توازن الطاقة

في علم الأحياء ، يعتبر توازن الطاقة ، أو التحكم المتساوي في توازن الطاقة ، عملية بيولوجية تتضمن تنظيمًا متجانسًا منسقًا لتناول الطعام (تدفق الطاقة) وإنفاق الطاقة (تدفق الطاقة). ^{[1] [2] [3]} يلعب الدماغ البشري ، وخاصة منطقة ما تحت المهاد ، دورًا رئيسيًا في تنظيم توازن الطاقة وتوليد الشعور بالجوع من خلال دمج عدد من الإشارات البيوكيميائية التي تنقل المعلومات حول توازن الطاقة. ^{[2] [3] [4]} يتم تحويل خمسين بالمائة من الطاقة الناتجة عن استقلاب الجلوكوز على الفور إلى حرارة. ^[5]

في الولايات المتحدة ، يتم التعبير عن الطاقة البيولوجية باستخدام وحدة الطاقة كالوري برأس مال C (أي كيلو كالوري) ، والتي تساوي الطاقة اللازمة لزيادة درجة حرارة 1 كيلوجرام من الماء بمقدار 1 درجة مئوية (حوالي 4.18 كيلو جول ) . ^[6]

ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية على أنه لا يمكن إنشاء أو تدمير الطاقة. ولكن يمكن تحويل الطاقة من شكل إلى آخر. لذلك ، عندما يتم استهلاك سعرات حرارية من الطاقة الغذائية ، يحدث واحد من ثلاثة تأثيرات معينة داخل الجسم: يمكن تخزين جزء من هذه السعرات الحرارية على شكل دهون في الجسم ، أو دهون ثلاثية ، أو جليكوجين ، ثم يتم نقلها إلى الخلايا وتحويلها إلى طاقة كيميائية في شكل ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP - أنزيم ) أو المركبات ذات الصلة ، أو يتبدد كحرارة . ^{[1] [5] [7]}

يتم قياس استهلاك الطاقة بكمية السعرات الحرارية المستهلكة من الطعام والسوائل. ^[1] يتم تعديل مدخول الطاقة عن طريق الجوع ، والذي يتم تنظيمه بشكل أساسي عن طريق منطقة ما تحت المهاد ، ^[1] والاختيار ، والذي يتم تحديده من خلال مجموعات هياكل الدماغ المسؤولة عن التحكم في التحفيز (أي التكييف الفعال والتكييف الكلاسيكي ) والإدراك السيطرة على سلوك الأكل. ^{[8] [9]} يتم تنظيم الجوع جزئيًا من خلال عمل بعض هرمونات الببتيد والببتيدات العصبية ( مثل الأنسولين واللبتين والجريلين، والببتيد العصبي Y ، من بين أمور أخرى) في منطقة ما تحت المهاد . ^{[1] [10]}

إن نفقات الطاقة هي بشكل أساسي مجموع الحرارة الداخلية الناتجة والعمل الخارجي. الحرارة الداخلية الناتجة هي ، بدورها ، بشكل أساسي مجموع معدل الأيض الأساسي (BMR) والتأثير الحراري للغذاء . يمكن تقدير العمل الخارجي عن طريق قياس مستوى النشاط البدني (PAL). ^{[ بحاجة لمصدر ]}

افترضت نظرية Set-Point ، التي تم تقديمها لأول مرة في عام 1953 ، أن كل جسم له وزن ثابت مبرمج مسبقًا ، مع آليات تنظيمية للتعويض. تم تبني هذه النظرية بسرعة واستخدامها لشرح الفشل في تطوير إجراءات فقدان الوزن الفعالة والمستمرة. وجدت مراجعة منهجية عام 2019 للتدخلات المتعددة لتغيير الوزن على البشر ، بما في ذلك اتباع نظام غذائي وممارسة الرياضة والإفراط في تناول الطعام ، وجود "أخطاء منهجية في الطاقة" ، وفقدان أو اكتساب السعرات الحرارية بدون تعويض ، لجميع هذه الإجراءات. يوضح هذا أن الجسم لا يستطيع أن يعوض بدقة عن الأخطاء في تناول الطاقة / السعرات الحرارية ، على عكس ما تفترضه نظرية Set-Point ، ويحتمل أن يفسر كل من فقدان الوزن وزيادة الوزن مثل السمنة. أجريت هذه المراجعة على دراسات قصيرة المدى ، وبالتالي لا يمكن استبعاد مثل هذه الآلية على المدى الطويل ، حيث إن الأدلة غير متوفرة حاليًا في هذا الإطار الزمني. ^{[11] [12]}