श्वसन निर्देशांक

श्वसन निर्देशांक : आहारातील महापोषक द्रव्यांपासून शरीराला ऊर्जा मिळते. स्थूलमानाने कार्बोहायड्नेटे व प्रथिने प्रतिगॅम ४.१ किलोकॅलरी व स्निग्ध पदार्थ ९.३ किलोकॅलरी ऊर्जा देतात. अन्नाचे पचन, शोषण व परिघीय ऊतकात (समान रचना व कार्य असलेल्या कोशिकांच्या – पेशींच्या – सीमावर्ती समूहात) किंवा यकृतात चयापचयी [शरीरात सतत घडणाऱ्या भौतिक आणि रासायनिक घडामोडींतील ⟶ चयापचय] परिवर्तन या प्रक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर ऊर्जा प्राप्त होते. त्यामुळे ती त्वरित व पूर्णपणे उपलब्ध होत असते. ग्लुकोजासारखा शुद्ध स्वरूपातील अन्नघटक१०० प्रतिशत ऊर्जा जलद देऊ शकतो, तर धान्ये, कडधान्ये, फळे संथ गतीने व कमी प्रमाणात त्यांच्यामधील उपलब्ध ऊर्जा पुरवू शकतात.

श्वसनातील ऑक्सिजन वायूचा वापर अन्नघटकांच्या चयापचयी परिवर्तनासाठी होतो. त्यातून कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूची निर्मिती होते. ही संपूर्ण प्रक्रिया दीर्घ आणि गुंतागुंतीची असली, तरी तिची अंतिम निष्पत्ती पुढील समीकरणाने दाखविता येते.

कार्यद्रव्य + ऑक्सिजन ⟶ कार्बन डाय-ऑक्साइड + पाणी + ऊर्जा (आधारद्रव्य)

चयापचयजन्य ऊर्जेचे रूपांतर प्रथम ॲडिनोसीन ट्राय-फॉस्फेटाच्या (एटीपी) रेणूंत होते परंतु अखेरीस या रेणूंची मदत उष्णतानिर्मितीसाठी किंवा स्नायूंचे आकुंचन आणि जैवरासायनिक प्रक्रियांसाठी होत असते. चयापचयाच्या संख्यात्मक अभ्यासासाठी उत्सर्जित उष्णतेचे प्रत्यक्ष मापन (प्रत्यक्ष उष्णतामापन) किंवा श्वसनातील ऑक्सिजन-कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूंच्या विनिमयाचे मापन (म्हणजेच अप्रत्यक्ष उष्णता-मापन) अशा दोन प्रकारच्या पद्धती आहेत. पहिल्या प्रकारात वातावरणातील उष्णतेपासून संरक्षित अवस्थेत शरीराचे तापमान स्थिर ठेवून बाहेर पडणारी उष्णता मोजली जाते. त्यासाठी गुंतागुंतीची व खर्चिक साधने आवश्यक असतात. अप्रत्यक्ष उष्णतामापनाची पद्धती व त्यासाठी लागणारी साधने त्यामानाने अधिक सुटसुटीत व कमी खर्चाची असतात. डग्लस पिशवी, श्वसनमापक, चयापचयमापक यांसारखी तोंडाने श्वसन करण्याची उपकरणे थोड्या अवधीच्या अभ्यासासाठी उपयोगी असतात. दीर्घकाळ (एक तास किंवा अधिक काळ) प्रयोग करण्यासाठी मानेपासून वरच्या भागावर चढविण्याचे वायुवीजनयुक्त मुखवट्यासारखे आच्छादन किंवा श्वसन कोठी यांचा अवलंब करावा लागतो. या सर्व तंत्रांमध्ये विशिष्ट कालावधीत व्यक्तीने घेतलेला ऑक्सिजन व बाहेर सोडलेला कार्बन डाय-ऑक्साइड यांचे मापन करून चयापचयाची विश्रांत अवस्थेतील गती (ताशी किलो कॅलरी) मोजता येते. तसेच प्रामुख्याने कोणते घटक ऊर्जानिर्मितीसाठी खर्च होत आहेत, याचाही अंदाज घेता येतो. त्यासाठी पुढील सूत्र वापरले जाते.

निरोगी व्यक्तीत अल्क-अम्लता संतुलित असलेल्या स्थितीत श्वसन निर्देशांक १.० ते ०.७ या दरम्यान-सरासरी ०.८२५ – असतो आहारातील तीन प्रमुख घटकांचे स्वतंत्र निर्देशांक कार्बोहायड्रेटे (१.०), प्रथिने (०.८) आणि स्निग्ध पदार्ख (०.७ ) असतात. प्रथिने व स्निग्ध द्रव्यांच्या रेणूंमधील अतिरिक्त हायड्रोजन अणूंशी बद्ध होण्यासाठी ऑक्सिजनाचा बराचसा अंश खर्च होत असल्यामुळे त्यांचा निर्देशांक १.० पेक्षा कमी असतो. मिश्र आहारात कार्बोहायड्रेटांचे आधिक्य असल्यामुळे (५०-७५%) जेवणानंतरचे काही तास १.० च्या आसपास असलेला निर्देशांक सात-आठ तासांनी ०.७ पर्यंत खाली येऊ शकतो. कारण उपोषणावस्थेत बव्हंशी स्निग्ध द्रव्यांचा उपयोग ऊर्जानिर्मितीसाठी होत असतो.

श्वसनाच्या अभ्यासाबरोबर लघवीमधील नायट्रोजन उत्सर्जनाचे मापन केल्यास प्रथिन चयापचयाचा अंदाज येऊ शकतो. एकूण कॅलरीमधून प्रथिन कॅलरी वजा करून कार्बोहायड्रेट + स्निग्ध पदार्थ यांच्या एक एकत्रित ऊर्जानिर्मितीचा आकडा येतो. सर्व प्रकारच्या द्रव्यांचे प्रतिग्रॅममधून निर्माण होणाऱ्या कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे व खर्च होणाऱ्या ऑक्सिजनाचे आकडे उपलब्ध असतात. त्यांच्या उपयोगाने तीनही प्रकारच्या आहारद्रव्यांचे एकंदर चयापचयातील प्रमाण हिशोब करून काढता येते.

मधुमेहात इन्सुलिनाच्या अभावामुळे कार्बोहायड्रेटांऐवजी स्निग्ध द्रव्ये (शरीरातील) ऊर्जानिर्मितीसाठी खर्च होऊ लागतात. त्यामुळे निर्देशांक ०.७ पेक्षा कमी होऊ शकतो. याउलट स्थूलतेकडे कल असलेल्या व्यक्तींमध्ये कार्बोहायड्रेटांचे रूपांतर चरबीत होत असल्याने निर्देशांक १.० पेक्षा अधिक आढळतो.

पहा : चयापचय

संदर्भ : 1. Leff, A. R. Schumacker, P.T. Respiratory Physiology: Basics and Applications, Philadelphia, 1993.

2. Murray, J. F. Nadel J. A. Textbook of Respiratory Medicine, Philadelphia, 1994.

3. White, D. A. Baxter, M. Hormones and Metabolic Control, Seven Oaks, 1994.

श्रोत्री, दि. शं.

“