Калориметрия

(от лат. calor — «тепло» и греч. metreo — «измеряю») — измерение тепловых эффектов, отражающих обмен веществ в организме и сопровождающих физические, химические и биологические процессы. Существует прямая и непрямая К.
Метод прямой К. — непосредственное измерение в специальной теплоизолированной камере (биокалориметр) количества отдаваемого организмом тепла в окружающую его среду. С помощью приборов в камере поддерживаются на постоянном уровне газовый состав и влажность, а по трубкам циркулирует вода, на согревание которой и идет тепло, выделенное помещенным в биокалориметр человеком. Зная начальную температуры воды при поступлении в камеру и конечную на выходе оттуда, а также массу воды, нагретую за единицу времени, вычисляют количество теплоты, отданной человеком.
Непрямая К. основана на измерении количества потребленного организмом кислорода и выделенного углекислого газа с учетом того, что потребление 1 л кислорода, необходимого при окислительных процессах, соответствует образованию определенного количества тепла. Для установления интенсивности обменных процессов методом непрямой К. необходимо знать объем потребленного кислорода, дыхательный коэффициент и калорический эквивалент кислорода. Дыхательный коэффициент (соотношение между объемом выделенного углекислого газа и кислорода) различен при окислении питательных веществ: для углеводов (глюкоза) он равен 1, белков — 0,8, жиров — 0,7, для смешанной пищи — 0,85. Он может быть меньше 0,7 при голодании и ряде заболеваний (например, при сахарном диабете), поскольку содержание глюкозы внутри клетки в этих случаях понижено. При обильном потреблении углеводов (и их переходе в жиры) дыхательный коэффициент может быть больше 1.
В начале физической нагрузки он близок к 1, так как первой используется энергия углеводов. К концу длительной работы (2 ч и более) он становится больше 1 вследствие вытеснения углекислого газа из гидрокарбонатов накопившейся молочной кислотой. После прекращения физической нагрузки дыхательный коэффициент становится меньше 0,7 из-за восстановления уровня гидрокарбонатов в крови.
Существуют два основных способа непрямой К.: измерения энергетического обмена с полным газовым анализом в открытой системе (метод Дугласа — Холдейна) и с неполным газовым анализом в закрытой системе (метод Крога). В первом случае определяется количество потребленного кислорода и выделенного углекислого газа. Испытуемый в течение нескольких минут вдыхает воздух из атмосферы, а выдыхает в мешок Дугласа; с помощью приборов определяют объем дыхания за 1 мин и состав выдыхаемого воздуха, рассчитывают дыхательный коэффициент, калорический эквивалент кислорода, энерготраты за минуту. Метод Дугласа-Холдейна можно использовать для определения энерготрат как в покое, так и при физической нагрузке в различных условиях.
При неполном газовом анализе испытуемый вдыхает воздух из резервуара, оснащенного спирометром и клапаном. Выдыхаемый воздух проходит через натровую известь, поглощающую углекислый газ, и поступает в этот же резервуар. Так как часть вдыхаемого кислорода испытуемый потребляет, а выдыхаемый углекислый газ им поглощается, объем резервуара уменьшается на величину потребленного кислорода. Количество потребленного кислорода определяется по величине смещения записи дыхательных движений (спирограммы). Этот метод используется для определения основного обмена в клинических условиях.
Литература
Иванов К. П. Основы энергетики организма. СПб., 1990. Т. 1; 2001. Т. 3.
Мак-Мюрей У. Обмен веществ у человека. М., 1980.