Profa. Dra. Josefina Bressan Resende Monteiro
Universidade Federal de Viçosa
Departamento de Nutrição e Saúde
36571.000 - Viçosa - MG – Brasil
E-mail: jbrm@ufv.br
INTRODUÇÃO
Os seres vivos utilizam energia para manter suas
funções orgânicas básicas, para formar e depositar novos tecidos e para sua atividade
física. A determinação do gasto energético de um ser vivo permite estabelecer o estado
de balanço energético, seus requerimentos e as condições metabólicas gerais de uma
pessoa. Ainda, permite aos organismos nacionais e internacionais de políticas de saúde,
a formulação das recomendações e as políticas de alimentação e nutrição.
Os fatores que condicionam os requerimentos energéticos de um indivíduo podem ser
classificados seguindo diversos critérios. O gasto energético total (GET), corresponde
à energia gasta por um indivíduo em 24 h. Resulta da somatória dos três componentes
principais: o gasto energético basal (GEB) ou gasto energético de repouso (GER), o
efeito térmico do alimento ou termogênese induzida pela dieta (TID) e o custo calórico
da atividade física.
Entende-se por GEB a quantidade de energia utilizada nas 24 h por uma pessoa
completamente em repouso físico e mental, relaxado mas não dormindo, 10 a 12 horas após
a última refeição, em temperatura e ambiente confortáveis. O GER corresponde à
quantidade de energia utilizada por uma pessoa em 24 h quando em repouso, em qualquer
período do dia, 3 a 4 h após uma refeição. É quantificada medindo o consumo de
oxigênio, assim como a produção de CO2 e a excreção de N, em uma pessoa acordada, em
repouso completo, em uma atmosfera com temperatura neutra, após jejum noturno.
Muitos pesquisadores observaram que os valores da Taxa Metabólica em Repouso (TMR)
aumentavam (maior consumo de O2 e uma maior produção de CO2) como consequência da
simples ingestão de alimentos; este aumento da TMR se conhece como termogênese induzida
pela dieta (TID), que determina o gasto de energia necessária para a digestão,
absorção, metabolismo, excreção e armazenamento dos nutrientes e também destinada a
um aumento da atividade metabólica, a trocas tissulares nos diferentes tecidos e a um
aumento da produção de calor pela denominada gordura marrom, dependente da nutrição.O
consumo de carboidrato ou de gordura aumenta a taxa metabólica em cerca de 5% do total de
calorias consumidas. Se a ingestão de alimento consiste apenas de proteína, o aumento
pode ser de até 25%. Entretanto, os efeitos dos nutrientes individuais são diminuídos
quando estes nutrientes são misturados a outros alimentos. Um adicional de 10% das
necessidades totais de energia para o metabolismo basal e a atividade voluntária deve ser
acrescentado para cobrir a TID de uma dieta mista generosa. Se a ingestão de alimentos
for muito alta em proteína, deve-se usar um fator de 15%.
O terceiro componente do consumo energético global é a atividade física (AF). É
evidente que todo tipo de AF aumenta os requerimentos energéticos dos indivíduos, e
ativa os sistemas metabólicos encaminhados a aumentar a utilização dos nutrientes e o
consumo de O2. Mediante respirômetros portáteis é possível medir o consumo de
oxigênio e, às vezes, a produção de CO2, como exemplo, o Oxilog. No entanto, na
maioria das vezes, estes valores são estimados. De acordo com estes critérios, o gasto
energético para diferentes níveis de AF se estimou em menos de 2,5 Kcal/min para
atividade sedentária, entre 2,5 e 5,0 Kcal/min para atividade leve, entre 5,0 e 7,5
Kcal/min para atividade moderada, entre 7,5 e 10,0 Kcal/min para atividade pesada e
superior a 10,0 Kcal/min para atividade muito pesada. A energia destinada à AF depende
também da idade, do peso corporal e do sexo. Também existem tabelas nas quais se
destinam valores em Kcal/Kg/h para diferentes atividades (FAO/OMS, 1985; RDA, 1989).
MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO DO GASTO ENERGÉTICO
O desenvolvimento tecnológico tem permitido o estabelecimento de técnicas para
quantificar o gasto energético (GE) de forma mais real aos novos estilos de vida do ser
humano. Assim que, as tendências atuais estã voltadas para quantificar o GE sob
condições de vida livre, isto com a finalidade de calcular o gasto real dos indivíduos
em situações muito particulares de estilos de vida, longe dos equipamentos que compõem
as unidades metabólicas, fora do ambiente habitual que de algum modo altera sua atividade
e gasto normal.
Vários são os métodos para determinar o GE, entre os quais estudos dietéticos,
calorimetria direta, calorimetria indireta, métodos não restritivos tais como
frequência cardíaca, diário de atividades e a técnica de isótopos estáveis (água
duplamente marcada). Estes métodos são baseados em princípios diferentes e não medem o
mesmo tipo de energia. onde é possível determinar o gasto energético por longos
períodos de tempo, já que o indivíduo pode realizar suas atividades normais de vida
livre, sem nenhuma restrição.
ESTUDOS DIETÉTICOS
Um dos primeiros métodos para estimar os requerimentos de energia, em que sob
condições de equilíbrio energético, o consumo é igual ao gasto, ou seja quando não
existem variações de peso devido à diminuição ou aumento nas reservas energéticas, o
consumo é igual ao gasto, de forma que tal quantidade de energia que é consumida nos
alimentos seja a mesma que se gasta para realizar as diferentes atividades. É assim que
mediante a determinação do consumo por alguma das diferentes técnicas para avaliá-lo
(como por exemplo: pesagem direta ou por coleta de duplicado de alimentos), é possível
estimar os requerimentos energéticos em sujeitos com peso estável.
Ainda que a princípio parece ser um método simples, apresenta dificuldades
práticas e não constitui a melhor opção para a quantificação do gasto, ao menos que
a nível individual; a abundância ou escassez de alimentos influem, não dão
informação sobre a forma na qual a energia é gasta, alem de requerer muita cooperação
por parte dos indivíduos do estudo.
CALORIMETRIA
A quantidade de energia gerada pelo organismo pode ser avaliada direta ou
indiretamente.
Calorimetria Direta.
A calorimetria direta requer a monitoração da quantidade de calor produzida por um
indivíduo localizado dentro de uma estrutura grande o suficiente para permitir
quantidades moderadas de atividade. Este método fornece uma medida da energia gasta na
forma de calor, mas não fornece nenhuma informação sobre o tipo de combustível que
está sofrendo oxidação. O seu uso também é limitado por ser oneroso e não se
encontrar facilmente disponível.
Calorimetria Indireta
A calorimetria indireta surgiu desde que Lavoisier e Laplace no século XVI chegaram
à conclusão de que a quantidade de calor desprendida por um organismo, tinha relação
com a respiração, que se apresentava como uma combustão, bastante lenta, mas
perfeitamente semelhante à do carbono. O método indireto mede a taxa metabólica pela
determinação do consumo de oxigênio com um espirômetro e a produção de dióxido de
carbono do organismo durante um período de tempo. Na prática, é utilizado um valor
estimado para a produção de CO2, sendo medida apenas a entrada de oxigênio. Este
procedimento tem a vantagem da mobilidade e baixo custo do equipamento e pode ser aplicado
quando o indivíduo está deitado em repouso ou engajado em várias atividades. Os mapas
metabólicos são utilizados ao lado dos leitos de hospitais para avaliar as necessidades
energéticas do paciente.
São várias as metodologias desenvolvidas para medir a produção de CO2 e o
consumo de O2, tais como bolsa de Douglas, respirômetro de Max Planck, Oxilog e Monitor
com capuz ventilado.
O cálculo do metabolismo basal (TMB), quando não se dispõe de equipamento
apropriado (respirômetro) para sua avaliação direta, pode ser feito através de
diferentes equações. Para indivíduos sadios, pode ser encontrada através das
equações sugeridas pelo comitê da FAO/OMS (1985) que considera idade e sexo. Em estados
patológicos, principalmente aqueles em que há hipermetabolismo acentuado, pode ser
aplicada a fórmula de Harris-Benedict (1919) para os sexos masculino e feminino e
crianças.
MÉTODOS NÃO RESTRITIVOS
Devido à dificuldade e restrição que implica fazer estudos de longa duração em
calorímetros diretos, assim como a captação de gases por calorimetria indireta, e os
interferentes dos métodos em maior ou menor medida sobre os gastos reais em condições
de vida livre, surgiram os métodos não restritivos, mediante os quais são quantificados
os gastos com a menor interferência possível por parte do avaliador e o equipamento
empregado por este, evitando distanciá-lo os indivíduos do estudo de seu meio habitual
assim como distraí-lo o menos possível de suas atividades normais.
Frequência cardíaca: Com este método estima-se o gasto a partir da frequência
cardíaca, entretanto seu uso é limitado para predizer o GE, por problemas inerentes à
validação do método. Apresenta o problema de não comportar-se de maneira linear para
cada indivíduo, e neste sentido, sua validação por meio de equações gerais torna-se
difícil. Para validar apropriadamente a relação GE com frequência cardáica, é
necessário medir em cada indivíduo a relação em condições de repouso e diferentes
níveis de atividade. Para o primeiro requere-se contar com um equipamento de
calorimentria indireta que permita estabelecer esta relação.
Diário de atividade: Este método consiste em registrar as diferentes atividades
realizadas por um indivíduo em períodos curtos de tempo (p.e. 15 minutos), durante 24
horas. Com estes dados estima-se o gasto por atividade, baseado-se em valores de gasto
para estas atividades, reportadas na literatura ou medidas por calorimetria indireta.
Isótopos estáveis: O método de água duplamente marcada (ADM), utiliza isótopos
pesados de hidrogênio e oxigênio para quantificar o GE em vida livre. Dos traçadores, o
óxido de deutério (2H2O) cumpre com as considerações requeridas para sua utilização
com somente algumas limitações. O 2H2O é um isótopo estável do
hidrogênio, não emite radiação, tem o dobro do peso atômico que o hidrogênio, devido
a que possui dois neutrons em seu núcleo. A única limitação do método é o custo
inicial do equipamento requerido para analisar a amostra de 2H2O (espectrometria de
massa). A técnica de diluição com deutério, por sua exatidão, vem sendo empregada
como referência para validação de novos métodos desenvolvidos para determinados tipos
de populações. O uso de água marcada com o isótopo pesado do oxigênio (18O) como um
traçador em estudos de diluição está ganhando popularidade entre pesquisadores. Sua
vantagem é de ser um isótopo estável (não radioativo) e o dióxido de carbono (CO2) é
exalado na forma de C18O2 quando o isótopo estiver em equilíbrio com a água corporal
total (ACT). Sua análise é feita por espectrometria de massa. Sua desvantagem é o alto
custo do H218O comparado com os isótopos de deutério. Estes traçadores são os melhores
existentes até o momento para a medição de água corporal total. Em geral se usa
deutério porque seu preço é muito mais baixo que o 18O. Ambos isótopos se encontram
naturalmente em quantidades basais no corpo (150 partes por milhão no caso do D2O e 2000
partes por milhão no caso do 18O).
A técnica é baseada na diferença nas taxas de turnover de 2H2O e H2180 na água
corporal. Ao indivíduo é dado uma dose oral de 2H2180, o que contém ambos isótopos de
hidrogênio (2H) e de oxigênio (180). Uma rápida troca de 180 ocorre entre água e CO2
devido a ação da anidrase carbônica. Como resultado, após o equilíbrio de 2H2180 no
pool de água e equilíbrio de 180 com o CO2 , 180 é perdido tanto como H2180 e como
CO180, ainda que 2H é perdido apenas como 2H20. A diferença na taxa de turnover de H2180
e 2H20 é uma estimativa da taxa de produção do CO2. Para calcular o GE do sujeito,
deve-se conhecer o cociente respiratório (CR) médio. O GE é conhecido multiplicando-se
VCO2 pela energia equivalente da produção de CO2. As últimas variam de 21,0 a 27,7 kj/L
CO2 a um CR de 1,0 a 0,7, respectivamente. A taxa de desaparecimento dos isótopos podem
variar na urina, sangue, ou saliva, por um período equivalente a duas ou três vezes a
meia vida biológica. Isto corresponde a 14 dias em indivíduos adultos. Então, o método
fornece um valor médio de GE por um período de 2 semanas. Não é possível calcular a
variação do dia-a-dia no GE com a técnica de ADM. Assim, o método baseia-se na
relação entre o metabolismo de água e a respiração onde o oxigênio expirado como CO2
está em equilíbrio isotópico com o oxigênio da água corporal. Após uma dose de água
duplamente marcada (2H2,180), a queda na concentração do oxigênio isotópico na água
corporal é uma medida da saída de água e dióxido de carbono, enquanto que a
diminuição no hidrogênio isotópico na água corporal se relaciona somente com a saída
de água. A diferença entre as velocidades de eliminação dos dois isótopos é
proporcional à produção de CO2 que pode ser convertida a consumo de O2, usando uma
apropriada aproximação do quociente respiratório (CR = CO2 produzido/ O2 consumido), o
que torna o CR utilizado crítico nos resultados. O gasto energético pode ser obtido em
base ao consumo de oxigênio da mesma forma que se utiliza o método de calorimetria
indireta (SCHOELLER et al.,1986). Vários estudos de validação em crianças e adultos
têm consistentemente mostrado uma boa concordância entre o VCO2 determinado por ADM e a
avaliação por calorimetria indireta. ROBERTS et al. (1995) conduziram um estudo entre
laboratórios comparando o método de ADM usando padrões contendo variadas quantidades de
2H2 e 180 e doses dos traçadores.
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