Metabolismo basale e termoregolazione, Fisiologia umana

∆T

bensì la massa del bagno d’acqua, c è il calore specifico dell’acqua, e è la variazione della

temperatura.

In questo modo io mi calcolo il valore calorico fisico degli alimenti, non fisiologico. Questi due

valori sono abbastanza vicini però.

I carboidrati hanno circa 4 Kcal/gr come valore calorico fisiologico, 9 Kcal/gr per i grassi…

Nel caso in cui il nostro organismo ossidasse una miscela energetica media, assumendo una dieta

normale, la quantità di calorie prodotte per ogni litro di O utilizzato nell’ossidazione è di circa 4,8 

2

EQUIVALENTE ENERGETICO DELL’OSSIGENO.

La caloria è la quantità di energia necessaria per far aumentare la temperatura di 1 gr d’acqua da

14,5 a 15,5 °C.

Generalmente si usano le Kcalorie che è un valore 1000 volte superiore.

Gli alimenti però a livello del sistema gastroenterico vengono assunti in maniera diversa, e non sono

mai assunti al 100%, quindi dobbiamo tener conto anche di un COEFFICIENTE DI

ASSORBIMENTO, che per i glucidi è di 0,98, per i lipidi è 0,97 e per le proteine 0,91.

Quando ossidiamo i carboidrati la reazione di ossidazione è la seguente:

per ossidare una molecola di glucosio si usano 6 molecole

di O .

2

Il QUOZIENTE RESPIRATORIO è il rapporto fra le

molecole di anidride carbonica prodotte dalla reazione di

ossidazione / le molecole di ossigeno utilizzate per

l’ossidazione.

Per i grassi equivale a:

Per le proteine= 0,8

Qualora lo specialista voglia determinare cosa il soggetto, momento per momento sta utilizzando, lo

può fare mediante il quoziente respiratorio.

Il rapporto di scambio respiratorio è il rapporto fra la CO che sta nei polmoni e l’O che sta nel

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sangue.

Considerato che il QR ci dice quale tipo di alimento sto ossidando in questo momento, avendo il

RSR, allo stato stazionario (equilibrio), uguale al QR mi posso calcolare quale dei substrati sto

ossidando.

Nel caso di pazienti affetti da diabete, ci aspettiamo un QR = 0,7, perché l’assenza di insulina fa si

che si utilizzino molto i grassi e le proteine per il metabolismo.

In assenza di lavoro abbiamo detto che l’energia viene restituita sotto forma di calore. Cerchiamo

però di trasformare l’energia in ATP per immagazzinare energia utile per vari meccanismi.

Quindi di solito si fa la determinazione del calore sprigionato, per calcolare il metabolismo

energetico  lo faccio tramite il calorimetro ad acqua di Atwater e Benedict. Metto questo

signore nel

metabolimetro, in

realtà non

dovrebbe fare

attvità sportiva

per calcolare il

metabolismo

basale, e

sprigiona calore,

che viene

trasferito

all’acqua che

scorre nella

serpentina. Posso

∆T

determinare il

prima e dopo.

Calcolo l’energia

con la stessa

formula applicata

prima.

METABOLISMO BASALE

Per metabolismo basale si intende quel metabolismo necessario per mantenere semplicemente le

funzioni vitali dell’individuo, al di sotto delle quali non posso andare.

Per determinarlo devo utilizzare alcuni accorgimenti:

- Il soggetto deve essere a digiuno da almeno 12 ore (per le proteine addirittura di più perché

queste hanno una “azione dinamica specifica” che aumenta il metabolismo per più ore).

- Deve aver dormito perfettamente (gli ormoni coinvolti nello stress cambiano il

metabolismo).

- Nessuna attività fisica, poiché i fattori psicologici e fisici sono eccitanti.

- Devo analizzare il paziente ad una temperatura ambiente compresa tra 20 e 27°C.

Il metabolismo basale lo possiamo calcolare in modo diretto, mettendo il paziente nel

metabolimetro del Benedict, ma è una procedura indaginosa; oppure in maniera indiretta.

Si fa respirare un soggetto in un boccaio; abbiamo una campana piena di ossigeno, viene inalato dal

soggetto, poi passa in un filtro che blocca l’anidride carbonica e l’ossigeno ritorna nella campana.

Si chiede al soggetto di respirare per un’ora e si va a calcolare la quantità di ossigeno consumato.

Stiamo chiedendo ad un soggetto di respirare dentro uno strumento per calcolarmi l’ossigeno che

consuma, perché io poi con l’equivalente energetico dell’ossigeno, posso ricavarmi il valore del

metabolismo (o quasi).

Quindi moltiplico 4,8 per il volume di ossigeno consumato.

Ad esempio il soggetto consuma 20 litri di ossigeno. Ha sprigionato 96 Kcal/h.

2

Il metabolismo basale però ha in realtà un unità di misura che è kcal/h/m e deve tenere conto del

sesso e dell’età.

Per calcolarmi questi valori devo fare delle normalizzazioni, devo normalizzare per la superficie

corporea e lo faccio con la tavola di Bu Bois: nel punto dove si incrociano le due

linee trovo la superficie corporea del

soggetto.

Quindi ora il metabolismo basale sarà

2

96/2 = 48 Kcal/hm .

Ancora devo prende in considerazione

sesso ed età.

Ovviamente il grafico ci dice che la

richiesta energetica non è costante per

tutta la vita, è più alta nei bambini,

diminuisce nell’età adulta e scende

ancora nella vecchiaia.

Noto anche che il metabolismo basale nei

maschi è più alto, perché la massa muscolare è

maggiore nei maschi; la massa muscolare nel

maschio, è maggiore della massa grassa,

viceversa nella donna, anche perché ci sono in

gioco gli ormoni.

Per refertare però il metabolismo basale,

dobbiamo avere dei valori, generalmente in

percentuale, aumentati o diminuiti, a seconda delle condizioni del paziente. Nel caso di un

paziente con gozzo esoftalmico, vediamo che il metabolismo è aumentato; questo si verifica perché

la tiroide secerne più T3 e T4, che aumentano le reazioni biochimiche e aumenta il metabolismo

basale (possiamo parlare di un metabolismo +80%).

Nel caso di una paziente con mixedema, un ipotiroidismo, minor secrezione di ormoni tiroide, le

reazioni biochimiche sono rallentate e il metabolismo basale è -40%.

Normalmente noi consumiamo circa una Kcal/min; abbiamo bisogno circa di 1600 Kcal per tenere

il nostro organismo in funzione.

Lo studio fa aumentare il metabolismo del cervello o no?

Il cervello consuma 120 gr di glucosio al giorno, ma in realtà avviene anche qualcos’altro. Alcuni

fisiologi tedeschi hanno fatto delle registrazioni elettromiografiche dei muscoli dell’avambraccio,

sia durante il riposo mentale, sia successivamente andando a chiedere di compiere un calcolo.

Hanno dimostrato che durante le elaborazioni mentali, le aree celebrali non si attivano tutte insieme,

ma c’è comunque un equilibrio. In questi casi aumenta il tono muscolare, e siccome il metabolismo

muscolare è alto, viene spiegato il motivo per cui lo studio richiede una quantità di energia

aggiuntiva.

L’attività fisica ha un dispendio energetico del 15-30%, l’ADS (azione dinamica specifica degli

alimenti, ogni volta che immettiamo alimenti nel sistema gastro enterico attivando la motilità, la

secrezione… tutto ciò richiede energia che è questo ADS che è spiccatissima per le proteine che va

ad aumentare il metabolismo basale) del 10% e il metabolismo basale del 60-75%.

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IMC (indice di massa corporea) = peso (Kg)/altezza (m)

20-24,9  normopeso questi indici sono direttamente proporzionali al

25-29,9  sovrappeso rischio di malattie cardiocircolatorie.

30-39,9  obeso

>40  grave obesità 27/10/2014

LA TERMOREGOLAZIONE

Perché dobbiamo termoregolare a 37 °C??

Perché tutte le nostre reazioni biochimiche, avvengono alla velocità ideale a 37 °C; ci sono delle

temperatura a livello delle quali abbiamo morte cellulari, sia a alte temperature che a basse.

Per temperature comprese tra -10 e + 40 °C noi riusciamo a termoregolare molto bene.

La temperatura corporea tra queste temperature non varia. Il guadagno di questo sistema è di circa

28.

Ci sono anche meccanismi comportamentali per mantenere la nostra temperatura.

La temperatura ideale è abbastanza individuale; normalmente la temperatura ideale è tra 36,5 e 36,7

°C. Se la persona ha una temperatura più alta, che è sempre stata più alta non ha importanza, se

invece è una febbricola è un altro conto.

Ci sono delle variazioni della temperatura corporea anche abbastanza rilevanti; nel caso di elevata

attività muscolare, oppure ad esempio lo stress aumenta la temperatura corporea, perché

noradrenalina, adrenalina, ormoni tiroidei influenzano le reazioni biochimiche e quindi la

temperatura.

Quando la temperatura supera i 40 °C si iniziano a vedere colpi da calore, lesioni celebrali,

convulsioni, il sistema di termoregolazione è gravemente compromesso dalla temperatura.

Anche se la temperatura scende sotto i 36 °C iniziamo ad avere dei problemi, la capacità motoria

diminuisce, le facoltà mentali sono influenzate.

In più devo vedere quando misuro la temperatura, se appena svegli o la sera, perché questo

influenza la temperatura, così come il sonno, durante il sonno non REM diminuisce la temperatura.

Mentre mediante il sonno REM la capacità di termoregolare la sudorazione è ridotta  regolazione

circadiano della temperatura.

Noi distinguiamo la temperatura del nucleo centrale e del guscio periferico.

Quella del nucleo centrale è molto stabile, intorno ai 37 °C quelle periferiche oscillano molto di più.

Questo è determinato molto dall’ambiente con cui la cute è a contatto, però anche perché noi

abbiamo uno strato di tessuto adiposo che funziona da isolante, che ha una duplice funzione; fa

rimanere la temperatura centrale costante, e fa variare la temperatura cutanea ampiamente.

Vedremo che l’ipotalamo sfrutta la capacità della pelle di variare la sua temperatura ampliamente

utilizzando poi meccanismi anticipatori.

Questa temperatura del guscio centrale non è sempre così fissa, è comunque un fenomeno dinamico,

può verificarsi sia che le due temperature, tra guscio centrale ed esterno siano diverse, ma anche che

siano esattamente identiche; quest’ultimo caso si verifica quando

il sangue viene dirottato molto ai capillari cutanei, a quel punto la temperatura tende a divenire

identica tra fuori e dentro, molto simile.

La termoregolazione funziona come un radiatore di una macchina. Il radiatore sono i capillari,

attraverso cui passa il sangue, il motore sono le reazioni biochimiche, e in particolare il fegato.

Queste informazioni termiche li rilevano da un punto di vista anatomico, le terminazioni nervose

libere, che sono sensibili a sti