LA CALORIMETRIA INDIRETTA

richieste energetico - nutrizionali di un individuo L’analisi delle richieste energetico - nutrizionali di un individuo costituisce la base per l’impostazione di un corretto ed adeguato piano dietetico

COMPONENTI SPESA ENERGETICA TOTALE (Total Energy Expenditure, TEE): BMR (Basal Metabolic Rate, Metabolismo Basale) (65-75%) + DIT (Diet-Induced Thermogenesis, Termogenesi Indotta dalla Dieta) (7-15%) + ACT (Activity Energy Expenditure, Spesa Energetica dovuta all’Attività Fisica) (≥ 15%) + other (es termogenesi da brivido,…) Nei bambini: GRW (Growth, Energia per l’accrescimento)

METODICHE DI MISURAZIONE DEL DISPENDIO ENERGETICO DETERMINAZIONE DEL DISPENDIO ENERGETICO DETERMINAZIONE PREDIZIONE CALORIMETRIA DIRETTA CALORIMETRIA INDIRETTA METODICHE NON CALORIMETRICHE

Si basa sul principio secondo cui CALORIMETRIA DIRETTA Si basa sul principio secondo cui tutti i processi metabolici che si verificano nell’organismo portano alla produzione di calore Richiede l’utilizzo di una camera metabolica che rende possibile la misurazione del calore prodotto dal soggetto in esame, che viene fatto soggiornare nella camera per almeno 24 ore

CALORIMETRO DI LAVOISIER CALORIMETRIA DIRETTA Si basa sul principio di Lavoisier relativo alla trasformazione dell’energia CALORIMETRO DI LAVOISIER Lavoisier inventò un calorimetro a ghiaccio e dimostrò che la presenza di un animale aumentava la quantità di acqua formatasi, per fusione del ghiaccio, nell’unità di tempo

CALORIMETRO DI ATWATER-ROSA-BENEDICT CALORIMETRIA DIRETTA CALORIMETRO DI ATWATER-ROSA-BENEDICT

CALORIMETRIA DIRETTA

CALORIMETRIA DIRETTA

LIVELLO AMBULATORIALE CALORIMETRIA DIRETTA Vantaggi Svantaggi Precisione ed Accuratezza della Misura (= metodica di riferimento per la validazione delle altre tecniche) Costo elevato Difficoltà legate al funzionamento degli impianti Complessità Tempistiche d’esecuzione NON APPLICABILE A LIVELLO AMBULATORIALE

CALORIMETRIA INDIRETTA Si basa sul principio della TERMOCHIMICA RESPIRATORIA: l’organismo ricava energia mediante l’ossidazione dei substrati energetici contenuti negli alimenti in reazioni stechiometriche conosciute in cui è consumato ossigeno e prodotta anidride carbonica Permette di stimare la spesa energetica a partire: dal consumo di ossigeno dalla produzione di anidride carbonica dall’escrezione urinaria di azoto

CALORIMETRIA INDIRETTA Come risalire da VO2 e VCO2 al dispendio energetico ? EQUAZIONE DI WEIR M = dispendio energetico (Kcal/min) uN2 = escrezione urinaria di azoto (gr/die) VO2 e VCO2 misurate in l/min Equazione adeguata per lo stato di digiuno M = 3,941 VO2 + 1,106 VCO2 - 2,17 uN2 Trascurando l’effetto del metabolismo proteico: errore dell’1% per ogni 12-13% di kcal derivanti da proteine -> equazione semplificata: M = 3,941 VO2 + 1,106 VCO2

CALORIMETRIA INDIRETTA Misura del consumo di ossigeno e dell’anidride carbonica prodotta, calcolo del quoziente respiratorio e delle kcal/die A CIRCUITO APERTO A CIRCUITO CHIUSO Misura del solo consumo di ossigeno e calcolo delle kcal/die tenendo conto di un equivalente termico per litro di ossigeno di 4,82 kcal

QUOZIENTE RESPIRATORIO QR = CO2 prodotta/O2 consumato E’ un parametro utile a valutare la miscela metabolica utilizzata a riposo o durante un esercizio fisico La completa metabolizzazione di grassi, proteine e carboidrati richiede quantità diverse di ossigeno  il tipo di substrato energetico ossidato andrà ad incidere anche sulla quantità di anidride carbonica prodotta QR carboidrati = 1 QR grassi = 0,7 QR proteine = 0,8

QUOZIENTE RESPIRATORIO In condizioni di digiuno e in condizioni fisiologiche: QR ± 0,82 Il QR aumenta in caso di: iperventilazione acidosi metabolica ipernutrizione con lipogenesi esercizio fisico ipertermia … Il QR diminuisce in caso di: ipoventilazione privazione di cibo diabete con ketoacidosi metabolismo dell’etanolo ipotermia … Tutte le condizioni che si associano ad un QR al di fuori del limite fisiologico (0,707-1,000) devono essere tenute in adeguata considerazione per la corretta interpretazione del dato calorimetrico - Valori di QR < 0,707: gluconeogenesi e chetogenesi - Valori di QR > 1,000: lipogenesi

CALORIMETRIA INDIRETTA Se si vuole valutare solo il DISPENDIO ENERGETICO e NON la tipologia di nutrienti ossidati si può determinare solo il CONSUMO DI OSSIGENO Questo spiega il diffuso utilizzo di strumenti (facilmente applicabili a livello ambulatoriale) contenenti equazioni calorimetriche basate solo sul consumo di ossigeno

CALORIMETRIA INDIRETTA EQUIVALENTE CALORICO (Kcal/l): La quasi totalità dell’energia nell’uomo è ricavata da processi ossidativi si può valutare il dispendio energetico in base al consumo di ossigeno  da questo è possibile risalire al dispendio energetico conoscendo l’equivalente calorico per litro di ossigeno (4,82 kcal/l) EQUIVALENTE CALORICO (Kcal/l): CARBOIDRATI: 5,1 PROTEINE: 4,6 LIPIDI: 4,7

CALORIMETRIA INDIRETTA: ASSUNZIONI Ciò che avviene a livello respiratorio coincide con ciò che accade a livello della membrana cellulare  individuo in steady-state - In un soggetto a riposo o durante lo stato stazionario di un esercizio aerobico, l’energia metabolica deriva interamente dai processi di combustione di glucidi, lipidi, protidi - Tutto l’O2 viene completamente e rapidamente utilizzato nei processi ossidativi - Tutta la CO2 espirata deriva dalla completa combustione dei substrati - Tutto l’N derivato dall’ossidazione delle proteine viene misurato con precisione e accuratezza Ogni interconnessione metabolica che non richiede scambi di gas o liberazione di azoto urinario non è vista dalla calorimetria

CALORIMETRIA INDIRETTA: CONDIZIONI DI MISURAZIONE STRUMENTALE DEL MB STANDARDIZZAZIONE AMBIENTE SOGGETTO A DIGIUNO DA 12 ORE (18 ORE PROTEICO) TERMONEUTRALITA’ (22-26°C) A RIPOSO (NO ESERCIZIO FISICO INTENSO DA 12 ORE) ASSENZA DI STIMOLI ESTERNI TOTALE RILASSAMENTO FISICO E PSICOLOGICO DURATA DEL TEST NON < 15 MINUTI

CALORIMETRIA INDIRETTA: UTILITÁ - Impostare un regime dietetico (kcal dieta NON inferiori a MB misurato!)  FONDAMENTALE PER IMPOSTARE DIETE ADEGUATE, SOPRATTUTTO IN CONDIZIONI PATOLOGICHE O FISIOLOGICHE PARTICOLARI (ES ETA’ EVOLUTIVA) Rendere consapevole il paziente, specialmente nel caso di bassi livelli di MB, del ruolo educazionale dell’attività fisica

CALORIMETRIA INDIRETTA CONCLUSIONI Alla luce di quanto esposto, la calorimetria indiretta rappresenta uno strumento non invasivo di estrema utilità nell’ambito di un percorso dietoterapico e di educazione alimentare