Achieving highly precise metabolic measurement during human calorimetry with the Thermo Scientific Prima PRO Mass Spectrometer

Význam tématu

Stoupající prevalence obezity a diabetu vyžaduje přesné sledování energetického výdeje a metabolických změn u člověka. Nepřímá kalorimetrie pomocí analýzy vzduchu v uzavřené komůrce poskytuje detailní informace o spotřebě kyslíku a produkci oxidu uhličitého, které jsou klíčové pro studium spalování tuků, sacharidů i diet induced thermogenesis (DIT).

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je představit využití hmotnostního spektrometru Thermo Scientific Prima PRO pro vysoce přesné měření složení vzduchu v lidském kalorimetru. Studie demonstruje schopnost analyzátoru monitorovat změny ve spotřebě O2 a výdeji CO2 v reálném čase během odpočinku, cvičení i po požití jídla.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření se používá uzavřená komůrka o objemu cca 20 000 l, kde se kontinuálně přivádí a odvádí vzduch definovanou rychlostí. Hmotnostní spektrometr Prima PRO analyzuje proudy vzorku na vstupech i výstupech komůrky. Klíčové komponenty:

• Magnetický sektorový analyzátor s vysokou energetickou efektivitou iontů
• Rapid Multi Stream Sampler pro přepínání až 63 vzorků
• Software GasWorks pro výpočet O2 Consumption Rate a CO2 Evolution Rate

Hlavní výsledky a diskuse

Stabilita měření O2 dosahuje standardní odchylky 17 ppm při koncentraci 20,95 %, což umožňuje detekovat změny pod 50 ppm. Při experimentu s obdobím cvičení se při tepové frekvenci kolem 100 úderů/min zaznamenalo zvýšení spotřeby O2 z 0,2 na 0,25 l/min. U DIT se prokázaly malé, ale reprodukovatelné nárůsty metabolického tempa trvající několik hodin po jídle.

Přínosy a praktické využití metody

Vysoce přesné sledování plynů umožňuje:

• Detailní hodnocení energetického výdeje ve výzkumu výživy a fyziologie
• Stanovení vlivu různých složení stravy na DIT
• Podporu sportovní medicíny a optimalizaci tréninkových režimů
• Využití v klinikách pro monitoring pacientů a prevenci metabolických onemocnění

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se integrace s automatizovanými systémy pro více komor, rozšíření o sledování dalších plynů a metabolitů, propojení s inteligentními platformami pro personalizovanou medicínu a telemetrii. Další vývoj povede k menšímu objemu komor, mobilním analyzátorům a implementaci umělé inteligence pro predikci metabolických stavů.

Závěr

Thermo Scientific Prima PRO Mass Spectrometer nabízí jedinečnou kombinaci přesnosti lepší než 0,002 mol %, stability a spolehlivosti. Díky magnetickému sektoru a rychlému multipřepínači vzorků pomáhá odhalit i nejmenší změny lidského metabolismu, což má klíčový přínos pro výzkum obezity, diabetu i sportovní performance.