Dispendio energetico giornalieroPer potere parlare di calorie consumate dobbiamo riprendere qualche argomentazione di fisiologia, riferendoci in particolare alla termogenesi, termine usato per descrivere gli incrementi della spesa energetica di un individuo conseguenti a fattori come la temperatura, l’ambiente, l’alimentazione, ed altri ancora.

L’uomo può essere considerato come una “macchina” che sviluppa lavoro; dato che “nulla si crea né si distrugge ma tutto si trasforma”, è necessario un apporto energetico dall’esterno perchè la macchina possa affrontare adeguatamente tutte le richieste legate alla vita. L' utilizzazione di energia chimica è la caratteristica di ogni cellula vivente; sostanze di origine alimentare ricche di energia sono assimilate e trasformate chimicamente, mentre i prodotti finali del loro metabolismo, con basso contenuto calorico, sono eliminati. Definiamo con anabolismo l’insieme di quei processi metabolici attraverso cui le sostanze ingerite vengono trasformate in sostanze specifiche che prendono parte alla costituzione dell’organismo. Col termine catabolismo si indicano invece i processi che determinano la degradazione delle sostanze che fanno parte costitutiva dell’organismo e di quelle provenienti dagli alimenti ingeriti, con liberazione di energia convertibile in varie forme: energia chimica, meccanica, elettrica, termica ed altre ancora. L’energia metabolizzata nell’adulto si ricava dalla somma dell’energia spesa come lavoro esterno e calore e dall’energia accumulata con la sintesi delle sostanze di deposito (trigliceridi nel deposito adiposo):

Il corpo umano come una macchina

E. M. = Lavoro + Calore disperso + Energia Immagazzinata 

L’unità di misura usata è il Chilojoule (KJ), con cui si tende a sostituire l’unità usata precedentemente, la Chilocaloria (Kcal):

1 Kcal = 4,187 KJ
1 J = 1 watt x sec

Viene definito in fisiologia Bilancio energetico quella condizione in cui l’energia spesa equivale a quella fornita dall’assunzione di cibo, tale da mantenere costante il peso corporeo:

Introito energetico = Uomo macchina = Dispendio energetico

Metodi avanzati per il calcolo

Diverse sono le tecniche di misurazione della spesa energetica:

  • Determinazione diretta: Questo metodo si basa sulla determinazione diretta del Calore prodotto dall’organismo (calorimetria diretta). Già nel 1780 Lavoiser inventò, per animali di piccola taglia, un calorimetro che monitorava la quantità di calore da loro rilasciata. Le apparecchiature per la rilevazione diretta della cessione di calore nell’uomo sono abbastanza costose e vengono usate per determinazioni particolari; queste misurazioni dirette hanno però consentito di stabilire due elementi importanti
    • la legge di conservazione dell’energia è valida anche per gli esseri viventi;
    • la validità dei metodi di misurazione indiretta.
  • Determinazione indiretta: Questa metodica si basa sulla valutazione della quantità di ossigeno consumata dall’organismo. Poiché l’ossigeno viene consumato in ogni ossidazione biologica e l’organismo possiede solo una piccola riserva di ossigeno, la quantità di ossigeno consumata rappresenta il parametro di riferimento per valutare i consumi energetici dell’organismo. Alcuni studi hanno cercato di usare come riferimento l’anidride carbonica, ma vista la notevole capacità dell’organismo ad immagazzinarla, la quota di anidride carbonica emessa non sempre corrisponde alla quota di anidride carbonica prodotta correntemente. Nella determinazione indiretta di produzione/consumo di energia è necessario misurare il consumo di ossigeno del soggetto da esaminare nell’unità di tempo ed a questo scopo sono stati introdotti sistemi di respirazione “chiusi” ed “aperti”. Nei cosiddetti “sistemi chiusi” il soggetto inspira gas da uno spirometro riempito di ossigeno. La miscela di gas espirata ritorna allo strumento dopo il suo passaggio attraverso un contenitore in cui è trattenuta l’anidride carbonica. I sistemi chiusi devono essere riempiti con ossigeno, poiché se venisse utilizzata aria la concentrazione dell’ossigeno scenderebbe molto rapidamente cosicché la concentrazione dell’ossigeno nella miscela inspirata diventerebbe rapidamente inferiore all’8,5% (soglia critica), senza aumento della concentrazione dell’anidride carbonica.

La carenza di ossigeno in queste condizioni spesso causa un’improvvisa perdita di coscienza, in quanto la respirazione è stimolata solo parzialmente e gli altri sintomi di allarme non sono rilevati. Un vantaggio dei sistemi chiusi è che non è necessario misurare la concentrazione dell’ossigeno già predeterminata; uno svantaggio è che non tutti i parametri metabolici (tra cui il Quoziente Respiratorio) sono determinabili. L’assunzione di ossigeno che si rileva in queste condizioni deve essere comunque riportabile alle condizioni di normalità, cosicché i risultati possano essere paragonati indipendentemente dalla temperatura e dalla pressione atmosferica. Le condizioni standard STPD (standard di temperatura, umidità e pressione) sono 0°C, 760 mmHg, ambiente secco. Nei “sistemi aperti” l’aria inspirata proviene dall’ambiente, mentre la via espiratoria, tranne che nel Sacco di Douglas, è attrezzata per misurare sia il volume d’aria espirata, sia la sua concentrazione in ossigeno ed anidride carbonica. In tal modo si possono calcolare sia l’assunzione di ossigeno che la produzione di anidride carbonica. La quota di ossigeno espirata può essere calcolata come per l’anidride carbonica espirata, mentre la frazione di ossigeno dell’aria inspirata è nota.

I sistemi aperti sono commercialmente stati applicati in medicina e prendono il nome di calorimetri. Negli ultimi anni sono stati prodotti dall’industria biomedica un buon numero di calorimetri, tutti portatili, in grado di effettuare le misurazioni di calorimetria indiretta durante le varie fasi della vita giornaliera. Lo strumento può essere usato appunto per misurare direttamente sul corpo di una persona per verificare la quantità di ossigeno che essa consuma e dunque permette di definire il numero di calorie bruciate per minuto. Conoscere nel dettaglio le calorie consumate dall’organismo permette di definire ed ottimizzare al meglio una dieta dimagrante o di mantenimento.