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Nutrição Humana - Energia e gasto energético

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Energia e gasto energético
Gabriela Pereira da Silva
Nutrição – UFGD
Histórico
No século 18, Lavosier demonstrou que o consumo de O e liberação de CO2 resultavam na produção de calor em seres vivos.
Em colaboração com o físico Laplace, Lavosier construiu um calorímetro para avaliação da produção de calor em animais através de trocas gasosas, dando início à ciência da calorimetria.
Em termodinâmica, calorimetria é um ramo da física que estuda as trocas de energia entre corpos ou sistemas quando essas trocas se dão na forma de calor.
A produção de calor através da oxidação de nutrientes foi demonstrada após a segunda metade do século 19, juntamente com o desenvolvimento da química orgânica e da bioquímica.
Atualmente, estão disponíveis, técnicas e precisas de avaliação das necessidades energéticas individuais.
Metabolismo e Energia
Metabolismo: reações químicas que ocorrem em todas as células do organismo com liberação de energia (Calor).
Energia (grego): trabalho – capacidade de um corpo para realizar trabalho (processos fisiológicos)
Unidades de energia
Calorimetria (descrita por Lavosier): unidade padrão para medir energia (“calor”).
Quilocaloria (Kcal/cal): equivale a mil calorias.
Quilojoule (KJ): 1 Kcal = 4,1855 kJ (4,2 kJ).
Valor energético dos alimentos – Kcal unidade de medida.
Fontes de Energia
Organismo consome energia de forma contínua.
Ingestão alimentar adequada.
Jejum: uso das reservas para obter energia.
Pós absortivo: uso dos nutrientes ingeridos para obter energia, armazenamento do excesso.
Determinação do conteúdo energético do alimento
Composição do alimento (CHO, PTN, LIP).
Bomba calorimétrica ou calorímetro: mede a quantidade de calor produzido por cada nutriente devido a combustão de O2.
Quantidade de calor por grama de nutriente:
· 4,1 Kcal CHO
· 9,45 Kcal LIP
· 5,65 Kcal PTN
· 7,1 Kcal álcool
Energia fisiologicamente disponível (quantidade absorvida):
· 4 Kcal CHO = 17 kJ
· 9 Kcal LIP = 38 kJ
· 4 Kcal PTN = 17 kJ
· 7 Kcal Álcool = 29 kJ
Gasto Energético Total (GET)
É a quantidade total de calorias proveniente dos alimentos que o indivíduo necessita nas 24 horas para a manutenção da saúde, compatíveis com o funcionamento fisiológico e social satisfatório. (FAO/OMS)
Fatores que determinam as necessidades energéticas:
· Taxa de Metabolismo Basal (TMB) ou Gasto Energético Basal (GEB): 60 a 75% GET;
· Nível de atividade física: 15 a 30% GET;
· Efeito térmico do alimento (ETA): 10% GET.
Taxa de Metabolismo Basal (TMB) ou Gasto Energético Basal (GEB)
Quantidade mínima de energia necessário em 24 horas para manter os processos vitais do organismo (respiração, circulação, atividade das glândulas, manutenção da temperatura, etc.).
TMB 24 horas = gasto energético basal.
Fatores que afetam TMB:
Composição corporal: tecido adiposo em excesso ↓ TMB (requer menos O2)
· Massa magra = tecido ativo → > massa magra > TMB
Superfície corporal: quanto maior superfície maior será a quantidade de calor perdido, aumentando a necessidade de calor a ser produzido.
Idade: 
· TMB ↑ períodos de crescimento rápido (1° e 2° ano de vida e adolescência).
· Diminuição de 2 a 3% TMB por década após o início da vida adulta.
· TMB ↓ no envelhecimento (redução de massa magra).
Estado nutricional: indivíduos desnutridos tem TMB ↑
Gênero: mulheres tem TMB de 5 a 10% mais baixa que os homens → composição corporal.
· mulheres > gordura em relação ao músculo em comparação aos homens.
Clima:
· Quente → diminui TMB em até 10%.
· Frio → aumenta TMB em até 20%.
Estado hormonal: 
· Hipertireoidismo = ↑ gasto energia (em até 200%)
· Hipotireoidismo = ↓ gasto energia (30 a 50%)
· Mulheres ↑ TMB → ciclo menstrual e gravidez (13 a 28%).
Febre: ↑ TMB em 13% para cada grau acima de 37°C.
Sono: ↓ TMB em 10 a 15% (relaxamento muscular e diminuição do sistema nervoso).
Atividade física
A atividade física é o componente mais variável do GET.
Exige uma certa quantidade de calorias que devem ser acrescentadas ao requerimento basal.
Aumento do gasto energético, porém é determinado pelo esforço físico e pelo tempo da prática da atividade.
Sedentário x Muito ativo.
A atividade física é qualquer movimento produzido pelos músculos esqueléticos e que provoque um gasto energético acima do seu nível de repouso.
Os exercícios físicos são aqueles que possuem uma sequência sistematizada de movimentos, sempre executados de forma planejada e com um objetivo pré-definido.
EFEITO TÉRMICO DOS ALIMENTOS
Energia gasta para a digestão, transporte e metabolismo de nutrientes, assim como para o armazenamento das reservas (glicogênio e gordura).
ETA varia de acordo com a composição da dieta.
Determinação das necessidades calóricas
Composição corporal, atividade, idade, altura, sexo, peso, patologia.
Métodos – Gastos Energéticos
Calorimetria humana, por meio de:
· Medida direto do calor produzido.
· Medida indireta por um cálculo do consumo de oxigênio e produção de gás carbônico.
Água duplamente marcada.
Estimativa → fórmulas de predição.
Devido a limitações de custo e praticidade, a calorimetria indireta ainda é o método empregado com maior frequência.
Calorimetria direta
Mede de forma direta o calor gerado pelo organismo.
Indivíduo é colocado numa câmara altamente sofisticada que permite a medida do calor liberado pelo organismo, além do vapor de água liberado pela respiração e pela pele.
O avaliado deve permanecer por 24 horas na câmara.
Este método é de alta precisão, porém de alto custo e ambiente artificial dificultando as atividades da vida diária.
Calorimetria indireta
Estima, por um aparelho, o calor gerado pelo organismo a partir da mensuração do consumo de O2 e a produção de CO2, por meio de um espirômetro ou capuz respiratório.
Aponta a quantidade de energia para realização dos processos metabólicos e o tipo de substrato utilizado para a produção de energia.
Método de custo razoável, não invasivo e com grande reprodutibilidade.
Pode ser realizado em circuito fechado (máscara) ou aberto (câmara respiratório ou calorímetro de sala).
Procedimento:
	° Jejum de 10 a 12 horas de alimentos
	° Permanecer de 30 minutos a 1 hora em decúbito dorsal ou numa posição semi-reclinada.
	° Ambiente termoneutro, escuro e calmo.
	° O indivíduo respira normalmente através de uma máscara ou capuz ventilatório ou então permanece numa sala calorimétrica na qual os gases expirados são coletados.
Fórmula de Weir (1949):
Onde:
· VO2: consumo de O2 (L/dia)
· VCO2: produção de CO2 (L/dia)
Quociente respiratório: indica tipo de substrato metabolizado. Cada nutriente possui um QR que varia pelo seu conteúdo de O2 – CHO tem mais O2 do que proteínas e os lipídios, por isso requer menos O2 na conversão para CO2.
Onde:
· QR = 0,7 lipídio
· QR = 0,82 Proteínas
· QR = 1,0 Carboidrato
· QR = 0,85 Dieta mista
ÁGUA DUPLAMENTE MARCADA
Avalia o gasto energético enquanto o indivíduo realiza suas atividades usuais.
Ingestão de água marcada com isótopos de hidrogênio e oxigênio (deutério).O H marcado é eliminado somente como água e o O é eliminado como água e CO2.
Estima a produção de CO2 a partir da eliminação de hidrogênio e oxigênio (urina).
Coleta da urina por 2 a 3 semanas.
Calcula-se o quociente respiratório a partir da produção de CO2.
Possui uma alta precisão.
Porém o custo do teste é muito elevado.
Fórmulas Preditivas de GE
Métodos rápidos, fáceis e de baixo custo.
Estimativa do GE das atividades físicas realizadas durante o dia.
Equações elaboradas com grupo de pessoas em uma faixa etária estreita e com indivíduos de uma única etnia.
Equação harris-benedict (1919)
Mulheres: 
Homens:
Onde: P = peso em kg; A = altura em cm; I = idade em anos.
Equação de Schofield (1985)
Mulheres: P = peso em kg
Homens: P = peso em kg
Equação da fao/oms (1985)
Mulheres: P = em kg
Homens: P = em kg
equação de henry e rees (1991)
Mulheres: P = peso em kg
Homens: P = peso em kg
DRIS (2002)
Meninas: P = peso em kg, A = altura em m; I = idade em anos
Meninos: P = peso em kg, A = altura em m; I = idade em anos
Atividade Física
Atividade física: caracterizada como qualquer movimento corporal,