Alimentazione e nutrizione umana

DISPENDIO ENERGETICO

I macronutrienti sono una percentuale di un fabbisogno di energia di un soggetto, che è fortemente legato

al mantenimento del proprio peso corporeo: se si consuma una quantità di energia superiore al fabbisogno

ci sarà un aumento del peso corporeo che si ha a livello del tessuto adiposo; mentre tutte le volte che si

mangia un quantitativo di energia inferiore il peso diminuisce e questo è il principio della dieta, dove

l’obiettivo è di utilizzare le riserve depositate per ottenere un calo di peso. Il meccanismo è molto

complesso perché non è solo quello che si introduce ma il fabbisogno può variare perché dipende da

diverse componenti.

Se si è in bilancio energetico il peso rimane costante e questo significa che l’apporto di energia IN è stato

esattamente pari alle spese energetiche avute OUT. Nel corpo bilancio è abbastanza facile da calcolare

perché l’IN è l’energia introdotta che deriva unicamente dagli alimenti quindi l’apporto energetico è

derivato dagli alimenti consumati e valutabile con tre metodi; l’OUT sono spese e non sono invece uniche

perché la spesa energetica giornaliera nelle 24 ore

dipende da tre componenti: il metabolismo basale, la

termogenesi indotta dalla dieta, l’attività fisica. Un

altro aspetto importante per collegare il concetto

fabbisogno con tutte le vie metaboliche è che l’uomo

mangia in alcuni momenti della giornata ma si

spendono in continuazione calorie in maniera diversa;

si ha una spesa basale per il mantenimento e una spesa

energetica che aumenta in funzione dell’attività fisica fatta o dalla situazione fisiologica. Perché ci possa

essere un bilancio è necessario avere delle vie metaboliche che prevedono allo stoccaggio dell’energia

introdotta e all’utilizzo di essa lontano dai pasti.

L’energia contenuta negli alimenti si può stimare con due

sistemi: il primo modo è di utilizzare la bomba calorimetrica,

ovvero uno strumento che porta alla completa ossidazione

dell’alimento con la produzione di calore a cui corrisponde una

produzione di energia; altro modo con cui si stimano le kcal è di

analizzare chimicamente il prodotto in termini di proteine,

grassi e zuccheri contenuti, i quali vengono moltiplicati per le

kcal date per grammo dal rispettivo macronutriente. A questo

numero si può arrivare con due modi diversi; quando si stima

l’intake energetico si fa la somma di tutti gli alimenti consumati

durante la giornata e la somma di tutti gli apporti calorici. Le calorie introdotte che sono frazionate nella

giornata entrano nel sistema biochimico e metabolico, con il sistema di digestione e assorbimento i

nutrienti diventano acidi grassi, amminoacidi, glucosio che entrano nelle vie metaboliche o sono poi

stoccati; tutte queste molecole entrano poi nel ciclo di Krebs e si ha la produzione di energia.

Il fabbisogno è costituito da tre componenti: il metabolismo basale rappresenta una percentuale molto

elevata 60-75% del fabbisogno di energia; se il fabbisogno è di 1000 kcal, di queste almeno 600 kcal

servono per il metabolismo basale. A questo si aggiunge anche la termogenesi della dieta che è circa il 10%

quindi rappresenta 100 kcal e il resto è dato dall’attività fisica per circa il 15-30% quindi 300 kcal.

Nell’ipotesi che sia 1000 kcal il fabbisogno energetico, si ha la ripartizione nei tre componenti.

Il metabolismo basale rappresenta oltre le metà del

fabbisogno energia; il BMR è la spesa energetica che si ha per

lo svolgimento delle funzioni vitali e per questa ragione è la

spesa energetica che si ha quando si è in assoluto stato di

riposo a una temperatura di circa 24-26°C che non richiede

nessuna compensazione omeostatica e a digiuno da almeno

12 ore in assenza in stress psico-fisici. Il soggetto spende

calorie solo per il mantenimento delle funzioni vitali: cardio-

vascolatorio, SNC ecc. Gli organi hanno spesa energetica diversa: alcuni consumano poco altri tanto; in

particolare, alcuni hanno una spesa molto elevata come cervello, fegato e intestino mentre altri hanno una

spesa inferiore e per questa ragione il 100% della spesa è ripartita per il 25% dal fegato e intestino, 25%

cervello, 6% cuore, 10% rene 18% muscolo e 16% altri. Questo perché ci sono organi che non possono

aumentare la loro massa quindi hanno una spesa energetica fissa come ad esempio il cervello, il quale

consuma tanto per sua attività di coordinamento. Mentre i muscoli possono aumentare di massa e con

l’aumento si ha un aumento della spesa energetica; a riposo il muscolo consuma calorie per il

mantenimento del tono muscolare quindi c’è una modesta contrazione muscolare continua. Per

mantenere questo tono muscolare i muscoli hanno una modesta spesa energetica che è diversa da zero.

Tuttavia il metabolismo di base non è uguale

per tutti, è diverso per ognuno di noi per

diversi fattori: il primo è legato altezza in

quanto più un soggetto è alto più il

metabolismo basale è elevato in quanto si ha

una superficie esposta maggiore che si

identifica come una maggiore spesa per la

compensazione della dispersione termica;

c’è poi il fattore della composizione corporea

che fa riferimento al fatto che più muscoli si

hanno più sarà la spesa energetica a riposo per mantenere il tono muscolare; un fattore importante è

anche l’età in quanto il dispendio basale è molto diverso nelle diverse fasi della vita: la spesa energetica per

kg di peso corporeo è superiore in età evolutiva in quanto c’è la sintesi dei nuovi tessuti per la crescita. La

spesa viene normalizzata al peso perché a un peso diverso corrisponde un bisogno diverso; si ha quindi un

fabbisogno totale ma se si va a vedere il bisogno di calorie per kg di peso corporeo si nota che per un

bambino di un mese è più elevato rispetto a un adulto perché sta crescendo e ha attività di sintesi più

elevata. Nell’anziano invece il turnover cellulare è ridotto, si ha un minor tono muscolare e la spesa

energetica per kg di peso corporeo è inferiore: la spesa si riduce con il passare degli anni con il 2% per ogni

decade di vita; da 20 anni in poi il bisogno di energia tende a ridursi. Un’altra differenza è legata al genere: i

maschi hanno un metabolismo di base maggiore delle femmine e questo dipende dalla composizione

corporea del maschio; si tratta di soggetti con maggiore massa muscolare quindi che hanno un

metabolismo basale maggiore, circa del 10%. Poi vi sono condizioni fisiologiche specifiche come la

gravidanza e l’allattamento che sono condizioni in cui il metabolismo basale è maggiore per la sintesi del

feto e del latte. C’è poi un fattore legato alla temperatura ambientale: l’organismo consuma più calorie per

mantenere costante la temperatura corporea quando è maggiore di 37°C o minore di 14°C. Vi è poi un

ultimo fattore importante che è la genetica, ovvero il genotipo: tra due soggetti maschi della stessa altezza

stesso peso stesso ambiente ci può essere una differenza di metabolismo di base legata al genotipo e

questa è la ragione per cui all’interno della popolazione questi soggetti sono tendenzialmente più magri

perché parte del metabolismo basale è la genetica del soggetto. Ci sono altri fattori che possono influire, in

particolari alcuni lo alzano per esempio quando si ha febbre, stress, l’effetto di alterazione di alcuni ormoni

come l’aumento di cortisolo e adrenalina, così come il fumo di sigaretta e il consumo di caffè; c’è un

effetto della nicotina sui recettori nicotinici che regolano la frequenza cardiaca quindi se si smette di

fumare c’è un abbassamento del metabolismo basale. I fattori che riducono il metabolismo basale sono: il

sonno in quanto si riduce il tono muscolare così come il numero di atti di deglutizione; poi anche il digiuno

che è un meccanismo di protezione della specie perché se si è in carestia si ha un sistema di adattamento

che si traduce nella riduzione metabolismo altrimenti si avrebbe un maggiore rischio di estinzione della

specie. Oggi questo meccanismo non è protettivo ma dannoso e spiega perché se si fa una dieta ipocalorica

si verifica una perdita peso per un po’ e poi basta perché c’è stato un adattamento metabolico alla

restrizione energetica.

Per arriva a definire il metabolismo basale si hanno tre metodi, maggiormente due perché la calorimetria

diretta non si usa più per gli umani, è una tecnica che posiziona il soggetto all’interno di una camera isolata

dall’ambiente esterno e in cui misurata la produzione di calore del soggetto; la produzione di calore è in

funzione dell’attività energetica cellulare fatta che corrisponde alla variazione di temperatura della stanza

e si ha così la possibilità di stabilire le kcal spese. Oggi in ambito umano questo metodo è stato raffinato

della calorimetria indiretta: non si misura il calore ma è un sistema di misurazione dell’ossigeno

consumato e della CO2 prodotta; misurando l’ossigeno e la CO2 si è in grado di capire il metabolismo delle

cellule dell’organismo grazie a uno strumento in cui si ha un analizzatore di gas che dapprima analizza la

composizione dell’aria; poi si mette il soggetto a respirare all’interno di un cappuccio ventilato che inspira

l’aria ambientale ed espira l’aria che dipende dall’attività cellulare. Il cappuccio è collegato con un tubo

all’analizzatore di gas che misura la differenza tra l’aria ambientale e quella espirata e con il calcolo con

un’equazione permette di dire che il MB è uguale a una costante che misura il volume di ossigeno, di CO2

moltiplicata per i minuti della giornata. Il metodo ha assunti metodologici: tutto l’ossigeno consumato deve

essere utilizzato nel metabolismo ossidativo, la CO2 deriva dall’ossidazione completa dei substrati e l’azoto

deve essere misurato nelle urine delle 24 ore ma spesso viene applicata una formula che corregge. Questa

misurazione richiede che il soggetto sia a digiuno, posto in un ambiente con una temperatura confortevole,

privo si stress, non addormentato e non in movimenti perché altrimenti il metabolismo sale; la misura viene

fatta per 30 minuti e si fa una media del consumo di ossigeno e di CO2 per gli ultimi 20 minuti, in quanto i

primi 10 sono necessari all’adattamento del soggetto. Con la misurazione dell’ossigeno e della CO2 si può

calcolare un ulteriore parametro ovvero il quoziente respiratorio che dice che tipo di subst