Количество продуцируемой организмом тепловой энергии можно определить методом прямой и непрямой калориметрии. Определение интенсивности обмена веществ с помощью прямой калориметрии сложно.
В физиологических и клинических исследованиях для определения энергетических затрат организма используют метод непрямой калориметрии, который основан на исследовании энергетических затрат организма по количеству поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа (способ Дугласа-Холдена). Калориметрический эквивалент кислорода — количество тепла, которое освобождается в организме при потреблении 1 л О2. Его величина различна в зависимости от того, на окисление каких веществ используется кислород. Так как в организме одновременно окисляются белки, жиры и углеводы, в этих условиях точный калорический коэффициент О2 можно определить, зная дыхательный коэффициент. Дыхательный коэффициент — это отношение объема выдыхаемого СО2 к объему потребляемого О2 в единицу времени (RQ = VCO2/VO2 ). RQ зависит от того, какие питательные вещества подвергаются окислению. При окислении разных питательных веществ выделяется разное количество энергии. Таким образом, в зависимости от характера питания меняется RQ и отношение количества энергии к объему потребления О2 и образования СО2 [2, 30].
Эти показатели для углеводов, жиров и белков представлены в таблице 1.
Таблица 1
Дыхательные коэффициенты и калорические эквиваленты
| Питательные вещества | RQ | Энергия/л О2 (ккал) | Энергия/л СО2 (ккал) |
| Углеводы | 1,00 | 5,0 | 5,0 |
| Жиры | 0,71 | 4,7 | 6,6 |
| Белки | 0,80 | 4,5 | 5,6 |
Скорость потребления энергии и использования белков, жиров и углеводов рассчитывается исходя из выделения азота (измеренного в течение периода исследования), потребления кислорода и производства диоксида углерода [30].
Метод непрямой или дыхательной калориметрии неинвазивный. Эти ограничения привели к сохраняющейся неопределенности мнений о темпах расхода энергии у детей с хроническими заболеваниями легких [30].
Применение новой методики использования воды, меченной двумя стабильными изотопами (дважды меченой воды, doubly labeled water — DLW), позволило получить данные относительно расхода энергии у детей с хроническими заболеваниями легких, врожденными пороками сердца и у детей с крайне низкой массой тела при рождении. Методика использования воды, меченной двумя изотопами, открывает перспективы для детального изучения энергетических затрат неинвазивно в различных клинических условиях в течение более длительного периода времени, в том числе у детей с тяжелыми состояниями без изменения клинической помощи или при нормальной активности субъектов исследования [31-33].
Этот метод широко использовался в различных клинических исследованиях, в том числе у недоношенных детей [32, 33].
Общий расход энергии, измеряемый с помощью этого метода, включает в себя основной обмен, метаболическую реакцию на пищу, потребности терморегуляции и физической деятельности, а также затраты энергии для синтеза растущих тканей [32].
Следует сказать, что методология исследования расхода энергии у новорожденных имеет ограничения, так как чаще всего у этих детей (особенно с очень низкой массой тела) изучаются не энергетические потребности основного обмена, а потребности метаболизма покоя (Основной обмен + минимальная двигательная активность + поддержание температуры тела). Энергетические потребности основного обмена могут быть исследованы только после ночного голодания [34].