Quando se mede a BMR o indivíduo deve estar em jejum há h. Que acontece se tiver acabado de comer?

Transcrição

1 Quando se mede a BMR o indivíduo deve estar em jejum há h. Que acontece se tiver acabado de comer? A ingestão de alimentos provoca no consumo de (e na produção de calor). A despesa energética tem assim um 4º componente: efeito termogénico dos nutrientes (ou acção dinâmica específica = denominação a entrar em desuso). Causas mal conhecidas mas possivelmente associadas a... Aumento do consumo de ATP nos processos de armazenamento de glicose (síntese de glicogénio) e gorduras (síntese de triacilgliceróis). Aumento da actividade de oxigénases envolvidas na oxidação de AAs. Estimulação do SNSimpático com aumento do leak de H + 29 A despesa energética total = somatório de (1) BMR (taxa metabólica basal) a) associado estritamente a hidrólise/síntese de ATP b) acção de oxídases e oxigénases e desacoplagem na fosforilação oxidativa (2) despesa energética associada a actividade física (3) efeito termogénico dos nutrientes (4) despesa energética associada à adaptação ao frio Quando se estuda o equilíbrio energético, uma boa analogia para o ser vivo é uma lareira em que o calor produzido e o consumido correspondem à despesa energética. Tal como numa lareira o calor libertado é a diferença entre as entalpias dos reagentes (compostos orgânicos que se oxidam e oxigénio que se reduz) e as entalpias dos produtos (C + H 2 O + compostos orgânicos incompletamente 30 oxidados). Que acontece se um indivíduo não se alimentar durante algum tempo? A formação contínua de ADP mantém activos os processos oxidativos e o indivíduo vai oxidando os seus próprios lipídeos, glicídeos e proteínas. A quantidade total de calor libertado (ou consumido) éa despesa energética. Se a lareira não for alimentada com lenha acaba por apagar-se por falta de combustível... Para manter a lareira acesa e com tamanho constante é necessário adicionar-lhe os combustíveis que se vão queimando... Um indivíduo em equilíbrio energético (= balanço energético nulo) mantém constante a massa corporal porque toma do exterior energia metabolizável dos alimentos = despesa energética. 31 A que é que corresponde a energia não metabolizável dos alimentos? Ainda é possível (por combustão completa numa fornalha) obter energia das fezes, da urina e dos gazes expirados parte da energia dos alimentos não é metabolizada A energia não metabolizável dos alimentos é variável e, num indivíduo sem problemas gastro-intestinais, depende dos alimentos ingeridos e do seu processamento: 1- As proteínas geram ureia (da urina) e não N 2 2- Os combustíveis perdidos nas excreções não representam energia metabolizável.... a celulose e outras fibras da dieta não são absorvidas... dependendo do grau de cozedura uma parte dos nutrientes não é digerida nem absorvida... e perde-se nas fezes... parte do alcool ingerido e dos corpos cetónicos formados perdem-se na urina e no ar expirado 32

2 Valores médios... em kcal/g Oxidação completa num calorímetro, lareira Oxidação humana. Energia metabolizável dos alimentos absorvidos e das reservas energéticas Energia metabolizável dos alimentos ingeridos (ou valor calórico fisiológico) Se a energia metabolizável dos alimentos = despesa energética o indivíduo tem balanço energético nulo. Um balanço energético nulo não é sinónimo de alimentação saudável: Glicídeos 4,1 4,1 4 (absorção incompleta) Proteínas 5,4 4,2 (ureia e não N 2 ) 4 (absorção incompleta) Lipídeos 9,3 9,3 9 (absorção incompleta) Etanol 7,1 7,1 7 (perdas na respiração e urina) Nota: é frequente na literatura médica usar-se a expressão Cal como sinónimo de kcal. 33 Se a energia metabolizável dos alimentos > despesa energética balanço energético positivo... diferença = energia de oxidação da matéria orgânica que se acumula no ser vivo... Se a energia metabolizável dos alimentos < despesa energética balanço energético negativo... diferença = energia de oxidação da matéria orgânica do ser vivo que se oxida e não 34 é reposta... Quando falamos de balanço energético não é adequado pensar em períodos curtos de tempo. Taxa da despesa energética total e ingestão calórica ao longo de um dia num indivíduo adulto sedentário jantar Energia metabolizável almoço dos alimentos pequeno almoço ingeridos a dormir lanche Períodos de ginástica Despesa energética total Se pensarmos no que se passa ao longo das horas de um dia não há nenhuma relação entre a (1) energia metabolizável dos nutrientes ingeridos e a (2) despesa energética. A maior parte dos adultos tende a manter o peso mais ou menos estável durante largos períodos de tempo (meses ou anos) existem mecanismos neuro-endócrinos 35 que tendem a ajustar o valor calórico da dieta (apetite) ao da despesa energética. Nos mamíferos adultos saudáveis e com alimentos disponíveis (e apetecíveis ) a energia metabolizável dos alimentos tende a equilibrar (ou a suplantar ligeiramente) a despesa energética (= balanço energético nulo ou ligeiramente +). Na regulação homeostática da ingestão de alimentos estão envolvidas hormonas libertadas no tubo digestivo, no pâncreas e no tecido adiposo. O hipotálamo é o local do cérebro mais importante na regulação do apetite. Por exemplo: 1) A leptina é uma hormona sintetizada no tecido adiposo a uma velocidade proporcional à sua massa. A leptina tem receptores em núcleos hipotalâmicos que quando estimulados pela leptina inibem o apetite. 2) A colescistocinina é libertada no intestino quando uma refeição contém lipídeos; estimula o nervo 36vago induzindo saciação.

3 Antes que apodreçam, o sítio mais seguro para guardar os alimentos em excesso é no próprio tecido adiposo. Os mecanismos homeostáticos neuro-endócrinos tendem a manter a energia metabolizável dos alimentos igual à despesa energética mas... os hábitos dietéticos e a baixa actividade física na civilização ocidental moderna aumento de peso médio de cerca de 10 kg entre os 25 e os 40 anos de idade. Qual o valor da diferença entre a energia metabolizável dos alimentos e a despesa energética que explica este aumento de peso? 8 000g * 9,3 kcal/g = kcal 400g * 4,2 kcal/g = kcal kcal kcal / (365 dias *15 anos) = excesso médio de 13,8 kcal por dia Considerando uma despesa energética média de 2400 kcal/dia... para engordar 10 kg em 15 anos basta ter um balanço energético positivo de + 0,58 %. O único método de avaliação do balanço energético é a comparação da massa corporal (eventualmente complementada com a avaliação da sua composição) 37 em dois momentos temporais (intervalo > 1 mês, por exemplo). A variação no tempo da massa dos diferentes compartimentos do organismo (massa gorda e massa isenta de gordura) pode servir para saber se existe balanço energético positivo, nulo ou negativo e para quantificar o seu valor. Exemplo de um estudo que incluiu uma viagem à Antártida durante 95 dias [Straud et al. (1994) Clin Sci 87 supp: 54] Valor calórico da dieta diária foi estimada = kcal/dia Déficit calórico admitindo que: (1) variação de reservas de glicídeos = 0 (2) 20 % da massa isenta de gordura = proteína g Lip * 9,3 kcal/g = kcal g Pro * 4,2 kcal/g = kcal kcal balanço negativo = kcal/dia A despesa energética diária foi estimada pela técnica da água duplamente marcada em dois períodos de 15 dias cada = kcal/dia balanço negativo = ( ) = kcal/dia Aceitando os pressupostos, os dois valores (1510 e 1454 kcal/dia) deveriam ser 38 iguais; a pequena diferença resulta do erro experimental. O calorímetro indirecto mede as velocidades de consumo de e a produção de C permitindo calcular a despesa energética e o Quociente Respiratório (QR) QR = moles ou volume C excretado / moles ou volume de consumido. O Quociente Respiratório (Respiratory Exchange Ratio) e varia com o tipo de nutriente que está a ser oxidado. QR = C / glicose (C 6 H 12 O 6 ) C + 6 H 2 O palmitato (C 16 H 32 ) C + 16 H 2 O glutamina (C5H10O3N2) + 4,5 4 C + 3 H 2 O + 1 ureia leucina (C 6 H 13 N) + 7,5 5,5 C + 5,5 H 2 O + 0,5 ureia 6/6 = 1 16/23 = 0,7 4/4,5 = 0,9 5,5/7,5 = 0,73 O QR é 1 quando se oxidam glicídeos e 0,7 quando se oxidam lipídeos. O QR das proteínas tem, em média, um valor intermédio 39 0,8. O QR aumenta, aproximando-se de 1, quando oxidamos glicídeos e baixa, aproximando-se de 0,7, quando oxidamos lipídeos. Durante o período absortivo de uma refeição que contenha glicídeos, a insulina está alta QR 0,95 QR 0,75 (1) estimulação das enzimas (glicocínase e cínase da frutose-6-p hepáticas, desidrogénase do piruvato) e dos transportadores (GLUT 4 no músculo) que promovem a oxidação da glicose e (2) inibição a lipólise (= hidrólise de triacilgliceróis) e (3) inibição da cartinina-palmitiltransférase 1 (o que implica inibição da oxidação dos ácidos gordos). Em jejum a insulina está baixa (1) inibição das enzimas e transportadores que promovem a oxidação da glicose (2) estimulação a lipólise e (3) estimulação da cartininapalmitil-transférase 1 (que promove a oxidação dos ácidos gordos). 40

4 Em jejum (e em repouso ou com exercícios de baixa intensidade) o consumo de glicose é baixo e o de lipídeos alto QO 0,75. kcal kg -1 min -1 Jeukendrup (2002) ANYAS 967: No entanto, quando (mesmo em jejum) se aumenta a intensidade do exercício o consumo de glicose e de glicogénio muscular aumenta muito mais que o de gorduras o QR sobe e aproxima-se de 1 porque O Ca 2+ estimula a cínase da fosforílase do glicogénio fosforólise do glicogénio. 2- Mobilização de GLUT4 para a membrana sarcoplasmática independente da insulina (via AMPK). 3- Diminuição da oxidação em beta; talvez por inibição da carnitina-palmitil transférase I causada por descida do ph glicogénio muscular triacilgliceróis do musculo ácidos gordos livres plasmáticos glicose plasmática 41 Numa refeição normal (ver exemplo abaixo) a massa de: 1) glicídeos pode ser cerca de 10 vezes maior que a glicose livre 2) lipídeos pode ser vezes maior que o triacilgliceróis plasmáticos 3) e cerca de 30% dos aminoácidos livres do organismo Refeição com 1000 kcal: 48% glicídeos, 36% de lipídeos e 16% de proteínas (% em valor calórico) Massa de glicose, triacilgliceróis e aminoácidos livres (não proteicos). 70 kg de peso no entanto, porque fazemos reservas, as variações na glicemia, nos TAG plasmáticos e nos AAs livres são relativamente 42 modestas. As nossas reservas energéticas glicídicas são muito modestas: usado como único nutriente o glicogénio do organismo esgotar-se-ia em menos de 1 dia: 450 g x 4,1 kcal/g 1850 kcal < 2400 kcal (despesa energética diária num indivíduo sedentário) 70 kg de peso A capacidade de armazenar glicogénio é muito limitada quando, no adulto, o balanço energético é positivo armazenamos o excesso calórico na forma de tecido adiposo (que inclui fundamentalmente triacilgliceróis mas também proteínas). Usados como único nutriente os triacilgliceróis das reservas poderiam sustentar a despesa energética durante meses g x 9,3 kcal/g kcal kcal / 2400 kcal/dia 58 dias Usado como único nutriente, em teoria, as proteínas poderiam sustentar-nos durante mais de 20 dias mas as proteínas não são uma verdadeira reserva energética. As proteínas têm sempre outros papeis funcionais ou estruturais. Em jejum proteicocalórico total perdem-se cerca de g de proteína /dia: nestas condições, um individuo normal (de 70 kg) dura cerca de 2 meses. A morte costuma surgir quando a perda de massa 43 proteica é de cerca de 4 kg [Elia M. (2000) Clin Nut 19:379]. Num indivíduo em balanço energético nulo em que a composição corporal também não varia, o seu QR médio = QR da dieta (food RQ). 30 dias com despesa de 70 kg de peso 2400 kcal/dia = kcal e igual valor de energia metabolizável na dieta Dieta: X g de glicídeos + Y g de lipídeos + Z g de proteínas X g de glicídeos oxidados + Y g de lipídeos oxidados + Z g de proteínas oxidadas 70 kg de peso Quando estamos a engordar (balanço energético positivo) oxidamos todos os glicídeos da dieta, mas parte dos ácidos gordos da dieta são armazenados QR > QR da dieta Quando estamos a emagrecer (balanço energético negativo) oxidamos 44 toda a dieta + triacilgliceróis endógenos QR < QR da dieta

5 Se se está em jejum total (excepto água) prolongado (um mês por exemplo) o glicogénio hepático e muscular desaparece ao fim de poucos dias e oxidamos as nossas gorduras e proteínas. Admitamos que no dia 20 de jejum total gordura = 106 g / dia proteína = 50 g / dia BMR = 106 x 9, x 4,2 = 1200 kcal/ dia Ao longo do jejum prolongado a BMR vai baixando (porque as hormonas tiroideias baixam), a actividade física reduz-se a quase zero Qual o QR? L de C = 106 g/dia x 1,39 L/g + 50 g/dia x 0,75 L/g = 185 L / dia L de = 106 g/dia x 1,96 L/g + 50 g/dia x 0,94 L/g = 256 L / dia QR= 185 L C / 256 L = 0,73 No jejum total a única fonte de glicose é a gliconeogénese. O glicerol dos triacilgliceróis e os aminoácidos das proteínas fornecem substrato para a síntese de glicose. 1 g de TAG (glicerol) 0,1 g de glicose; 1 g de aminoácidos 0,6 g de glicose. 106 g x 0, g x 0,6 = 41 g de glicose; seria insuficiente para nutrir o cérebro 45 se, no jejum total, não estivesse activada a cetogénese Bibliografia consultada: 1. Brand, M. D. (2005) The efficiency and plasticity of mitochondrial energy transduction, Biochem Soc Trans. 33, Das, A. M. (2003) Regulation of the mitochondrial ATP-synthase in health and disease, Mol Genet Metab. 79, DosSantos, R. A., Alfadda, A., Eto, K., Kadowaki, T. & Silva, J. E. (2003) Evidence for a compensated thermogenic defect in transgenic mice lacking the mitochondrial glycerol-3-phosphate dehydrogenase gene, Endocrinology. 144, Hansford, R. G. & Zorov, D. (1998) Role of mitochondrial calcium transport in the control of substrate oxidation, Mol Cell Biochem. 184, Korzeniewski, B., Noma, A. & Matsuoka, S. (2005) Regulation of oxidative phosphorylation in intact mammalian heart in vivo, Biophys Chem. 116, Rolfe, D. F. & Brown, G. C. (1997) Cellular energy utilization and molecular origin of standard metabolic rate in mammals, Physiol Rev. 77, Sharma, N., Okere, I. C., Brunengraber, D. Z., McElfresh, T. A., King, K. L., Sterk, J. P., Huang, H., Chandler, M. P. & Stanley, W. C. (2005) Regulation of pyruvate dehydrogenase activity and citric acid cycle intermediates during high cardiac power generation, J Physiol. 562, Silvestri, E., Schiavo, L., Lombardi, A. & Goglia, F. (2005) Thyroid hormones as molecular determinants of thermogenesis, Acta Physiol Scand. 184, Zaninovich, A. A., Rebagliati, I., Raices, M., Ricci, C. & Hagmuller, K. (2003) Mitochondrial respiration in muscle and liver from cold-acclimated hypothyroid rats, J Appl Physiol. 95, Frayn, K. N. (2003) Metabolic regulation. A human perspective., 2nd edn, Blackwell Science, Oxford. 11. Elia, M. (2000) Hunger disease, Clin Nutr. 19, Flatt, J. P. (1995) McCollum Award Lecture, 1995: diet, lifestyle, and weight maintenance, Am J Clin Nutr. 62, Kalderon, B., Mayorek, N., Berry, E., Zevit, N. & Bar-Tana, J. (2000) Fatty acid cycling in the fasting rat, Am J Physiol Endocrinol Metab. 279, E Wijers, S. L., Saris, W. H. & van Marken Lichtenbelt, W. D. (2009) Recent advances in adaptive thermogenesis: potential implications for the treatment of obesity, Obes Rev. 10, Rui Fontes 11/4/2009