Bilancio energetico e la termoregolazione

Bilancio energetico e latemoregolazione

Tutte le cellule del corpo necessitano di energia per svolgere le funzioni fondamentali per la propria sopravvivenza. Tutta l'energia utilizzata dalle cellule deriva dall'assunzione di cibo. L'energia contenuta nel cibo ingerito costituisce l'ingresso di energia per l'organismo. L'energia proveniente dalla deglutizione chimica dei nutrienti può essere utilizzata immediatamente o essere immagazzinata nell'organismo.

Lavoro esterno e interno

• Lavoro esterno è l'energia consumata quando i muscoli scheletrici si contraggono per muovere oggetti esterni o per muovere il corpo rispetto all'ambiente.
• Lavoro interno comprende due tipi di attività che richiedono consumo di energia: contrazione dei muscoli scheletrici utilizzata per scopi diversi dal lavoro esterno e tutte quelle attività che consumano energia e che devono essere compiute continuamente per sostenere la vita.

L'energia contenuta nelle molecole dei nutrienti che non è trasformata in lavoro è trasformata in energia termica o calore. Tutta l'energia catturata dal corpo quando viene utilizzata finisce per trasformarsi in calore.

Velocità metabolica

La velocità con cui l'energia viene utilizzata dal corpo durante il lavoro è definita velocità metabolica = consumo energetico / unità di tempo. È normalmente espressa in kilocalorie per ora. L'unità di misura dell'energia termica è la caloria. La velocità di produzione di calore varia in relazione a molti fattori come l'esercizio, l'ansia e il brivido. L'attività del muscolo scheletrico è il fattore che influisce maggiormente sull'aumento della velocità metabolica.

Metabolismo basale

Il metabolismo basale è una misura del regime minimo del motore umano, ovvero la velocità minima del consumo energetico interno durante la veglia.

Metodi di misurazione del metabolismo basale

Nella determinazione del metabolismo basale, la velocità di produzione di calore può essere misurata direttamente o indirettamente. Un metodo indiretto efficace misura solo la captazione di O₂ per unità di tempo.

Cibo + O₂ → CO₂ + H₂O + energia (la maggior parte trasformata in calore).

Secondo questa equazione, esiste una relazione diretta tra il volume di O₂ consumato e la quantità di calore prodotta. Questa relazione dipende anche dal tipo di cibo che viene ossidato.

Fattori che influenzano il metabolismo basale

Il principale fattore che influenza il metabolismo basale è l'ormone tiroideo. Quando i livelli di questo ormone aumentano, anche il metabolismo basale aumenta.

Bilancio energetico

L'energia in entrata deve essere uguale all'energia in uscita per mantenere il bilancio energetico: apporto energetico = spesa energetica.

Energia negli alimenti = lavoro esterno + lavoro interno +/- energia immagazzinata.

Sono possibili 3 diverse condizioni:

• Bilancio energetico neutro: se la quantità di energia contenuta nel cibo è uguale a quella consumata dai muscoli per compiere lavoro esterno più il consumo energetico interno che compare alla fine come calore, allora l'apporto e il consumo energetico sono bilanciati ed il peso corporeo rimane costante.
• Bilancio energetico positivo: se la quantità di energia contenuta nel cibo è più grande di quella consumata per compiere lavoro esterno e le funzioni interne, l'energia introdotta ma non utilizzata viene immagazzinata nel corpo e prevalentemente nel tessuto adiposo, così il peso corporeo aumenta.
• Bilancio energetico negativo: se l'energia proveniente dal cibo è minore di quella di cui il corpo ha bisogno in quel momento, l'organismo deve usare l'energia immagazzinata per far fronte alle richieste energetiche ed il peso corporeo diminuisce.

Perché una persona mantenga un peso corporeo costante, l'energia introdotta con il cibo deve essere uguale a quella consumata dall'organismo. L'assunzione di cibo è controllata prevalentemente nell'ipotalamo.

Controllo dell'assunzione di cibo

Ci sono alcuni fattori chimici veicolati dal sangue che segnalano lo stato nutrizionale dell'organismo, come il contenuto dei depositi lipidici o il fatto che si sta assumendo cibo. Il controllo dell'assunzione di cibo dipende dall'integrazione di molti segnali che forniscono informazioni sullo stato energetico dell'organismo.

Molteplici segnali molecolari assicurano che il comportamento alimentare sia sincronizzato con le richieste energetiche. Alcune informazioni sono utilizzate per regolare l'assunzione di cibo a breve termine, contribuendo a regolare l'entità e la frequenza dei pasti.

La correlazione tra apporto totale di energia e spesa energetica totale è eccellente se si considerano lunghi periodi. Di conseguenza, il contenuto totale di energia dell'organismo e quindi il peso corporeo resta relativamente costante nel tempo. L'omeostasi energetica o bilancio energetico è regolata.

Ruolo del nucleo arcuato: NPY e melanocortine

Il nucleo arcuato dell'ipotalamo gioca un ruolo centrale sia nella regolazione a lungo termine del bilancio energetico sia nella regolazione a breve termine dell'ingestione di cibo da un pasto all'altro. È costituito da un gruppo di neuroni disposti a forma specifica.