Meetup 2: Meten van energieverbruik Flashcards
Wat is calorimetrie?
De meting van warmteproductie in calorieën waarmee de metabolische snelheid ingeschat kan worden.
Calorie is een maat voor warmte. Hoe veel is 1 calorie in Joule?
1 calorie = 4.2 Joule (1 J/s = 1W)
Wat is het verschil tussen directe en indirecte calorimetrie?
Directe calorimetrie is waarbij in een hermetisch afgesloten kamer de warmte gemeten kan worden die door een persoon wordt geproduceerd (d.m.v. het meten hoe de temperatuur van water stijgt in de kamer). Hierbij wordt de vochtigheid en CO2 geproduceerd door het individu uit de kamer gehaald en wordt zuurstof toegevoegd. Daarbij kan zo’n experiment enkele uren of dagen duren. Directe calorimetrie is ingewikkeld en niet praktisch.
Bij indirecte calorimetrie wordt het zuurstofverbruik en koolstofdioxide productie gemeten, waarmee het energieverbruik uitgerekend kan worden.
Er zijn twee verschillende types indirecte calorimetrie: gesloten-circuit spirometrie en open-circuit spirometrie. Wat is het verschil tussen deze twee?
Gesloten-circuit spirometrie is waarbij 100% zuurstof via de spirometer wordt ingeademd. Uitgeademde lucht wordt via de container weer opgenomen, waarbij geproduceerde CO2 uit de container wordt verwijderd. Veranderingen in het volume O2 in de container zelf staan hierbij gelijk aan de hoeveelheid ingeademde O2.
Open-circuit spirometrie houdt in dat de persoon de buitenlucht inademt en de uitgeademde lucht in een zak/apparaat wordt opgeslagen voor analyse. Hierbij wordt het volume, %O2 en %CO2 berekend.
Waarom is een gesloten-circuit spirometrie theoretisch relevant, maar beperkt praktisch relevant?
Het is voornamelijk onhandig om te gebruiken tijdens inspanning. De persoon moet lucht in- en uitademen in de spirometer en moet dus bij het apparaat blijven. Daarbij wordt er tijdens inspanning meer CO2 geproduceerd en kan het apparaat in mindere mate CO2 weer verwijderen. Daarnaast is de weerstand van zo’n spirometer erg hoog voor grote ademvolumes.
Wat wordt er bedoeld als gasvolumes in ATPS worden gerapporteerd?
ATPS staat voor: Ambient Temperature and Pressure, and Saturated with water vapor. Hiermee wordt bedoeld dat het gasvolume is gemeten bij omgevings- of kamertemperatuur, druk en omgeving/kamer verzadigd is met waterdamp.
Wat is de Haldane transformatie?
Bij de Haldane transformatie wordt gebruik gemaakt van het feit dat de hoeveelheid ingeademde stikstof gelijk is aan de hoeveelheid uitgeademde stikstof (het lichaam doet niks met de stikstof). Hierbij veranderen de hoeveelheid O2 en CO2 wel bij in- en uitademing. Door deze verandering, veranderd de relatieve hoeveelheid stikstof wel. Door het altijd weten van de concentratie N2, kan je de uitgeademde zuurstof en koolstofdioxide berekenen.
De berekening is als volgt: VI (STPD) = VE (STPD)*(%N2E / %N2I)
Waarom zou je gemeten gasvolumes met ATPS omzetten in STPD?
Voor standaardisering. Temperatuur, druk en de hoeveelheid waterdamp hebben invloed op het gasvolume. Een hogere temperatuur zorgt voor een groter volume, een toenemende druk voor een kleiner volume en meer waterdamp zorgt voor een groter volume. Door gasvolumes te standaardiseren naar bijv. STPD (Standard Temperature, Pressure, and Dry) worden vergelijkingen tussen testen onder verschillende omgevingscondities mogelijk.
Bij STPD worden gasvolumes gestandaardiseerd naar een temperatuur van 273°K/0°C, naar een druk van 760 mm Hg en een absentie van waterdamp.
Wat is de dubbel gelabeld water methode?
Hiermee kan het gemiddeld totaal energieverbruik berekend worden. Bij deze procedure drinkt een persoon ‘zwaar’ water met een bekende concentratie van de stabiele isotopen 2-H (deuterium) en 18-O (zuurstof-18). De isotopen hebben ong. 5 uur nodig om zich te verspreiden door het lichaam. Vervolgens kunnen urine/speeksel monsters verzameld worden om te bepalen hoe veel deuterium of zuurstof-18 het lichaam heeft verlaten.
Deuterium verlaat het lichaam als water en zuurstof-18 als water en CO2. Hiermee bepaald de isotoop-ratio de hoeveelheid CO2 in uitgeademde lucht. Hoe sneller de daling 18-O relatief tot 2-H, hoe hoger het energieverbruik (en hoe meer CO2 (en water) het lichaam verlaat).
Aan de hand van de dubbel gelabelde water methode kan het gemiddeld totaal energieverbruik berekend worden. De isotoop-ratio bepaald de hoeveelheid CO2 in uitgeademde lucht.
Wat houdt een lage ratio in (18-O/2-H) met betrekking tot het energieverbruik?
Deuterium verlaat het lichaam als water en zuurstof-18 als water en CO2. Hiermee bepaald de isotoop-ratio de hoeveelheid CO2 in uitgeademde lucht. Hoe sneller de daling 18-O relatief tot 2-H, hoe hoger het energieverbruik (en hoe meer CO2 (en water) het lichaam verlaat).
Wat houdt het respiratoir quotiënt (RQ) in?
RQ wordt berekend door de hoeveelheid CO2 geproduceerd te delen door de hoeveelheid O2 geconsumeerd (RQ=VCO2/VO2) en kan gebruikt worden om te bepalen welke brandstof wordt gebruikt in het lichaam. De RQ voor koolhydraat verbranding is gelijk aan 1 en de RQ voor vetverbranding is gelijk aan ong. 0.70. Voor eiwitverbranding is de RQ gelijk aan 0.82, al kan eiwitverbranding alleen gemeten worden door het meten van ureum in urine monsters.
Wanneer kan RQ gemeten worden?
Alleen in rust of tijdens aërobe steady-state inspanning. Het weerspiegelt dan de mitochondriale energiehuishouding.
Wanneer wordt Respiratory Exchange Ratio (RER) gebruikt en wat is het verschil met RQ?
RER wordt op dezelfde manier berekend als RQ. Echter kan RER alleen berekend worden bij hoge intensiviteit inspanning en wanneer er direct ‘aan de mond gemeten’ wordt. Dit omdat hoge inspanning leidt tot anaerobe verbranding, waar lactaat en protonen vrijkomen. Deze zorgen uiteindelijk voor meer CO2 productie, wat RQ zou vertekenen. Terwijl RQ niet hoger kan zijn dan 1, kan er wel een hogere RER zijn door hyperventilatie of buffering (bij anaerobe verbranding). Een lage RER wordt gevonden na inspanning.
