В настоящее время знания об энергетике патологических процессов почти целиком основаны на данных непрямой калориметрии. Это относится к данным об изменениях так называемого основного или стандартного обмена. Понятие «основной обмен» введено в конце прошлого века Мангус-Леви. Основной обмен, т.е. обмен человека, определяемый в условиях полного покоя, натощак и при нейтральной (не вызывающей активной терморегуляторной деятельности) внешней температуре, в противоположность постоянно и в широких пределах колеблющемуся в обычных условиях жизни обмену (и теплопродукции), представляет для здоровых людей одинакового возраста, роста, веса и пола достаточно постоянную величину, могущую служить эталоном для суждения об отклонениях интенсивности обмена у данного больного от средней нормы, так называемого должного уровня. Условия определения основного обмена:

1) состояние покоя (мышечная работа может увеличить обмен до 800%);

2) через 14 часов после приема пищи (т.к. прием пищи также повышает основной обмен);

3) в настоящее время приятным стандартом окружающей температуры является 18—20 °C, что для легко одетого человека соответствует нейтральной зоне.

Принятый ранее многими стандарт 15—16 °C не обеспечивает в условиях покоя полного прекращения терморегуляторной теплопродукции. По Lefevre, понижение температуры воздуха с 18,5 °C до 15—16 °C уже может вызвать терморегуляторный прирост обмена почти на 30%.

Наибольшие трудности при определении основного обмена встречаются при его оценке у животных и детей раннего возраста так как трудно:

а) обеспечить их неподвижность, б) установить нейтральную температурную зону применительно к возрастным этапам созревания аппарата теплорегуляции, в) соблюсти режим питания.

Поскольку основной обмен отражает суммарную интенсивность окислительных превращений во всех тканях и органах в условиях покоя, то чем больше масса живых тканей организма (т.е. их размеры), тем выше и абсолютные величины его обмена. Так, кролик массой 3 кг производит за час в среднем около 9 ккал тепла, собака средней массы — около 30 ккал, человек 70—100 ккал. Принято считать, что основной обмен взрослого человека равен примерно 1 ккал/ч на 1 кг массы тела. Отклонение основного обмена от нормы на ± 15% допустимо, в больших пределах — патология.

Зависимость интенсивности обмена от величины поверхности тела, определяющей основные условия для теплоотдачи во внешнюю среду, была подмечена в начале прошлого века и особенно четко сформулирована Rubner в виде так называемого закона удельной поверхности тела. При расчете теплопродукции на 1 м2 поверхности тела разница в обмене гораздо меньше, чем при расчете на единицу массы. Показатель основного обмена на 1 м2 поверхности является общепринятым и для человека.

Физиологические факторы, в том числе и такие, как режим работы, характер питания, влияние кортикальных механизмов на уровень окислительных процессов, типологические, конституциональные особенности и др., могут оказывать на обмен существенный эффект.

Влияние климата на уровень основного обмена относительно невелико. У коренных жителей севера (эскимосов) основной обмен лишь несколько выше, чем у жителей средних широт. У жителей жаркого климата большинство авторов находили незначительное снижение среднего уровня обмена. Эти особенности, однако, связывают не только с температурными условиями, но и с рядом экологических факторов — особенностями питания, образа жизни, инсоляции и т.д., а также с трудностями определения основного обмена в тропиках и на Крайнем Севере в стандартно безупречных условиях. Сезонные колебания основного обмена незначительны. Расовых различий нет.

Изменения основного обмена при патологических условиях:

1. Патологическое усиление сердечной деятельности и особенно дыхания. Расчет показывает, что повышение работы органов дыхания и кровообращения лишь в два раза по сравнению с величиной покоя может увеличивать общую теплопродукцию на 5—6 ккал на 1 м2/ч, т.е. приблизительно на 10—12%. При развивающейся сердечной недостаточности наблюдается закономерное повышение основного обмена в пределах 30—50%, в значительной степени связанное с одышкой и усиленной работой дыхательной мускулатуры. Известную роль при этом играет и качественное расстройство обмена, связанное с возникающей гипоксией.

2. Патология печени и других органов брюшной полости. Удаление печени в эксперименте, как и перевязка печеночной артерии, вызывает резкое (до 50%) снижение потребления кислорода (однако это, возможно, связано с нарушением межуточного обмена, наблюдающегося при этой операции).

3. Лихорадка и инфекционные процессы. Принимая во внимание высокую интенсивность обмена в печеночных клетках и установленную многочисленными исследованиями относительную легкость возникновения разобщения окисления и фосфорилирования в них под влиянием ряда бактериальных токсинов и в некоторых других условиях патологии (голодание, диабет), а также косвенные, основанные на термометрии, данные о колебаниях теплопродукции в печени, нужно думать, что патологическая теплопродукция в печени (например, при инфекционной лихорадке) может весьма заметным образом сказаться на уровне основного обмена. Однако при патологии самой печени основной обмен меняется незначительно.

4. Патология регулирующих систем организма:

а) кора — при dementia praecox, в поздних стадиях прогрессивного паралича и при старческом слабоумии основной обмен снижен;

б) вегетативные диэнцефальные центры — тепловой укол (механическое повреждение или раздражение центров гипоталамуса) — обмен повышается;

в) нарушение гормональной регуляции:

— щитовидная железа — одним из важных диагностических и прогностических показателей патологии щитовидной железы является повышение основного обмена (до 80—50%) при ее гиперфункции,

— гипофиз — удаление гипофиза приводит к снижению основного обмена (возможно помимо выпадения гормонов гипофиза играет роль снижение его влияния на щитовидную железу через тиреотропный гормон),

— надпочечники — адреналин повышает основной обмен (при охлаждении, при эмоциях). При адреналэктомии основной обмен снижается на 20—30%.

— половые железы на основной обмен не влияют,

— поджелудочная железа — инсулин в больших дозах является ингибитором мышечной дрожи, угнетает теплопродукцию и рассматривается как гипотермирующий фактор. Удаление поджелудочной железы повышает уровень основного обмена на 20—30%.

5. Гипоксия — в результате компенсаторного усиления работы органов дыхания и кровообращения основной обмен растет. Накопленная молочная кислота частично подвергается окислению с дополнительными затратами кислорода.

6. Гиперкапния — при накоплении углекислоты возникает резкое возбуждение дыхания и сердечной деятельности с увеличением основного обмена.

7. Лейкозы, постгеморрагические анемии — основной обмен повышается до 30%. Точно механизм этой реакции еще не известен, но предполагают влияние токсических продуктов обмена, продуктов распада кровяных пластинок.

8. Тяжелые травмы (перелом челюсти, бедра, плеча, голени) — основной обмен повышается на 20—35%.

9. Язвенная болезнь сопровождается увеличением показателя (+28%).

10. Опухоли (+44%).

11. Ожоговая травма.

Представленные изменения основного обмена отражают лишь небольшую часть наблюдаемых при патологии сдвигов.