te przewidują zwiększenie dobowego zapotrzebowania energetycznego dla kobiet o 360 kcal (1,5 MJ) w drugim trymestrze i 475 kcal (2 MJ) w trzecim oraz o 505 kcal (2,1 MJ) w czasie pierwszych 6 miesięcy laktacji.

Eksperci FAO/WHO i UNU w swoim raporcie z 2004 roku zaproponowali szacowanie podstawowych wydatków energetycznych na podstawie równań regresji uwzględniających płeć, wiek i masę ciała (tabela 1.6).

Tabela 1.5

Średnie zapotrzebowanie na energię dla populacji Polski w zależności od płci, wieku, masy ciała i aktywności fizycznej

Grupa populacyjna

Masa ciała 1

Średnie zapotrzebowanie na energię (kcal/dobę) 2

Aktywność fizyczna (PAL)

mała

umiarkowana

duża

Dzieci

1–3 lat

4–6 lat

7–9 lat

12 kg

19 kg

27 kg

1600 (1,35)

1000 (1,4)

1400 (1,5)

1800 (1,6)

2100 (1,85)

Chłopcy

10–12 lat

13–15 lat

16–18 lat

38 kg

53 kg

67 kg

2050 (1,50)

2600 (1,55)

2900 (1,60)

2400 (1,75)

3000 (1,80)

3400 (1,85)

2750 (2,00)

3500 (2,05)

3900 (2,15)

Dziewczęta

10–12 lat

13–15 lat

16–18 lat

37 kg

51 kg

56 kg

1800 (1,45)

2100 (1,50)

2150 (1,50)

2100 (1,70)

2450 (1,75)

2500 (1,75)

2400 (1,95)

2800 (2,00)

2900 (2,00)

Mężczyźni

19–30 lat

31–50 lat

51–65 lat

66–75 lat

> 75 lat

70 kg

70 kg

70 kg

70 kg

70 kg

2800 (1,6)

2700 (1,6)

2450 (1,6)

2250 (1,6)

2000 (1,6)

3050 (1,75)

2950 (1,75)

2700 (1,75)

2450 (1,75)

2200 (1,75)

3850 (2,2)

3700 (2,2)

3400 (2,2)

3100 (2,2)

3000 (2,2)

Kobiety

19–30 lat

31–50 lat

51–65 lat

66–75 lat

> 75 lat

60 kg

60 kg

60 kg

60 kg

60 kg

2200 (1,6)

2100 (1,6)

2000 (1,6)

1900 (1,6)

1850 (1,6)

2400 (1,75)

2300 (1,75)

2200 (1,75)

2100 (1,75)

2050 (1,75)

3050 (2,2)

2900 (2,2)

2800 (2,2)

2650 (2,2)

2600 (2,2)

1 Wartości referencyjne.

2 Estimated Energy Requirement – EER.

Źródło: Jarosz i wsp., 2012.

Tabela 1.6

Sposób obliczeń podstawowych dobowych wydatków energetycznych

Wiek

Kobiety (dziewczęta)

Mężczyźni (chłopcy)

< 3 lat

(0,249 × W) – 0,127

(0,244 × W) – 0,130

3–10 lat

(0,095 × W) – 2,110

(0,085 × W) – 2,033

10–18 lat

(0,074 × W) – 2,754

(0,056 × W) – 2,898

18–30 lat

(0,063 × W) – 2,896

(0,062 × W) – 2,036

30–60 lat

(0,048 × W) – 3,653

(0,034 × W) – 3,538

> 60 lat

(0,049 × W) – 2,459

(0,038 × W) – 2,755

W – masa ciała.

Źródło: FAO/WHO/UNU Report, 2004.

Podstawowe wydatki energetyczne zależą głównie od beztłuszczowej masy ciała. Chociaż u osób otyłych zarówno masa tkanki tłuszczowej, jak i beztłuszczowej jest większa niż u osób o prawidłowej wadze, to ta druga odpowiada jedynie w 25% za zwiększoną masę ciała. Stosowanie więc ogólnie przyjętych formuł szacujących spoczynkowe czy podstawowe wydatki energetyczne może ukazywać wartości odbiegające od rzeczywistych wydatków energetycznych w tej grupie osób (tab. 1.7).

Ponieważ normy żywienia zakładają średnie zapotrzebowanie na energię dla danej grupy populacyjnej, w tym osób zdrowych o prawidłowej masie ciała, to w dietoterapii, w ustalaniu wartości energetycznej diety dla ludzi chorych często stosuje się formuły stanowiące równania regresji określające podstawowe lub spoczynkowe wydatki energetyczne i odpowiednie współczynniki nie tylko związane z aktualną aktywnością fizyczną, lecz i stanem zdrowia chorego (tab. 1.8).

Dla większości osób hospitalizowanych lub chorych leżących przyjmuje się poziom aktywności fizycznej w przedziale od 1,2 do 1,3. W wielu stanach chorobowych, przebiegających z nasilonym katabolizmem (zwiększony stan zapalny, dalsze stadia rozwoju choroby nowotworowej), u osób we wstrząsie, po urazach, z oparzeniami, wydatki energetyczne znacznie rosną. Przyjmuje się, że na każdy stopień temperatury ciała powyżej 37°C oszacowaną wartość podstawowej przemiany materii należy zwiększyć o 10%. Podstawowe wydatki energetyczne wzrastają o 40% w przypadku poważnego urazu, w tym głowy, natomiast o 50 do 100% – w przypadku znacznego oparzenia ciała.

W celu szybkiego oszacowania całkowitych wydatków energetycznych stosuje się także uproszczone założenia przydatne do wyliczenia zapotrzebowania energetycznego wyrażonego na jednostkę masy ciała (tab. 1.9).

Tabela 1.7

Sposób szacowania całkowitych wydatków energetycznych w zależności od płci i wskaźnika BMI

Całkowite wydatki energetyczne (kcal/dobę)

Grupa osób

354 – (6,91 × A) + PA × (9,36 × w + 726 × H)

Kobiety ≥ 19. roku życia z BMI = 18,5–25 kg/m^2

448 – (7,95 × A) + PA × (11,4 × w + 619 × H)

Kobiety ≥ 19. roku życia z BMI ≥ 25 kg/m^2

662 – (9,53 × A) + PA × (15,91 × w + 539,6 × H)

Mężczyźni ≥ 19. roku życia z BMI = 18,5–25 kg/m^2

1086 – (10,1 × A) + PA × (13,7 × w + 416 × H)

Mężczyźni ≥ 19. roku życia z BMI ≥ 25 kg/m^2

W – masa ciała (kg); H – wzrost (m); a – wiek (lata);

PA = współczynnik aktywności fizycznej:

1) dla kobiet z prawidłową masą ciała PA = 1,0 przy siedzącym trybie życia, 1,12 dla małej aktywności fizycznej, 1,27 dla aktywnego trybu życia i 1,45 dla bardzo dużej aktywności fizycznej;

2) dla kobiet z nadwagą i otyłością PA = 1,0 przy siedzącym trybie życia, 1,16 dla małej aktywności fizycznej, 1,27 dla aktywnego trybu życia i 1,44 dla bardzo dużej aktywności fizycznej;

3) dla mężczyzn z prawidłową masą ciała PA = 1,0 przy siedzącym trybie życia, 1,11 dla małej aktywności fizycznej, 1,25 dla aktywnego trybu życia i 1,48 dla bardzo dużej aktywności fizycznej;

4) dla mężczyzn z nadwagą i otyłością PA = 1,0 przy siedzącym trybie życia, 1,12 dla małej aktywności fizycznej, 1,29 dla aktywnego trybu życia i 1,59 dla bardzo dużej aktywności fizycznej.

Źródło: Institute of Medicine, Food and Nutrition Bard, USA 2002/2005.

Tabela 1.8

Przykładowe wzory stosowane w szacowaniu podstawowych wydatków energetycznych

Podstawowe wydatki energetyczne (kcal/dobę)

Grupa osób

Piśmiennictwo

655 + (9,6 × W) + (1,8 × H) – (4,7 × A)

Dorosłe kobiety

Harris, Benedict, 1919

66 + (13,7 × W) + (5 × H) – (6,8 × A)

Dorośli mężczyźni

795 + (7,18 × W)

Dorosłe kobiety

Owen i wsp., 1986 i 1987^2

879 + (10,2 × W)

Dorośli mężczyźni

9,99 × w + 6,25 × H – 4,92 × a – 161

Dorosłe kobiety

Mifflin i wsp., 1990^1

9,99 × w + 6,25 × H – 4,92 × a + 5

Dorośli mężczyźni

629 – (11 × A) + (25 × W) – (609 × O)

Dorosłe osoby chore, oddychające samodzielnie

Ireton-Jones, Jones, 2002^2

1784 – (11 × A) + (5 × W) + + (239 × T) + (804 × B)

Dorosłe chore kobiety, oddychające z pomocą respiratora

1784 – (11 × A) + (5 × W) + + (239 × T) + (804 × B) + 244

Dorośli chorzy mężczyźni, oddychający z pomocą respiratora

W – masa ciała (kg); H – wzrost (cm); a – wiek (lata).

1 Równanie oszacowane dla spoczynkowych wydatków energetycznych.

2 Współistnienie: O – otyłości, B – oparzeń, T – urazu; jeżeli „tak” wstawiamy wartość = 1, jeżeli „nie” = 0.

Tabela 1.9

Uproszczone założenia szacowania całkowitego wydatków energetycznych dla osób dorosłych

Tryb życia lub stan zdrowia

Całkowite zapotrzebowanie energetyczne (kcal/kg m.c./dobę)

Osoby otyłe

21

Osoby o siedzącym trybie życia lub hospitalizowane

25–30

Osoby o średniej aktywności fizycznej (zwiększona codzienna aktywność + regularnie wykonujące ćwiczenia aerobowe)

30–35

Osoby o bardzo dużej aktywności fizycznej (wykonujące ciężką pracę fizyczną, sportowcy) lub z nasilonym katabolizmem – po urazach, oparzeniach^1

40

1 Dla osób sparaliżowanych czy w śpiączce farmakologicznej: ok. 20–25 kcal/kg m.c./dobę.

Źródło: Moore, 2008.

Piśmiennictwo

1. Ainsworth B.E., Haskell W.L., Leon A.S. i wsp.: Compendium of Physical Activities: a second update of codes and MET values. Med. Sci. Sports Exerc., 2011, 43: 1575–1581. 2. Harris J., Benedict F.: A biometric study of basal metabolism in man. Carnegie Institute of Washington, Publication No. 279. Washington D.C. 1919. 3. Haskell W., Lee I., Pate R., Powell K., Blair S., Macera C., Heath G., Thompson P., Bauman A.: Physical activity and public health: updated recommendation for adults from the American College of Sports Medicine and the American Heart Association. Circulation 2007, 28, 116: 1081–1093. 4. Institute of Medicine, Food and Nutrition Board USA: Dietary reference intakes for energy, carbohydrate, fiber, fat, fatty acids, cholesterol, protein, and amino acids. The National Academies Press, Washington D.C. 2002/2005. 5. Ireton-Jones C., Jones J.: Improved equations for predicting energy expenditure in patients: the Ireton-Jones equations. Nutr. Clin. Pract., 2002, 17: 29–31. 6. Jarosz M. (red.): Normy żywienia dla populacji polskiej – nowelizacja. PolHealth. Wyd. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2012. 7. Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation. Human Energy Requirements. Rome 2001. 8. Mifflin M., St Jeor S., Hill L., Scott B., Daugherty S., Koh Y.: A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals. Am. J. Clin. Nutr. 1990, 51: 241–247. 9. Moore M.: Nutritional assessment and care. 6th Edition. Elsevier Mosby, St. Louis 2008. 10. Owen O., Holup J., D’Alessio D., Craig E., Polansky M., Smalley K., Kavle E., Bushman M., Owen L., Mozzoli M., Kendrick Z., Boden G.: A reappraisal of the caloric requirements of men. Am. J. Clin. Nutr. 1987, 46: 875–885. 11. Owen O., Kavle E., Owen R., Polansky M., Caprio S., Mazzoli M., Kendrick Z., Bushman M., Boden G.: A reappraisal of caloric requirements in healthy women. Am. J. Clin. Nutr. 1986, 44: 1–19. 12. Report of a Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation: Energy and protein requirements. World Health Organization Technical Report Series 724. Geneva 1985. Reprinted 1987, 1991. 13. Report of a Joint FAO/WHO/UNU: Human energy requirements. FAO Food and Nutrition Paper No. 78 Rome 2004. 14. Report of a Joint WHO/FAO Expert Consultation: Diet, nutrition and the prevention of chronic diseases. Technical Report Series No. 916. Geneva 2003.