安静時代謝率

安静時代謝率( RMR ) は、生理学的恒常性と生物学的平衡の仮定の組み合わせによって定義される厳密で安定した安静状態の期間中の哺乳類 (および他の脊椎動物) の全身代謝です。RMR は基礎代謝率 (BMR)とは異なり、BMR 測定は完全な生理学的平衡を満たす必要がありますが、RMR 測定条件は状況の制限によって変更および定義できます。したがって、BMR はとらえどころのない「完全な」定常状態で測定されますが、RMR 測定はよりアクセスしやすく、したがって、1 日のエネルギー消費量のすべてではないにしても、ほとんどの測定値または推定値を表します。^[1]

間接熱量測定は、呼吸測定と生体エネルギーの関係を研究または臨床的に使用するもので、酸素消費量、場合によっては二酸化炭素生成量、まれに尿素生成量の測定値がエネルギー消費量に変換され、 i) エネルギーとii) 測定の時間枠の比率として表されます。たとえば、人間の酸素消費量の分析後、安静時の個人から 5 分間の測定中に 5.5 キロカロリーのエネルギーが推定された場合、安静時の代謝率は = 1.1 kcal/分の率に等しくなります。一部の関連測定 ( METsなど) とは異なり、RMR 自体は体重を参照せず、代謝のエネルギー密度とは関係ありません。

BMR測定における交絡因子の包括的な扱いは、1922年にマサチューセッツ州の工学教授フランク・B・サンボーンによって実証されており、そこでは食物、姿勢、睡眠、筋肉活動、感情の影響の説明がBMRとRMRを区別するための基準となっている。^{[2] [3] [4]}

1780年代、フランス科学アカデミーで、ラヴォアジエ、ラプラス、セガンは、哺乳類の被験者の直接熱量測定と呼吸ガス交換の関係を調査し、出版しました。100年後の19世紀、コネチカット州に拠点を置くウェズリアン大学で、アトウォーター教授とローザ教授は、ヒトの被験者におけるアミノ酸、グルコース、脂肪酸の代謝中の窒素、二酸化炭素、酸素の輸送に関する十分な証拠を提供し、自由生活するヒトの生体エネルギーを決定する上での間接熱量測定の価値をさらに確立しました。 ^{[5] [6]}アトウォーター教授とローザ教授の研究により、食品のカロリー値の計算も可能になり、最終的にはUSDAが食品カロリーライブラリを作成するために採用した基準となりました。^[7]

20世紀初頭、オックスフォード大学の生理学者クロード・ゴードン・ダグラスは、安価で持ち運び可能な呼気の収集法を開発した（コロラド州パイクスピークで実施される実験の準備の一環として）。この方法では、被験者は記録された時間にわたって、ほぼ不浸透性の大容量の収集バッグに呼気を吐き出す。呼気の全量を測定し、酸素と二酸化炭素の含有量を分析し、吸入した「周囲」空気との差を計算して、酸素摂取率と二酸化炭素排出量を決定する。^[8]

吐き出されたガスからエネルギー消費量を推定するために、いくつかのアルゴリズムが開発されました。最も広く使用されているものの 1 つは、1949 年にグラスゴー大学で研究生理学者 JB de V. Weir によって開発されました。代謝率を推定するための彼の簡略式は、ガス交換率を体積/時間として記述され、尿窒素は除外され、時間変換係数 1.44 を含めることで、24 時間のエネルギー消費量を「1 分あたりの kcal」から「1 日あたりの kcal」に外挿しました。Weir は実験で Douglas Bag 法を使用し、通常の生理学的条件と約 12.5% のタンパク質カロリーの食事パターンでのタンパク質代謝の影響を無視することを裏付けるために、次のように書いています。

「実際、摂取したタンパク質カロリーの割合が10～14％の場合、[この式]を使用した場合の最大誤差は500分の1未満です。」^[9]

1970年代初頭、コンピュータ技術によって、現場でのデータ処理、一部のリアルタイム分析、さらには酸素_、二酸化炭素_、気流などの代謝変数のグラフ表示が可能になり、学術機関が新しい方法で精度と精密度をテストするようになりました。^{[10] [11]}その数年後の10年間には、電池駆動のシステムが登場しました。たとえば、累積酸素消費量と過去1分間の酸素消費量をデジタル表示するモバイルシステムのデモが、1977年の生理学会紀要で発表されました。^[12]その後の数十年間で製造コストと計算コストが下がると、1990年代にはさまざまなモデルを準備して比較するためのさまざまな汎用較正方法が登場し、さまざまな設計の短所や利点に注目が集まりました。^[13]コストの低下に加えて、代謝変数の二酸化炭素_はしばしば無視され、代わりに体重管理と運動トレーニングの酸素消費モデルに焦点が当てられました。新世紀には、より小型の「デスクトップサイズ」の間接熱量計が専用のパソコンとプリンターとともに配布され、最新のWindowsベースのソフトウェアが実行されるようになった。^[14]

1日の総エネルギー消費量（TEE）を推定する場合は、RMR測定が推奨されます。BMR測定は起床後の狭い時間枠（および厳しい条件）に制限されるため、より緩い条件のRMR測定がより一般的に行われます。USDAが実施したレビューでは、 [ ^15]ほとんどの出版物が、最新の食物摂取または身体活動からの時間を含む、安静時の測定の特定の条件を文書化していました。この包括的なレビューでは、摂食の熱効果と1日を通して行われる活動による残留燃焼により、RMRはBMRよりも10～20％高くなると推定されました。

熱化学はさておき、代謝率とエネルギー消費量は、例えば RMR と REE を説明するときに誤って入れ替えられることがあります。

栄養学アカデミー（AND）は、RMR測定のための被験者の準備に関する臨床ガイドラインを提供しており、^[16]摂食、ストレスの多い身体活動、カフェインやニコチンなどの刺激物への曝露による可能性のある交絡因子を軽減するために、以下のようにしています。

準備として、被験者は 7 時間以上絶食し、カフェイン、ニコチンなどの刺激物やストレス要因、および目的のある運動などの激しい身体活動を避けるように注意する必要があります。

測定を行う前の 30 分間、被験者は身体を動かさず、読書や音楽鑑賞もせずに仰向けに寝ている必要があります。環境は、一定の静けさ、低照明、一定温度を維持して刺激を軽減する必要があります。これらの条件は、測定段階中も継続されます。

さらに、適切にメンテナンスされた間接熱量計を正しく使用するには、再現性のある安静状態での酸素消費量と二酸化炭素生成率を明らかにするために、自然で安定した呼吸パターンを達成することが含まれます。間接熱量測定は、RMRを測定するためのゴールドスタンダードな方法と考えられています。^[17]間接熱量計は通常、研究室や臨床の場で使用されますが、技術の進歩により、RMR測定が自由生活条件でも行われるようになっています。

長期的な体重管理は、食事から吸収したカロリーに正比例します。しかし、エネルギー摂取量を推定する上で、無数の非カロリー要因も生物学的に重要な役割を果たします (ここでは取り上げません)。エネルギー消費量を数える場合、安静時測定 (RMR) の使用は、1 日の総エネルギー消費量 (TEE) の大部分を推定する最も正確な方法であり、カロリー摂取計画を立ててそれに従う際に最も近い近似値を提供します。したがって、長期的な体重管理を達成するには間接熱量測定による REE の推定が強く推奨されます。これは、 USDA 、 AND (以前の ADA)、ACSM、および国際的にはWHOなどの評価の高い機関による継続的な観察研究によって到達および維持されている結論です。

エネルギー消費は、アルファベット順にリストされたいくつかの要因と相関関係にあります。

• 年齢：疫学的に相関する老化、身体活動の低下、除脂肪筋肉量の減少の傾向に加えて、^[18]細胞活動の低下（細胞の老化）もREEの低下に寄与している可能性がある。^[要出典]

RMR は、環境条件の変化に対する個体の反応を研究するために、生態学で頻繁に使用されます。

寄生虫は定義上、宿主に悪影響を及ぼすため、宿主のRMRに影響を及ぼす可能性があると予想されます。寄生虫感染が宿主のRMRに及ぼす影響は様々であることが分かっています。ほとんどの研究は寄生虫感染によるRMRの上昇を示していますが、他の研究では影響が見られなかったり、RMRが減少することさえあります。寄生虫感染によるRMRの変化の方向にこのようなばらつきが見られるのはなぜかはまだ不明です。^[19]

• ウィキメディア・コモンズの安静時代謝率に関連するメディア