Metabolismul energetic.

metabolsim

Starea de sănătate a fiecărui individ necesită, în primul rând, existenţa unui status nutriţional optim ce derivă din echilibrul obţinut între necesarul şi aportul energetic şi nutriţional. Fiecare dintre componentele acestei balanţe depinde, la rândul său, de o multitudine de factori, mai mult sau mai puţin influenţabili, ce pot fi modificaţi pe parcursul vieţii. Existenţa unui status nutritional optim promovează creşterea şi dezvoltarea organismului, menţine starea de sănătate, permite desfăşurarea activităţii zilnice şi participă la protecţia organismului faţă de diverse injurii sau boli. În determinarea statusului nutriţional un rol aparte îl deţine balanţa energetică a organismului, ce stă la baza stabilităţii ponderale şi a echilibrului mediului intern. Pentru a putea funcţiona normal, organismul uman necesită un aport constant de energie, aport care se realizează prin intermediul principiilor alimentare. Fiind vorba de un organism homeoterm, acesta este lipsit de capacitatea de depozitare a căldurii şi nici nu permite transformarea altei forme de energie exterioară. Sursa unică şi indispensabilă a supravieţuirii organismului uman este, deci, energia conţinută în alimente. Desfacerea legăturilor chimice din structura alimentelor determină eliberarea de energie, care este apoi încorporată în cadrul legăturilor fosfat macroergice din componenţa intermediarilor energetici: moleculele de adenozindifosfat (ADP) şi adenozintrifosfat (ATP), fosfocreatina, coenzima A. Acest catabolism energetic asigură organismului energia necesară supravieţuirii şi produce mai ales ATP, principalul donator de energie liberă graţie turn-over-ului său rapid şi regenerării imediate în încercarea de a asigura o disponibilitate permanentă. Cea mai mare parte a ATP este produsă la nivelul mitocondriilor, veritabile „centrale energetice” ale celulei ce dispun de o dublă membrană şi un valoros echipament enzimatic implicat în diverse căi metabolice. La nivelul matricei intermembranare a acestora au loc reacţiile enzimatice din cadrul ciclului Krebs, cuplat ulterior cu lanţul respirator (din membrana internă), având ca finalitate formarea moleculelor de ATP. Substratul principal al ciclului Krebs (denumit şi ciclul acizilor tricarboxilici, ciclul acidului citric) este reprezentat de acetilcoenzima A, metabolitul final al macronutrienţilor. O mică parte din cantitatea de ATP (aproximativ 10%) este produsă intracitoplasmatic plecând de la aşa-numitele substanţe bogate în energie, în mod particular în cursul glicolizei. Această cale de sinteză a ATP este indispensabilă celulelor anaerobe, ca de exemplu globulelor roşii. Reglarea ciclului Krebs se află, în primul rând, sub influenţa necesarului energetic celular (cantitatea de ATP disponibilă), dar şi aportului suficient de oxigen (necesar lanţului respirator), viteza de desfăşurare a reacţiilor fiind dependentă de cantitatea de substrat disponibilă (acetilcoenzima A şi oxalacetatul). Analiza tuturor acestor reacţii catabolice succesive permite realizarea unui bilanţ energetic al tuturor macronutrienţilor prin evaluarea cantităţii de ATP formate. Astfel:

  • oxidarea în condiţii aerobe a unei molecule de glucoză determină producerea a 38 molecule de ATP;
  • oxidarea corpilor cetonici – în ţesuturile extrahepatice, o moleculă de acetoacetat duce la formarea a 24 molecule ATP, iar o moleculă de 3-hidroxibutirat formează 27 molecule ATP;
  • oxidarea unei molecule de glutamină produce 24 molecule ATP.

Legăturile fosfat macroergice din structura ATP sunt foarte labile, scindarea lor realizându-se instantaneu, atunci când nevoile energetice celulare o impun. ATP a fost denumit moneda energetică curentă a celulei, capabilă de scindare şi refacere continuă, cu rol de principal carburant celular. În organism se asigură concentraţii aproape constante de ATP atât timp cât celula dispune de cantităţi suficiente de fosfocreatină, cei doi compuşi macroergici (ATP şi fosfocreatina) realizând un veritabil sistem tampon, indispensabil asigurării nevoilor variabile de energie ale ţesuturilor şi organelor. În cazul organismului uman, aportul energetic (reprezentat de consumul de alimente) este discontinuu şi variabil, în timp ce consumul energetic este permanent, cu variaţii intra- şi interindividuale legate de metabolismul bazal, activitatea fizică şi termogeneză. Se poate vorbi astfel de două perioade distincte, perioada de post şi cea alimentară, în cadrul cărora căile metabolice activate sunt diferite, ducând fie la stocare de energie sub formă de glicogen şi trigliceride, fie la consumul din depozite glucidice şi lipidice, uneori chiar proteice. În aceste perioade, reglarea metabolismului energetic este asigurată de raportul existent între doi hormoni – insulina şi glucagonul. În formă simplificată, se poate spune că insulina este hormonul perioadei alimentare şi reacţiilor anabolice, iar glucagonul este hormonul perioadei de post şi al catabolismului.

28499736_2052512038358133_358282368_o

Depozitele energetice ale organismului sunt determinate de balanţa existent între aportul de alimente şi consumul de energie. Valoarea acestor depozite este impresionantă la oameni; astfel, în cazul unei persoane slabe ţesutul adipos depozitează energia necesară pentru aproximativ 2-3 luni, pe când în cazul unei persoane obeze depozitele energetice pot ajunge şi pentru un an. Atunci când un organism este în echilibru energetic, aceste depozite rămân nemodificate. Energia necesară pe termen scurt (de exemplu, între mese) este asigurată prin utilizarea rezervelor tisulare de glicogen şi a unora dintre lipide. În cursul posturilor prelungite sau al perioadelor de restricţie din cadrul ciclurilor de scădere ponderală are loc degradarea proteinelor şi utilizarea acestora ca substrat energetic alături de lipide. Dar proteinele organismului au un important rol structural şi, de aceea, nu pot fi utilizate în exces fără a afecta supravieţuirea organismului. Rezerva de glicogen de la nivel hepatic şi muscular este rapid epuizată dacă aportul alimentar nu este zilnic. Balanţa energetică la indivizii umani este reglată în primul rând prin modularea aportului energetic. Aportul alimentar insuficient determină scădere ponderală, în timp ce aportul excesiv duce la creştere în greutate.

Ecuaţia bilanţului energetic poate fi exprimată astfel: modificările depozitelor energetice ale organismului = aportul de energie – consumul de energie În practică, cuantificarea aportului de energie (realizat prin intermediul principiilor alimentare) este dificilă. De cele mai multe ori se realizează o estimare a aportului energetic cu ajutorul anchetelor nutriţionale, cu avantajele şi dezavantajele lor. Nu acelaşi lucru se poate spune însă şi despre cel de-al doilea termen al ecuaţiei bilanţului energetic, şi anume consumul de energie. Componentele principale ale consumului energetic sunt următoarele:

metabolismul bazal;

termogeneza, care cuprinde termogeneza indusă de alimente şi termogeneza termoreglatorie;

activitatea fizică.

La copii trebuie luat în calcul şi consumul energetic secundar creşterii.

Aportul energetic nu trebuie să acopere doar necesarul de energie, ci trebuie avută în vedere şi refacerea depozitelor energetice; această noţiune de depozit energetic prezintă importanţă în nuanţarea celor două aspecte de aport necesar şi aport esenţial. Astfel, oxigenul poate fi considerat nutrimentul esenţial, imperios necesar desfăşurării vieţii şi, în acelaşi timp, fără depozite în organism; contrar acestuia, iodul are o capacitate de depozitare remarcabilă la nivelul tiroidei, determinând alterarea funcţiilor acesteia, cu răsunet asupra întregului organism. Cele trei grupe de macronutrienţi nu sunt echivalente în ceea ce priveşte asigurarea necesarului energetic; fiecare dintre aceste grupe este necesară, în anumite limite destul de largi, compatibile cu supravieţuirea. Importanţa modificărilor ce au loc la nivelul depozitelor energetice ale organismului, modificări survenite în urma dezechilibrului dintre aport şi consum energetic, depinde de durata acestui dezechilibru. Necesarul energetic zilnic la majoritatea indivizilor se află în intervalul 1500-3000 kcal; datorită existenţei depozitelor energetice ale organismului, dezechilibrul acestei balanţe energetice pe timp scurt nu pare a determina modificări semnificative în ceea ce priveşte energia totală a organismului (în speţă, modificări ale greutăţii corporale). Dezechilibrele ce apar şi se menţin pe o perioadă de câteva zile, săptămâni sau luni pot duce la modificări substanţiale ale energiei totale şi, deci, la modificări corespunzătoare ale greutăţii corporale. Câştigul sau pierderea unor niveluri semnificative ale depozitelor energetice ale organismului influenţează, la rândul lor, alte component ale ecuaţiei balanţei energetice; scăderea sau câştigul ponderal sunt asociate cu pierderea sau creşterea masei ţesutului metabolic activ, ceea ce se însoţeşte de o scădere sau creştere a consumului energetic total. De aceea, atunci când dezechilibrul dintre aport şi consum energetic persistă timp îndelungat, apar modificări în ceea ce priveşte depozitele de energie ale organismului (şi de greutate corporală), modificări care nu sunt liniare cu excesul sau deficitul energetic, dar care depind de tipul de ţesut pierdut sau câştigat şi de efectul acestor modificări specifice asupra consumului şi aportului energetic

  1. METABOLISMUL BAZAL

Uzual, metabolismul bazal (MB) poate fi definit ca nivelul minim de energie necesară menţinerii vieţii (este vorba de menţinerea funcţiilor organismului şi a homeostaziei) sau consumul energetic compatibil cu supravieţuirea. Din aceste motive, unii autori utilizează denumirea de consum energetic obligatoriu (obligatory energy expenditure). La adultul normal, valoarea estimativă a MB este de 1 kcal/oră/kgcorp în cazul bărbaţilor şi de 0,9 kcal/oră/kgcorp în cazul femeilor şi reprezintă 60-75% din consumul energetic zilnic. În practică se calculează de fapt cheltuielile energetice de repaus, care sunt cu aproximativ 5-15% mai mari decât metabolismul bazal, diferenţă care apare în urma procesului de trezire, cu creşterea activităţii neuronale centrale şi cheltuieli pentru menţinerea tonusului postural. Metabolismul bazal este practice imposibil de măsurat şi, de aceea, cei doi termeni de metabolism bazal şi consum energetic de repaus sunt utilizaţi cu aceeaşi semnificaţie clinică. Alţi termeni utilizaţi în literatură cu aceeaşi semnificaţie sunt: basal metabolic rate (BMR), basal energy requirement (BER), basal energy expenditure (BEE), resting metabolic rate (RMR), resting energy expenditure (REE). În practică, BMR şi REE diferă cu mai puţin de 10%. Principalii factori ce influenţează valoarea MB sunt reprezentaţi de masa şi compoziţia corporală, sexul, vârsta, statusul hormonal şi condiţiile mediului extern. Există o relaţie de directă proporţionalitate între valoarea MB şi greutatea corporală a unui individ, repartiţia ţesutului adipos neavând nici o influenţă asupra consumului energetic zilnic; mai mult decât atât, de o importanţă majoră este cantitatea de masă slabă raportată la greutatea organismului. Această masă slabă (fat free mass – FFM) reprezintă compartimentul metabolic activ din organism; astfel, mare parte din variaţiile individuale ale MB (60-80%) pot fi puse pe seama compoziţiei diferite de la caz la caz a organismului. Creierul, ficatul, rinichii şi cordul sunt organele cele mai active din punct de vedere metabolic şi participă cu aproximativ 60% din valoarea metabolismului de repaus, deşi reprezintă împreună doar 5-6% din greutatea totală a organismului. Contribuţia acestor organe la determinarea MB este proporţională cu fluxul sanguin al acestora. Aceste ţesuturi prezintă o rată a metabolismului de 15-40 ori mai mare decât o masă echivalentă de ţesut muscular în repaus şi de 50-100 de ori mai mare decât ţesutul adipos. Acest consum energetic important este secundar intenselor reacţii anabolice şi catabolice ce au loc la nivelul acestor organe. Contribuţia ţesutului muscular la consumul energetic total creşte semnificativ în cursul efortului fizic.

28461189_2052511951691475_2081165347_o

  1. corpii cetonici sunt oxidaţi doar în condiţii de post alimentar
  2. lactatul este format în condiţii anaerobe, condiţii ce apar în cursul exerciţiilor fizice prelungite. În ceea ce priveşte vârsta, s-a constatat că valoarea MB este cea mai mare în perioada de creştere rapidă din primii doi ani de viaţă şi mai atinge un vârf în perioada pubertăţii şi adolescenţei. Energia necesară acoperirii cheltuielilor din cursul sintezei şi depozitării de ţesuturi corespunzătoare proceselor de creştere este de aproximativ 5 kcal/g de ţesut. Copiii, al căror organism este în creştere, consumă 12-15% din aportul energetic alimentar pentru formarea de noi ţesuturi; pe măsură ce anii trec, necesarul caloric pentru creştere este redus la aproximativ 1% din necesarul energetic zilnic. La vârstnicii sănătoşi s-a constatat reducerea MB odată cu înaintarea în vârstă, acest lucru fiind asociat cu pierderea masei slabe metabolic active. Diferenţele consumului energetic de repaus în funcţie de sex se datorează şi reflectă, în acelaşi timp, diferenţele în ceea ce priveşte compoziţia corporală la cele două sexe. Astfel, femeile (care au în general mai multă masă grasă decât bărbaţii) prezintă o valoare a MB mai mică cu 5-10% la aceeaşi greutate şi înălţime. Statusul hormonal poate influenţa metabolismul bazal, un rol central avându-l mai ales afecţiunile tiroidiene. Rolul esenţial al tiroxinei este de a creşte rata de activitate a majorităţii reacţiilor chimice în toate celulele organismului. Hormonii tiroidieni influenţează unele componente ale lanţului respirator, unele pompe membranare, intervenind şi în cadrul metabolismului lipidelor, carbohidraţilor şi proteinelor. S-a încercat utilizarea în practica clinică a acestei relaţii dintre hormonii tiroidieni şi MB; astfel, valoarea MB este utilizată uneori pentru a aprecia răspunsul organismului la administrarea de antitiroidiene de sinteză sau de hormoni tiroidieni.

Stimularea sistemului nervos simpatic (SNS), în condiţii de stress sau emoţii, duce la eliberarea de adrenalină (A) şi noradrenalină (NA), cu creşterea activităţii celulare şi promovarea glicogenolizei. Stimularea maximală a SNS poate creşte MB, dar intensitatea acestui efect la om este redusă, fiind probabil de 15% sau mai puţin la adult, dar de 100% la nou-născut. Alţi hormoni, cum ar fi cortizolul, hormonul de creştere şi insulina, pot influenţa în acelaşi sens metabolismul bazal. Hormonii pancreatici (insulina şi glucagonul) influenţează rata utilizării carbohidraţilor şi metabolizarea lipidelor, în principal prin activarea transportorilor (şi deci consum de energie), în timp ce hormonii tiroidieni influenţează expresia proteinelor specifice prin alterarea ratei transcripţiilor nucleare, modificând rata metabolismului şi producerea de căldură. În cazul persoanelor adulte de sex feminin, rata metabolismului oscilează în funcţie de ciclul menstrual. Cea mai importantă creştere a consumului energetic se menstrual şi este de aproximativ 150 kcal/zi. În cursul sarcinii MB pare a scădea în primele luni, în timp ce în ultimul trimestru consumul energetic se măreşte prin procesul de creştere uterină, placentară şi datorită creşterii şi dezvoltării fetale, precum şi prin creşterea sarcinii cordului matern. MB pare a fi influenţat şi de condiţiile de mediu; astfel, persoanele care trăiesc şi îşi desfăşoară activitatea în condiţii de climat tropical au de obicei cheltuieli energetice de întreţinere cu 5-20% mai mari decât persoanele care trăiesc în zone temperate.

  1. TERMOGENEZA

Termogeneza apare ca răspuns la stimuli precum: ingestia de alimente, expunerea la variaţii de temperatură, frică, stress sau ca rezultat al administrării unor medicamente sau hormoni. Din aceste motive, unii autori utilizează termenul de termogeneză adaptativă.

  • Forma majoră de termogeneză este reprezentată de acţiunea dinamică specifică a alimentelor (ADS), denumită şi efectul termic al alimentelor (thermic effect of food – TEF) sau termogeneza indusă de alimente (dietinduced thermogenesis).
  • O altă componentă este termogeneza termoreglatorie, în cadrul căreia organismul încearcă să-şi menţină structurile la o temperatură normal de funcţionare. Acest proces are loc atunci când organismul este expus la temperaturi joase şi are loc producerea de căldură ca mecanism adaptativ (cold induced thermogenesis).

Efectul termic al alimentelor (TEF – thermic effect of food, cunoscut şi sub denumirea de acţiunea dinamică specifică a alimentelor – ADS) reprezinta cantitatea de energie consumată pentru digestia, absorbţia, transportul şi metabolismul alimentelor ingerate şi reprezintă 10% din consumul energetic zilnic. Are loc timp de câteva ore după ingestia de alimente (1-3 ore). Mecanismele implicate în digestia şi metabolizarea alimentelor, ce se desfăşoară cu consum energetic, sunt următoarele:

– masticaţie, secreţii digestive, secreţia suprarenaliană, punerea în

funcţiune a tubului digestiv;

– transformarea nutrimentelor absorbite în ATP sau stocarea lor.

Efectul termic al alimentelor prezintă două componente:

  1. termogeneza obligatorie – energia necesară digestiei, absorbţiei, metabolizării şi stocării nutrienţilor;
  2. termogeneza facultativă – consumul energetic suplimentar, care pare a fi mediat de activarea sistemului nervos simpatic (SNS) (prin intermediul receptorilor β); este datorat efortului de adaptare la variaţiile de dietă, la variaţiile temperaturii mediului ambiant, stress-ului emoţional şi altor factori;

Compoziţia dietei influenţează efectul termic al alimentelor, cel mai mare consum înregistrându-se după ingestia de proteine şi carbohidraţi, iar cel mai redus fiind în cazul lipidelor. Grăsimile se depozitează cu doar 4% pierderi, comparative cu depozitarea de hidraţi de carbon sub formă de lipide, care are 25% pierderi. Procesul de depozitare a lipidelor este foarte eficient, în timp ce, în cazul hidrocarbonatelor şi al proteinelor, este necesară energie suplimentară pentru conversia metabolică în forma corespunzătoare de depozit. Proteinele au o ADS de aproximati 15-30%, energie care este consumată în procesele de oxidare a aminoacizilor sau de încorporare a acestora în structura proteinelor constituţionale în cadrul turn-over-ului proteic normal. Necesarul energetic metabolizării hidraţilor de carbon (oxidarea glucidelor sau depozitarea sub formă de glicogen) este de 6-8%. Termogeneza indusă de alimente este mult mai pronunţată când nutrienţii sunt administraţi individual decât atunci când sunt ingeraţi sub forma unui prânz mixt. Compoziţia alimentelor pe care le consumăm este acum considerată o cauză primară de morbiditate şi mortalitate (obezitate, boli coronariene). Nivelul ADS depinde şi de natura lipidelor ingerate. Astfel, se pare că trigliceridele cu lanţ mediu determină creşterea termogenezei, comparativ cu trigliceridele cu lanţ lung. Alimentele condimentate cresc şi prelungesc consumul energetic secundar aportului alimentar; adaosul de chili sau muştar creşte consumul energetic faţă de alimentele necondimentate şi poate prelungi efectul termic al alimentelor pentru mai mult de 3 ore. Cafeina, nicotina şi alimentele calde se însoţesc de asemenea de creşterea TEF.

Termogeneza termoreglatorie

Organismul uman utilizează energia termică pentru a menţine celulele nobile la o temperatură normală de funcţionare. Termoreglarea cuprinde suma funcţiilor ce reglează producerea de căldură (termoreglare chimică) şi de transport (termoreglare fizică). Datorită existenţei unui echilibru dinamic între reacţiile termogenetice şi termolitice compensatoare, temperatura corpului uman se menţine constantă în limite de 36,2-36,8°C la nivelul suprafeţei corporale (temperatura periferică) şi de 37-37,5°C la nivelul viscerelor toraco-abdominale (temperatura centrală). Există unele diferenţe legate de vârstă (copiii prezintă valori mai ridicate decât vârstnicii), variaţii diurne (valori mai mari seara decât dimineaţa), digestie şi flux menstrual. Temperatura de confort a corpului uman este de +21°C îmbrăcat şi +28°C dezbrăcat, iar orice deviaţie termică a mediului ambiant afectează în primul rând temperatura periferică. Atunci când organismul este expus la temperaturi scăzute are loc producerea de căldură ca mecanism adaptativ (termogeneza adaptativă, cold induced thermogenesis); acest fenomen apare rar la oameni, cu excepţia primelor luni de viaţă şi a perioadelor de febră sau a altor afecţiuni. Experţii OMS/FAO care s-au ocupat de bilanţul de energie au ajuns la concluzia că nu este posibilă cuantificarea influenţei climatului asupra nevoilor energetice de repaus şi activitate. Controlul simpatic al termogenezei are la bază acţiunea catecolaminelor asupra receptorului β3-adrenergic. Aceşti receptori sunt localizaţi mai ales la nivelul ţesutului adipos brun, dar unii autori susţin prezenţa lor şi la nivelul ţesutului adipos alb intraabdominal şi subcutanat. După activarea receptorului β3-adrenergic, modularea termogenezei are loc prin intermediul familiei proteinelor decuplante (uncoupling proteins – UCP), care au rolul de transportori la nivelul membranei mitocondriale interne a adipocitelor. Astfel, proteinele decuplante în stare activă separă procesul de formare a ATP-ului de acela de oxidare; energia rezultată din arderea substratelor nu se mai înmagazinează ca legătură macroergică, disipându-se sub formă de căldură.

III. ACTIVITATEA FIZICĂ

Energia necesară desfăşurării activităţilor fizice reprezintă cel mai variabil component al consumului energetic total şi reprezintă aproximativ 30% din cheltuielile energetice ale organismului. Atunci când ne referim la balanţa energetică este important să evaluăm şi să luăm în considerare orice tip de mişcare, inclusiv activitatea accidentală, cea din cursul treburilor casnice şi transportului, activitatea cotidiană, dar şi recreaţiile planificate, orice tip de exerciţiu fizic susţinut. Se consideră că termogeneza secundară activităţilor fizice poate fi împărţită în două componente:

  • termogeneza determinată de exerciţiul fizic voluntar şi susţinut;
  • termogeneza secundară activităţii fizice cotidiene, ocupaţionale şi care reprezintă totalitatea mişcărilor pe care le facem ca persoane independente: activitatea profesională, statul în picioare sau pe scaun, mersul, dansul, cântatul la vioară sau chitară, cumpărăturile, neliniştea, nervozitatea, controlul postural etc.

Costul tuturor acestor activităţi cotidiene pare a fi foarte variabil şi dificil de estimat, reprezentând principalul component al consumului energetic secundar activităţilor fizice. Activitatea fizică aşa-zisă „spontană”, reprezentată de nelinişte-nervozitate, tremurături, „fâţâieli”, reprezintă aproximativ 100-800 kcal/zi şi este cunoscută în literatură sub denumirea de NEAT (non-exercise activity thermogenesis). Această componentă comportamentală prezintă o mare variabilitate interindividuală, valoarea NEAT depinzând în mare parte de tipul de personalitate şi de statusul vegetativ (tonusul simpatic crescut se însoţeşte de NEAT crescut). Se pare că NEAT exercită o influenţă majoră asupra balanţei energetice şi deci asupra reglării greutăţii corporale la oameni, chiar mai mult decât factorii convenţionali reprezentaţi de MB şi ADS. Deşi ATP reprezintă principalul rezervor de energie al organismului, acesta este depozitat în cantităţi limitate. Calea cea mai rapidă de refacere a ATP este prin intermediul fosfocreatinei, cale care nu necesită prezenţa oxigenului (cale anaerobă). Dar şi această cale este limitată, datorită epuizării la un moment dat a fosfocreatinei. Astfel, energia eliberată prin acest sistem al ATP combinat cu cel al fosfocreatinei poate susţine un efort fizic de aproximativ 8 secunde. Dacă efortul fizic durează peste 8 secunde este necesară o sursă adiţională de energie care să asigure resinteza ATP. Căile care intră în acţiune în acest caz sunt reprezentate de metabolismul anaerob şi aerob, care au drept surse primare macronutrienţii asiguraţi prin aport alimentar. Prima care intră în acţiune în aceste condiţii este glicoliza anaerobă, prin care metabolizarea glucozei asigură eliberarea de energie fără a necesita prezenţa oxigenului. Cantitatea de ATP formată pe această cale este relativ mică, energia furnizată asigurând necesarul unui efort fizic pe o durată de aproximativ 60-120 secunde. Acumularea acidului lactic rezultat pe această cale poate determina modificarea pH-ului sanguin până la un nivel ce interferă cu activitatea enzimatică, determinând apariţia oboselii musculare. Apare astfel o „datorie de oxigen”. Efectuarea unui efort fizic de mai mult de 120 secunde necesită energie suplimentară, furnizată de intrarea în acţiune a căii aerobe; pe această cale, nutrimentele sunt transformate prin intermediul ciclului Krebs în compuşi fosfat macroergici, de o importanţă vitală fiind asigurarea unei cantităţi corespunzătoare de oxigen, care depinde la rândul ei de starea aparatelor respirator şi cardiovascular. Pe această cale, o moleculă de glucoză furnizează 36-38 molecule de ATP.

28500247_2052511961691474_349746732_o

Deşi fiecare din căile descrise determină producerea de compuşi fosfat macroergici, un individ care efectuează activitate fizică poate utiliza una sau mai multe dintre aceste căi. Astfel, la debutul oricărui exerciţiu fizic este utilizat ATP existent şi cel format rapid cu ajutorul fosfocreatinei; dacă această activitate fizică durează peste 8 secunde intră în acţiune calea anaerobă, cu formare de ATP, iar ulterior calea aerobă va deveni calea dominantă de asigurare a combustibilului energetic.

28460727_2052512015024802_279479115_o (1).jpg

Deşi atât glucidele şi lipidele, cât şi proteinele sunt surse posibile de energie necesară contracţiei musculare şi efectuării diverselor activităţi fizice, tipul de substrat utilizat este determinat de numeroşi factori. În general, atât glucoza cât şi acizii graşi reprezintă surse energetice în proporţii ce depind în primul rând de intensitatea şi durata efortului fizic, dar şi de antrenamentul şi condiţia fizică a persoanei respective. Astfel:

  • un efort fizic de intensitate foarte mare şi durată mică se bazează pe rezervele de ATP existente şi cele formate prin intermediul fosfocreatinei;
  • un efort fizic de intensitate mare ce durează mai mult de câteva secunde va impune intrarea în acţiune a căii glicolitice anaerobe;
  • efectuarea unui efort fizic de intensitate moderată-redusă va presupune utilizarea energiei provenite în principal din metabolizarea acizilor graşi.

Se poate spune deci că hidrocarbonaţii reprezintă o sursă energetică mai importantă proporţional cu intensitatea efortului fizic (acizii graşi nu pot suplimenta necesarul de ATP în cazul activităţilor fizice cu intensitate mare deoarece lipidele nu pot fi metabolizate destul de rapid pentru a asigura energia cerută), iar lipidele vor constitui o sursă energetică mai mare odată cu creşterea duratei exerciţiului fizic. Mai mult, după perioade lungi de efectuare a exerciţiilor fizice apare oxidarea compensatorie a lipidelor pentru resinteza depozitelor de glicogen epuizate; acest proces creşte cu durata efortului fizic. Un alt determinant al tipului de substrat energetic utilizat este antrenamentul şi, în speţă, condiţia fizică a persoanei respective. Pe lângă faptul că îmbunătăţeşte starea sistemului cardiovascular implicat în asigurarea necesarului de oxigen, antrenamentul fizic are ca rezultat suplimentar creşterea numărului de mitocondrii şi a nivelului enzimelor implicate în sinteza aerobă de ATP, crescând astfel capacitatea organismului de a metaboliza orice substrat energetic, dar mai ales acizii graşi. Costul metabolic al activităţii fizice este frecvent exprimat sub formă de echivalenţi metabolici (MET), care reprezintă multipli ai MB. Astfel, prin definiţie, a sta liniştit după 12 ore de repaus alimentar este echivalent cu 1 MET. Alţi autori utilizează termenul anglo-saxon de PALs (physical activity levels) pentru a cuantifica nivelul activităţii fizice desfăşurate; acesta este raportul dintre consumul energetic total şi metabolismul bazal şi permite diferenţierea între sedentari şi activi. Diferenţele în ceea ce priveşte consumul energetic secundar desfăşurării activităţilor fizice nu se datorează doar tipului de efort fizic şi antrenamentului persoanei respective, ci şi greutăţii corporale. Astfel, în literatură este citată o altă clasificare a activităţilor fizice, şi anume: activităţi independente de greutate (înot, ciclism) şi dependente de greutatea corporală (urcatul unei pante, urcatul scărilor etc.). Costul energetic al acestora din urmă este înalt corelat cu activitatea corporală şi este mult mai mare în cazul persoanelor obeze. Odată cu înaintarea în vârstă se produce şi reducerea activităţii fizice, parţial şi datorită bolilor şi infirmităţilor. Nivelul activităţii fizice pare a se reduce, pe lângă înaintarea în vârstă, şi datorită creşterii adipozităţii, realizându-se astfel un cerc vicios. În condiţii de post sau malnutriţie are loc o reducere a metabolismului de repaus cu aproximativ 25% începând din a 20-a zi; ulterior, consumul energetic se reduce semnificativ odată cu scăderea ponderală. În cazuri de post alimentar prelungit, în primele zile are loc pierderea de apă şi a depozitelor lipidice. În cazul unei persoane anterior sănătoase, în primele 11 săptămâni se pierd ţesuturi cu următoarea compoziţie: 40% lipide, 12% proteine şi 48% apă. Dacă postul continuă, între săptămânile 12-23 compoziţia ţesuturilor pierdute este 54% lipide, 9% proteine şi 37% apă. Consumul energetic de repaus se reduce cu aproximativ 31%, iar activitatea fizică scade cu aproximativ 55%. Se explică astfel de ce rata scăderii ponderale se reduce cu timpul: aportul caloric rămâne constant, în condiţiile scăderii consumului energetic total. Toate aceste modificări ale compoziţiei organismului au consecinţe importante în cursul perioadei de realimentare în efectuarea bilanţului nutriţional, pe baza căruia se vor alcătui planurile terapeutice. Necesarul energetic în cazul unei sarcini la termen este crescut, OMS recomandând femeilor însărcinate o creştere a aportului caloric cu aproximativ 150 kcal/zi în cursul primului trimestru şi cu 350 kcal/zi în restul perioadei de sarcină. Aceste recomandări nu iau în considerare variaţiile activităţii fizice sau ale greutăţii corporale care nu se datorează stării fiziologice de sarcină. Deoarece activitatea fizică a femeii însărcinate în societatea modernă este de cele mai multe ori redusă, unii autori recomandă în trimestrele 2 şi 3 de sarcină o creştere a aportului caloric cu doar 300 kcal/zi. Pe perioada alăptării se remarcă creşterea necesarului caloric pentru realizarea procesului de transformare a nutrienţilor în lapte matern. Depozitele lipidice formate pe parcursul sarcinii vor asigura mamei o mică parte din acest necesar crescut, dar aportul caloric suplimentar recomandat mamelor ce alăptează pentru acoperirea nevoilor este de 500 kcal/zi.

sursa: V. Dinu, E. Trutia, Tratat de biochimie medicala., A. C. Guyton, Tratat de fiziologie a omului.

Reclame

Lasă un răspuns

Te rog autentifică-te folosind una dintre aceste metode pentru a publica un comentariu:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s

%d blogeri au apreciat asta: