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Lillà Lionetti » 12.Valutazione del bilancio energetico: spesa energetica e fabbisogno energetico


Componenti della spesa energetica

La spesa energetica totale (TDEE) nell’adulto ha diversi componenti:

  1. il metabolismo basale o spesa energetica basale (BEE) ossia la spesa energetica necessaria per il mantenimento delle funzioni vitali a riposo ed a digiuno (in condizioni di termoneutralità);
  2. l’effetto termico del cibo (TEF) ossia la spesa energetica richiesta per la digestione e l’assorbimento dei nutrienti;
  3. la spesa energetica per l’attività fisica (AEE).

Con il termine REE (resting energy expenditure) si intende la spesa energetica a riposo non a digiuno (in condizioni di termoneutralità) e quindi include sia il metabolismo basale che la TEF.
Nei bambini si deve aggiungere a queste componenti anche l’energia spesa per l’accrescimento.

Componenti  della spesa energetica e loro contributo percentuale alla spesa energetica totale.

Componenti della spesa energetica e loro contributo percentuale alla spesa energetica totale.


Componenti della spesa energetica: metabolismo basale

Il metabolismo basale è l’energia spesa da un soggetto a riposo ed include il costo del mantenimento:

  • delle funzioni cellulari vitali per l’organismo;
  • dei sistemi integrati del corpo e
  • della temperatura omeotermica a riposo.

Il maggior determinante del metabolismo basale è il tessuto muscolare che è direttamente proporzionale alla massa magra che è quella metabolicamente attiva.

Fattori che influenzano il metabolismo basale.

Fattori che influenzano il metabolismo basale.


Componenti della spesa energetica: la TEF

La TEF (effetto termico del cibo noto anche come ADS, azione dinamico specifica degli alimenti) è l’aumento della spesa energetica indotto dall’assunzione di cibo.
La TEF può essere suddivisa in due componenti:

  1. una componente “obbligatoria”, cioè l’energia spesa per assorbire, metabolizzare e depositare i substrati ed
  2. una componente “regolatoria” con specifiche funzioni adattative.
Componenti  della TEF.

Componenti della TEF.


Componenti della spesa energetica: l’attività fisica

L’attività fisica è la componente più variabile della spesa energetica giornaliera e può portare ad un significativo aumento della spesa energetica in soggetti molto attivi. La spesa energetica dell’attività fisica è quella necessaria per la contrazione muscolare volontaria:
I soggetti si possono distinguere in base al loro livello di attività fisica come indicato nella tabella.

Contributo dei diversi livelli di attività fisica alla spesa energetica giornaliera.

Contributo dei diversi livelli di attività fisica alla spesa energetica giornaliera.


Metodiche di determinazione della spesa energetica

Classificazione delle metodiche di valutazione della spesa energetica.

Classificazione delle metodiche di valutazione della spesa energetica.


Assunzioni teoriche

Assunzioni sul metabolismo cellulare su cui si basano le tecniche di misurazione della spesa energetica.

Assunzioni sul metabolismo cellulare su cui si basano le tecniche di misurazione della spesa energetica.


Calorimetria diretta

La calorimetria diretta:

  • si basa sul principio che tutti i processi metabolici del corpo umano producono calore e che questo possa essere misurato;
  • 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;
  • è la metodica di riferimento per la validazione delle altre tecniche perché è la tecnica più accurata di misurazione del dispendio energetico;
  • non è applicabile a livello ambulatoriale per la complessità ed il costo dell’attrezzatura necessaria (camera metabolica).
Svantaggi e vantaggi della calorimetria diretta.

Svantaggi e vantaggi della calorimetria diretta.


Calorimetria indiretta

La calorimetria indiretta si basa sull’assunzione che l’energia prodotta dalla combustione dei macronutrienti all’interno del corpo umano sia uguale a quella prodotta all’interno di una bomba calorimetrica e permette la stima della spesa energetica a partire:

  • dal consumo di ossigeno;
  • dalla produzione di anidride carbonica e
  • dall’escrezione urinaria di azoto.

Principio della calorimetria indiretta

La quasi totalità dell’energia nell’uomo è ricavata da processi ossidativi, per cui si può valutare il consumo energetico in base alla velocità del consumo di ossigeno (VO2). Dal VO2 è possibile risalire al dispendio energetico conoscendo l’equivalente calorico per litro di ossigeno.

Svantaggio: difetta in precisione perché non tiene conto delle differenze tra substrati:

  • equivalente calorico glucidi*: 21
  • equivalente calorico lipidi:19.6

*i glicidi possono fornire un poco di energia tramite fosforilazione del substrato nella via glicolitica

Tuttavia l’errore è molto piccolo (1-2%).

Calcolo del consumo energetico a partire dal consumo di ossigeno.

Calcolo del consumo energetico a partire dal consumo di ossigeno.


Il quoziente respiratorio

Il rapporto tra quantità di anidride carbonica prodotta e quantità di ossigeno consumato è noto come quoziente respiratorio (QR) e varia a seconda del substrato che viene ossidato.
Quindi il valore del QR fornisce una stima dei substrati utilizzati dal soggetto durante la misurazione:

  • QR per i carboidrati=1,000
  • QR per i lipidi=0,707
  • QR per le proteine=0,809

Se si vuole valutare solo il dispendio energetico e non la tipologia di nutrienti ossidati, si può determinare solo il consumo di ossigeno e questo spiega l’ampio uso delle equazione calorimetriche basate solo sul consumo di ossigeno.

Per un approfondimento: Begogni Giorgio, Cecchetto Giovanna Manuale ANDID di valutazione dello stato nutriizonale Società Editrice Universo.

Calcolo del quoziente respiratorio (QR).

Calcolo del quoziente respiratorio (QR).


Standardizzazione della calorimetria indiretta

Modalità di effettuazione della calorimetria indiretta.

Modalità di effettuazione della calorimetria indiretta.


Calorimetria indiretta: modalità di attuazione

La calorimetria indiretta può essere effettuata in due modi:

  1. Whole body: il soggetto si trova in una camera chiusa e ventilata con un flusso costante, dalla quale sono continuamente raccolti dei campioni di aria per analizzarne la concentrazione di ossigeno e anidride carbonica;
  2. utilizzo di maschera o boccaglio: l’aria espirata viene convogliata in un contenitore per analizzarne la concentrazione di ossigeno e anidride carbonica.
Modalità di attuazione della calorimetria indiretta.

Modalità di attuazione della calorimetria indiretta.


Metodiche non calorimetriche: Acqua doppiamente marcata

La spesa energetica può essere determinata indirettamente mediante la tecnica della diluizione dell’acqua doppiamente marcata con deuterio e ossigeno-18 (2H218O). Il metodo consiste nei seguenti passaggi:

  • la somministrazione di una quantità nota di acqua doppiamente marcata e
  • la misurazione del deuterio e dell’ossigeno-18 nella saliva o nelle urine per i successivi 14-21 giorni consecutivi. Il deuterio entra a far parte solo del pool idrico mentre l’ossigeno-18 entra a far parte sia nel pool idrico sia nel pool dei bicarbonati. La diversa velocità di turnover dei due isotopi è legata alla produzione di anidride carbonica.

Dall’anidride carbonica prodotta nel tempo indicato, utilizzando il quoziente respiratorio (misurato con la calorimetria indiretta) si risale al consumo di ossigeno e alla TDEE.
In questo modo non si misura l’ossigeno consumato ma l’anidride carbonica prodotta.

Vantaggi e svantaggi del metodo dell’acqua doppiamente marcata.

Vantaggi e svantaggi del metodo dell'acqua doppiamente marcata.


Metodiche non calorimetriche: monitoraggio della frequenza cardiaca

Il metodo del monitoraggio della frequenza cardiaca:

  • si basa sul principio che la frequenza cardiaca aumenta all’aumentare dell’attività fisica e tale aumento è discretamente correlato al consumo d’ossigeno;
  • si stabilisce la relazione (attraverso una analisi di regressione lineare) tra frequenza cardiaca e VO2 per il soggetto per tutta una serie di attività svolte nella giornata;
  • si effettua una registrazione continua della frequenza cardiaca e si calcola il VO2 (regressione lineare);
  • attraverso l’equivalente calorico si risale dalla VO2 alla spesa energetica.

Equazioni predittive per la spesa energetica

La predizione del dispendio energetico:
1.si basa su equazioni predittive:

  • ricavate da studi di popolazione e
  • basate sul peso (reale o ideale) o sulla massa magra, altezza, età e sesso.

2. Ha lo svantaggio che le equazioni predittive non sono molto esatte perché trasferiscono all’individuo i dati medi di una popolazione (errore del 20%).

Stima del metabolismo basale

La valutazione del dispendio energetico totale giornaliero (TDEE) dovrebbe comportare la stima delle sue tre componenti: metabolismo basale, TEF e attività fisica. Si inizia quindi dalla stima del metabolismo basale.
Ancora oggi sono molto diffuse le formule di predizione del metabolismo basale basate sul peso per facilità d’uso. Queste formule si basano sul concetto che il consumo di ossigeno basale è proporzionale al peso corporeo.
In realtà la diversa composizione corporea contribuisce in modo diverso al metabolismo basale; in particolare la massa magra (massa metabolicamente attiva) è oggi ritenuta il comparto corporeo che rende conto del consumo di ossigeno.

Per un approfondimento: consultare i LARN pubblicati sul sito della Società italiana di nutrizione umana (SINU)

Tabella scaricabile dal sito della SINU

Tabella scaricabile dal sito della SINU


Stima del dispendio energetico durante l’attività fisica

Una volta ottenuta la stima del metabolismo basale si procede con la stima della spesa energetica dovuta all’attività fisica.
In ambito ambulatoriale la stima del dispendio energetico dovuto alle diverse attività quotidiane è di difficile effettuazione.
Esistono delle tabelle che prevedono un determinato dispendio energetico in relazione all’attività svolta; sono stati calcolati degli indici di costo energetico relativi alla singola attività (fattore MB), ad attività specifiche (TAF), ad una specifica occupazione (IEI), all’attività svolta nell’arco dell’intera giornata (LAF).
A livello individuale queste stime possono portare grossi errori di valutazione.

Gli indici di costo energetici indicati sono elencati in ordine di complessità e sono tutti espressi come multipli del metabolismo basale. Dal Commission of European Communities (1993).

Gli indici di costo energetici indicati sono elencati in ordine di complessità e sono tutti espressi come multipli del metabolismo basale. Dal Commission of European Communities (1993).


I LAF: livelli di attività fisica

Sono stati determinati dei coefficienti (LAF=livello di attività fisica) che indicano il costo energetico complessivo nell’arco della giornata come multiplo del metabolismo basale. Quindi se si moltiplica il valore del LAF per il valore del metabolismo basale si ottiene il TDEE.

Livelli di attività fisica (LAF) da utilizzare per il calcolo della spesa energetica giornaliera.
Tabella scaricabile dal sito della SINU

Livelli di attività fisica (LAF) da utilizzare per il calcolo della spesa energetica giornaliera. Tabella scaricabile dal sito della SINU


Stima della spesa energetica giornaliera (TDEE)

Una volta calcolato il metabolismo basale tramite le equazioni predittive (pubblicate nei LARN del 1996) si può effettuare una stima della spesa energetica giornaliera utilizzano la formula:

TDEE= metabolismo basale x LAF (livello di attività fisica)

Quindi in questo modo si calcola la spesa energetica giornaliera tenendo in considerazione sia il metabolismo basale che l’attività fisica: non si tiene conto però della TEF, ma siccome il suo contributo è minimo (10%) di solito viene trascurata.

Metodi longitudinali: diario attività fisica

La stima della spesa energetica per l’attività fisica è più accurata se viene chiesto al soggetto in esame di annotare con cura il tempo speso in ciascuna attività nelle 24 ore (diario dell’attività fisica).
In questo modo è possibile assegnare un livello di attività fisica variabile per le varie attività fisiche svolte nella giornata.
In letteratura è riportato per ciascuna attività il costo energetico per kg di peso corporeo.
Il diario dell’attività fisica in genere:

  • può essere effettuato una sola volta o ripetuto;
  • ha una accuratezza variabile in quanto più gli intervalli sono brevi, tanto migliore è l’accuratezza;
  • è utile per studi di popolazione molto ampi.

Questionario di frequenza

Per valutare il livello di attività fisica del soggetto in esame può essere anche effettuato un 24 ore recall relativo all’attività fisica (meno accurato del diario in quanto si basa sul ricordo del soggetto e non sulla registrazione simultanea).
In studi di popolazione o in programmi di educazione alimentare possono essere anche utili i questionari di frequenza relativi all’attività fisica in cui vengono poste delle domande generali sul tipo di attività fisica svolta giornalmente e nell’arco della settimana e sul tempo dedicato alle varie attività.

Un esempio di questionario di frequenza: Rapid assessment of physical activity test (RAPA test)

I materiali di supporto della lezione

Begogni Giorgio, Cecchetto Giovanna Manuale ANDID di valutazione dello stato nutriizonale Società Editrice Universo.

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