5 LA CALORIMETRIA INDIRETTA

LA CALORIMETRIA
INDIRETTA
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
DIT
ACT
(Basal Metabolic Rate, Metabolismo Basale) (65-75%) +
(Diet-Induced Thermogenesis, Termogenesi Indotta dalla Dieta) (7-15%) +
(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
CALORIMETRIA
DIRETTA
CALORIMETRIA
INDIRETTA
PREDIZIONE
METODICHE NON
CALORIMETRICHE
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
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
CALORIMETRIA DIRETTA
CALORIMETRO DI ATWATER-ROSA-BENEDICT
CALORIMETRIA DIRETTA
CALORIMETRIA DIRETTA
CALORIMETRIA DIRETTA
Vantaggi
 Precisione ed Accuratezza
della Misura
(= metodica di riferimento per la
validazione delle altre tecniche)
Svantaggi
 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)
M = 3,941 VO2 + 1,106 VCO2 - 2,17 uN2
uN2 = escrezione urinaria di azoto (gr/die)
VO2 e VCO2 misurate in l/min
Equazione adeguata per lo stato di digiuno
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:
Il QR diminuisce in caso di:
iperventilazione
acidosi metabolica
ipernutrizione con lipogenesi
esercizio fisico
ipertermia
…
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 (0,7071,000) 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
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
TERMONEUTRALITA’
(22-26°C)
ASSENZA DI STIMOLI
ESTERNI
SOGGETTO
A DIGIUNO DA 12 ORE
(18 ORE PROTEICO)
A RIPOSO
(NO ESERCIZIO FISICO
INTENSO DA 12 ORE)
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