Gasto Energético
La energía se define como la capacidad para trabajar en distintas funciones. En el estudio de la nutrición, se refiere a la manera en la que el cuerpo utiliza la energía localizada en las uniones químicas dentro de los alimentos. En el organismo, la energía se libera mediante el metabolismo de los alimentos, los cuales deben suministrarse regularmente para satisfacer las necesidades energéticas para la supervivencia del cuerpo. Si bien, a la larga, toda la energía aparece en forma de calor, el cual se disipa hacia la atmósfera, los procesos únicos que ocurren dentro de las células hacen posible primero su uso para todas las tareas que se requieren para mantener la vida. Entre estos procesos se encuentran reacciones químicas que llevan a cabo la síntesis y mantenimiento de los tejidos corporales, conducción eléctrica de la actividad nerviosa, el trabajo mecánico del esfuerzo muscular y la producción de calor para mantener la temperatura corporal.
Gasto Energético Total
El gasto energético es la relación entre el consumo de energía y la energía necesaria por el organismo. Para el organismo mantener su equilibrio, la energía consumida debe de ser igual a la utilizada, o sea que las necesidades energéticas diarias han de ser igual al gasto energético total diario.
El cuerpo humano gasta la energía a través de varias maneras: en la forma de gasto energético de reposo (GER), actividad voluntaria (física) y el efecto térmico de los alimentos (ETA). Excepto en sujetos extremadamente activos, el GER constituye la mayor porción del gasto energético total (GET). La contribución de la actividad física varía mucho entre los individuos.(1)
El conjunto del gasto energético podemos dividirlo en:
Gasto Metabólico basal o metabolismo basal
Depende de la masa celular activa, es decir, del número y tamaño de células activas que tiene un organismo. La masa celular activa varía de una persona a otra según:
§ Tamaño y composición corporal
§ Edad
§ Situación de crecimiento, embarazo o lactancia
La energía que se emplea en el metabolismo basal está destinada a:
§ Metabolismo celular (50%)
§ Síntesis de moléculas, sobre todo de proteínas (40%)
§ Trabajo mecánico interno (movimiento de los músculos respiratorios, contracción del corazón, etc) (10%)
Es el estado en el que se consume energía para las actividades mecánicas que brindan sostén a los procesos vitales, como respiración y circulación, se sintetizan constituyentes orgánicos, se bombean iones a través de las membranas y se conserva la temperatura corporal. La mitad de la energía consumida se emplea para satisfacer las necesidades metabólicas del sistema nervioso. Los términos Tasa Metabólica Basal y Gasto energético en reposo, a menudo tienden a confundirse, la diferencia está en la medición de ambos.
La Tasa metabólica basal se mide en la mañana, con el cuerpo en descanso físico y mental completo, relajado, después de que el sujeto se despierta y está en estado de postabsorcion (10 – 12 horas después de última comida) y esta representa entre el 60 – 75% del Gasto energético total; mientras que el Gasto energético en reposo, se mide en cualquier momento del día y 3 a 4 horas después de la última comida. El metabolismo basal diario se puede calcular de manera aproximada de la siguiente forma, según Harris-Benedict:
Hombre: 66,473 + (13,751 x masa (kg)) + (5,0033 x estatura (cm)) - (6,55 x edad (años)); Mujer: 66,551 + (9,463 x masa (kg)) + (4,8496 x estatura (cm)) - (4,6756 x edad (años))
Factores que afectan la tasa metabólica basal
Tamaño y composición corporal, que se relacionan con la pérdida de calor y de energía que se requieren para mantener la masa muscular magra en reposo.
Los periodos de crecimiento rápido, como en los primeros dos años de vida, así como durante el embarazo.
Las secreciones de las glándulas endocrinas, en particular hormonas tiroideas (tiroxina) y norepinefrina, reguladores principales de la tasa metabólica. Cuando el suministro es inadecuado, el metabolismo basal puede caer hasta un 30 – 50%. Una glándula tiroides muy activa puede aumentar la TMB a casi el doble de la cantidad normal. Durante el sueño, la TMB disminuye aproximadamente en un 10% respecto a los niveles medidos en sujetos despiertos. Los episodios de fiebre o enfermedad, aumentan la TMB aproximadamente en 7% por cada grado de elevación de la temperatura corporal superior a 37 °C. Temperaturas ambientales extremas. Personas que viven en climas tropicales por lo general tienen una TMB de 5 – 20% más elevados que aquellas en áreas templadas.
También la tasa metabólica basal se puede calcular multiplicando la normalidad de su cuerpo con la fracción molar y es muy recomendable
Efecto térmico de los alimentos
También llamado proceso de Termogénesis, es la energía que se requiere para digerir, absorber y metabolizar los nutrientes. Aunque anteriormente se pensaba que esta energía era la necesaria para metabolizar proteínas, ahora parece ser el resultado de la síntesis de grasas y glucógeno a partir de carbohidratos. El consumo de carbohidratos o grasas aumenta la tasa metabólica cerca del 5% de calorías totales consumidas. Si la ingesta consta de proteínas de forma exclusiva la tasa metabólica aumenta cerca del 25%. Sin embargo, estos efectos disminuyen cuando los alimentos se mezclan en cada comida. Por lo general, el gasto por termogénesis se calcula en un 10% del gasto energético total. Cuando la comida es seguida de ejercicio, el ETA casi se duplica (2), proceso llamado Termogénesis adaptativa, la cual también es estimulada por el frío, la cafeína y la nicotina. Se ha demostrado que la cantidad de cafeína en una taza de café dada cada 2 horas durante 12 horas aumenta la ETA en un 8-11% (3). La nicotina tiene un efecto similar. Todo el trabajo empleado en la digestión, transporte y almacenamiento de nutrientes ocasiona un gasto energético que puede cifrarse, como promedio, en un 8 – 10 % del contenido energético del alimento ingerido.
Termogénesis inducida por la temperatura ambiente
Para mantener constante la temperatura corporal a 36.5 °C.
Componentes del gasto energético y sus determinantes en el niño y el adolescente
El gasto energético diario total en el niño y el adolescente se compone del gasto energético en reposo (GER), termogénesis inducida por la dieta (TID), actividad física y crecimiento. Este último, aunque muy importante en las edades pediátricas, es demasiado pequeño para ser medido excepto en recién nacidos en los que el crecimiento es muy rápido.
El GER es la energía necesaria para mantener las funciones vitales y la temperatura corporal en ambiente neutro. Supone un 65- 70% del gasto total, excepto en niños con enfermedades crónicas en las que el metabolismo basal está incrementado, o cuando realizan deportes de competición de alto consumo aeróbico, situación en la que es proporcionalmente menor. El GER en niños aumenta desde el nacimiento hasta la pubertad porque existe un incremento en el tamaño corporal. Por el contrario, cuando el gasto energético en reposo es expresado por kilogramo de peso corporal o de masa no grasa, aumenta durante el primer año de vida, pero disminuye posteriormente hasta los 20-25 años. En niños y adolescentes, la masa no grasa explica hasta un 80% de la variación del GER, la edad y el sexo añaden, respectivamente, un 3-4% y un 1% a la cifra anterior. El gasto energético en reposo es mayor en el sexo masculino respecto al femenino incluso en la época prepuberal.
La TID constituye del 5% al 10% del gasto energético total. Es la energía necesaria para que tengan lugar los procesos fisiológicos de digestión, absorción, distribución y almacenamiento de los nutrientes ingeridos. La TID aumenta linealmente con la cantidad calórica ingerida y varía según la composición cualitativa de los alimentos, siendo mayor con alimentos ricos en proteínas frente a carbohidratos o grasas. Otros factores que influyen son la palatabilidad de los alimentos, el tiempo de ingestión, la predisposición genética, la edad, capacidad fisiológica en los procesos de digestión y distribución-almacén de nutrientes, sensibilidad a la insulina, etc..
El gasto energético producido por la actividad física (GEAF) es el que se emplea para realizar una serie de actividades o comportamientos que implican movimiento corporal, o sea, actividad del músculo esquelético. Supone un 25-30% del gasto energético total aunque estas cifras varían mucho inter- e intra-individualmente. En el GEAF influyen el sexo, la edad y desarrollo puberal. Los niños y adolescentes varones presentan unos valores de actividad física significativamente mayores que los del sexo femenino. En niñas, la actividad física disminuye a partir de los 6,5-7 años de edad mientras que en los niños aumenta hasta la época prepuberal. En general, los niños y niñas prepúberes son más activos que los púberes y post-púberes. Otro determinante de la actividad física es el grado socioeconómico y el ambiente familiar. Estudios realizados en nuestro entorno han mostrado que los niños de categoría socioeconómica baja hacen menos ejercicio físico que los de alta y permanecen más horas frente al televisor.
Métodos para la medición del gasto energético
La energía que un individuo gasta se puede medir directa o indirectamente con los diversos métodos disponibles actualmente. Los métodos de laboratorio suelen ser más precisos y exactos pero no pueden utilizarse en niños y adolescentes en condiciones libres. Por otro lado, los métodos de campo son baratos, menos precisos y sirven para grandes estudios poblacionales. Cada método posee unas características que lo harán apropiado según el tipo de estudio que se quiera realizar.
Calorimetría indirecta:
La combustión de nutrientes en el cuerpo humano fue descrita por primera vez por Lavoissier, que trabajó a finales del siglo XVIII en Francia. Lavoissier descubrió que una vela sólo producía combustión en presencia de oxígeno y describió como los organismos vivos, en igual medida, necesitan oxígeno para la combustión de alimentos, liberando calor como producto de esta reacción exotérmica. La producción de energía generada por los procesos bioquímicos del cuerpo humano puede ser determinada gracias a la medición del consumo de oxígeno (VO2) y la producción de dióxido de carbono (VCO2), en conjunción con la cuantificación del nitrógeno uréico excretado. La calorimetría indirecta utiliza para la cuantificación del gasto energético ecuaciones derivadas de diferentes fórmulas químicas con VO2 y VCO2 específicos para cada substrato. Para tal fin se utiliza una canopia o mascarilla de donde se toman las muestras de aire espirado mientras el sujeto permanece tumbado. La técnica no es invasiva y puede emplearse, con buenos resultados de precisión y exactitud, en estudios de investigación y en la práctica asistencial.
Monitorización del ritmo cardiaco minuto a minuto
Este método, bien aceptado tanto en niños como adultos, se basa en el incremento lineal proporcional del ritmo cardiaco cuando aumenta el VO2 durante el ejercicio físico. Esta relación entre el VO2 y el ritmo cardiaco varía según el individuo, por lo tanto, se necesitan curvas de calibración personal que imiten una actividad en condiciones libres. Los registros de VO2 mediante calorimetría indirecta y de frecuencia cardiaca se determinan simultáneamente en diferentes niveles de ejercicio físico. Las ventajas de este método son su utilidad en registros objetivos y continuos del gasto energético, el no ser invasivo ni caro y poderse desarrollar en condiciones libres. Debido a sus características se puede aplicar en una muestra amplia de niños y adolescentes, de manera ambulatoria, con una precisión y exactitud aceptables.
Agua doblemente marcada (2H218O)
La técnica del 2H218O está basada en la posibilidad de marcar el agua corporal para medir la diferencia en la tasa de desaparición de dos isótopos no radioactivos: 2H y 18O, determinada mediante muestras de saliva, orina o sangre, y con ello el VCO2 y VO2. La técnica es fácilmente soportable por los niños y adolescentes porque sólo tienen que tomar una sola dosis de 2H218O para marcar el agua corporal total. En condiciones libres, este método da un valor medio muy exacto del gasto energético total durante un periodo de 1-2 semanas. La técnica es simple, no invasiva y bien aceptada incluso para recién nacidos.
Acelerometría
Varios aparatos portátiles han sido comercializados con el objeto de medir el gasto energético a partir del movimiento y aceleración corporales. Los acelerómetros más modernos son triaxiales, es decir, miden las aceleraciones del cuerpo minuto a minuto en tres ejes: delante-detrás, arriba-abajo y derecha-izquierda. Las ventajas generales de estos aparatos son su bajo costo y su capacidad para dar información sobre diferentes grados y patrones de actividad física. Sus limitaciones en niños son: a) que los propios niños se quiten estos aparatos portátiles o los sumerjan en agua, ya que hay que llevarlos constantemente, b) que las fórmulas utilizadas para el cálculo cuantitativo del gasto energético se idearon para adultos y, por este motivo, conllevan errores importantes.
Cuestionarios de actividad física:
Los cuestionarios pueden ser útiles en estudios epidemiológicos a gran escala. La mayor dificultad que presentan es que su exactitud depende de la habilidad o interés del niño o de sus padres para rellenar el cuestionario con la información de lo sucedido. Además, por mucho que se quiera ajustar el cuestionario a la realidad, es muy difícil traducir las actividades apuntadas en el cuestionario a kilocalorías gastadas en las diferentes actividades diarias de un individuo, principalmente porque los equivalentes energéticos que se utilizan son fijos y sólo dependen del tiempo de duración de la actividad y del peso del niño, nada más apartado de la realidad fisiológica.
