Gasto energético en la Actividad Física
El balance energético de un individuo se define como la diferencia existente entre la energía ingerida y el gasto energético o energía total empleada. Los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas son los substratos de los que se obtiene la energía utilizada para el trabajo biológico y abastecimiento del resto de necesidades energéticas. A pesar de la gran variación diaria en la cantidad de energía ingerida y en el gasto energético, el peso corporal permanece relativamente estable. Todo esto sugiere la existencia de un mecanismo de homeostasis neuroendocrino que defiende fuertemente un determinado estado de composición corporal individual. La regulación del balance energético se realiza mediante señales aferentes, hacia el sistema nervioso central, que informan sobre el estado nutricional del organismo y son traducidas en señales eferentes que modifican la ingesta y el gasto energéticos.
El objetivo final del metabolismo de los nutrientes es la producción de energía. La vía más común de extracción de energía química a partir de los substratos es la oxidación completa de los mismos (carbohidratos, grasas y proteínas) hasta conseguir CO2 y H2O. El calor que se obtiene en esta combustión biológica se utiliza para mantener la temperatura corporal, biosíntesis, transporte activo, contracción muscular, etc. Para ello, parte de la energía es almacenada en moléculas de alta energía como es el caso del ATP. El ADP acepta energía de otros substratos convirtiéndose en ATP y, posteriormente, la hidrólisis del grupo fosfato del ATP cede energía allí donde se necesita. Según la primera ley de la termodinámica: “la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma en un intercambio con el medio ambiente”, de esta manera, el término energía sugiere un estado dinámico relacionado con una condición de cambio.
Componentes del gasto energético y sus determinantes en el niño y el adolescente
El gasto energético diario total en el niño y el adolescente se compone del gasto energético en reposo (GER), termogénesis inducida por la dieta (TID), actividad física y crecimiento. Este último, aunque muy importante en las edades pediátricas, es demasiado pequeño para ser medido excepto en recién nacidos en los que el crecimiento es muy rápido.
El GER es la energía necesaria para mantener las funciones vitales y la temperatura corporal en ambiente neutro. Supone un 65- 70% del gasto total, excepto en niños con enfermedades crónicas en las que el metabolismo basal está incrementado, o cuando realizan deportes de competición de alto consumo aeróbico, situación en la que es proporcionalmente menor. El GER en niños aumenta desde el nacimiento hasta la pubertad porque existe un incremento en el tamaño corporal. Por el contrario, cuando el gasto energético en reposo es expresado por kilogramo de peso corporal o de masa no grasa, aumenta durante el primer año de vida, pero disminuye posteriormente hasta los 20-25 años. En niños y adolescentes, la masa no grasa explica hasta un 80% de la variación del GER, la edad y el sexo añaden, respectivamente, un 3-4% y un 1% a la cifra anterior. El gasto energético en reposo es mayor en el sexo masculino respecto al femenino incluso en la época prepuberal.
La TID constituye del 5% al 10% del gasto energético total. Es la energía necesaria para que tengan lugar los procesos fisiológicos de digestión, absorción, distribución y almacenamiento de los nutrientes ingeridos. La TID aumenta linealmente con la cantidad calórica ingerida y varía según la composición cualitativa de los alimentos, siendo mayor con alimentos ricos en proteínas frente a carbohidratos o grasas. Otros factores que influyen son la palatabilidad de los alimentos, el tiempo de ingestión, la predisposición genética, la edad, capacidad fisiológica en los procesos de digestión y distribución-almacén de nutrientes, sensibilidad a la insulina, etc..
El gasto energético producido por la actividad física (GEAF) es el que se emplea para realizar una serie de actividades o comportamientos que implican movimiento corporal, o sea, actividad del músculo esquelético. Supone un 25-30% del gasto energético total aunque estas cifras varían mucho inter- e intra-individualmente. En el GEAF influyen el sexo, la edad y desarrollo puberal. Los niños y adolescentes varones presentan unos valores de actividad física significativamente mayores que los del sexo femenino. En niñas, la actividad física disminuye a partir de los 6,5-7 años de edad mientras que en los niños aumenta hasta la época prepuberal. En general, los niños y niñas prepúberes son más activos que los púberes y post-púberes. Otro determinante de la actividad física es el grado socioeconómico y el ambiente familiar. Estudios realizados en nuestro entorno han mostrado que los niños de categoría socioeconómica baja hacen menos ejercicio físico que los de alta y permanecen más horas frente al televisor.
Métodos para la medición del gasto energético
La energía que un individuo gasta se puede medir directa o indirectamente con los diversos métodos disponibles actualmente. Los métodos de laboratorio suelen ser más precisos y exactos pero no pueden utilizarse en niños y adolescentes en condiciones libres. Por otro lado, los métodos de campo son baratos, menos precisos y sirven para grandes estudios poblacionales. Cada método posee unas características que lo harán apropiado según el tipo de estudio que se quiera realizar.
Calorimetría indirecta:
La combustión de nutrientes en el cuerpo humano fue descrita por primera vez por Lavoissier, que trabajó a finales del siglo XVIII en Francia. Lavoissier descubrió que una vela sólo producía combustión en presencia de oxígeno y describió como los organismos vivos, en igual medida, necesitan oxígeno para la combustión de alimentos, liberando calor como producto de esta reacción exotérmica. La producción de energía generada por los procesos bioquímicos del cuerpo humano puede ser determinada gracias a la medición del consumo de oxígeno (VO2) y la producción de dióxido de carbono (VCO2), en conjunción con la cuantificación del nitrógeno uréico excretado. La calorimetría indirecta utiliza para la cuantificación del gasto energético ecuaciones derivadas de diferentes fórmulas químicas con VO2 y VCO2 específicos para cada substrato. Para tal fin se utiliza una canopia o mascarilla de donde se toman las muestras de aire espirado mientras el sujeto permanece tumbado. La técnica no es invasiva y puede emplearse, con buenos resultados de precisión y exactitud, en estudios de investigación y en la práctica asistencial.
Monitorización del ritmo cardiaco minuto a minuto
Este método, bien aceptado tanto en niños como adultos, se basa en el incremento lineal proporcional del ritmo cardiaco cuando aumenta el VO2 durante el ejercicio físico. Esta relación entre el VO2 y el ritmo cardiaco varía según el individuo, por lo tanto, se necesitan curvas de calibración personal que imiten una actividad en condiciones libres. Los registros de VO2 mediante calorimetría indirecta y de frecuencia cardiaca se determinan simultáneamente en diferentes niveles de ejercicio físico. Las ventajas de este método son su utilidad en registros objetivos y continuos del gasto energético, el no ser invasivo ni caro y poderse desarrollar en condiciones libres. Debido a sus características se puede aplicar en una muestra amplia de niños y adolescentes, de manera ambulatoria, con una precisión y exactitud aceptables.
Agua doblemente marcada (2H218O)
La técnica del 2H218O está basada en la posibilidad de marcar el agua corporal para medir la diferencia en la tasa de desaparición de dos isótopos no radioactivos: 2H y 18O, determinada mediante muestras de saliva, orina o sangre, y con ello el VCO2 y VO2. La técnica es fácilmente soportable por los niños y adolescentes porque sólo tienen que tomar una sola dosis de 2H218O para marcar el agua corporal total. En condiciones libres, este método da un valor medio muy exacto del gasto energético total durante un periodo de 1-2 semanas. La técnica es simple, no invasiva y bien aceptada incluso para recién nacidos.
Acelerometría
Varios aparatos portátiles han sido comercializados con el objeto de medir el gasto energético a partir del movimiento y aceleración corporales. Los acelerómetros más modernos son triaxiales, es decir, miden las aceleraciones del cuerpo minuto a minuto en tres ejes: delante-detrás, arriba-abajo y derecha-izquierda. Las ventajas generales de estos aparatos son su bajo costo y su capacidad para dar información sobre diferentes grados y patrones de actividad física. Sus limitaciones en niños son: a) que los propios niños se quiten estos aparatos portátiles o los sumerjan en agua, ya que hay que llevarlos constantemente, b) que las fórmulas utilizadas para el cálculo cuantitativo del gasto energético se idearon para adultos y, por este motivo, conllevan errores importantes.
