Confronto tra misurazioni effettuate con calorimetria indiretta e formula di Harris-Benedict

Lavoro scientifico effettuato dallo Studio del Dott.Oliva e presentato ai congressi: 
’ X Convegno di studio sull’obesità ’ Orvieto 8, 9, 10 novembre 2001
’ Obesità 2002 ’ Verona 17, 19 aprile 2002

Il Resting Energy Expenditure (REE) o Dispendio Energetico a riposo, rappresenta la quantità di calorie richieste dall’organismo per mantenere le funzioni fisiologiche vitali.

Il REE può essere attualmente stimato attraverso l’utilizzo di numerose formule predittive (circa 200), variabili in funzione della tipologia di soggetti presi in esame (sesso, età, peso, altezza,…), oppure misurato attraverso la calorimetria (diretta o indiretta).

La calorimetria indiretta è la metodica che consente di valutare la spesa energetica attraverso la misurazione delle variazioni di concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nei gas respiratori e di calcolare inoltre l’ossidazione dei substrati energetici (glucidi, lipidi, protidi).

Alcuni studi riportano una sovrastima del 5-15% della spesa energetica calcolata con Harris-Benedict rispetto ai valori misurati attraverso calorimetria indiretta, altri invece evidenziano una variabilità del ±14%.

Lo scopo del nostro studio è stato quello di verificare la differenza tra la spesa energetica a riposo misurata tramite calorimetro e quella predetta con la formula di Harris-Benedict (REE predetto verso misurato) in un campione di 95 soggetti adulti, di sesso maschile e femminile, di età compresa tra i 18 e i 76 anni.

Abbiamo riscontrato che il REE misurato è superiore al valore del predetto, soprattutto nei soggetti sovrappeso (+16%) rispetto ad obesi (+10%) e normopeso (+9,24%).

INTRODUZIONE

Resting Energy Expenditure (REE) o Spesa Energetica a riposo, rappresenta la quantità di calorie richieste dall’organismo per mantenere le funzioni fisiologiche vitali (circolazione sanguigna, respirazione, attività nervosa, attività metabolica, attività ghiandolare e mantenimento della temperatura corporea).

La maggior parte del dispendio calorico dipende dagli organi (fegato, cervello, cuore e reni) che contribuiscono per circa il 60% alla spesa energetica, pur rappresentando solo il 6% del peso corporeo.

La muscolatura scheletrica invece, che rappresenta più del 40% del peso corporeo, contribuisce solo per il 16% alla spesa energetica totale. Tra i processi cellulari per esempio, l’attività della pompa sodio-potassio ed il turnover dei protidi determinano i 2/3 del consumo energetico totale.

I fattori che influenzano il dispendio energetico nell’uomo e nella donna sono: età, sesso, razza, massa corporea, attività fisica, temperatura corporea ed introduzione di cibo.

• La spesa energetica basale e’ massima alla nascita (53 Kcal a 1 anno) e decresce fino a valori minimi dopo i 70 anni (31 Kcal a 75 anni).
• A parità di età, altezza e peso l’REE è minore nella donna rispetto agli uomini. Questa differenza inizia all’età di 3 anni e aumenta rapidamente alla pubertaà alla quale corrisponde aumento della muscolatura scheletrica nei maschi e di cellule adipose nelle femmine.
• Anche la temperatura corporea può influenzare l’REE. Un aumento della temperatura dovuta a febbre, provoca un incremento della richiesta di ossigeno (per esempio un aumento di temperatura di 1° C provoca un aumento del BMR del 13%), mentre al contrario in caso di ipotermia si riduce la richiesta di ossigeno e si ha la diminuzione dell’REE.
• L’introduzione di cibo a sua volta determina variazioni nella spesa energetica. Infatti prove di laboratorio hanno dimostrato che la spesa energetica aumenta dopo un pasto. Questo incremento puoò essere considerato come il lavoro richiesto per il metabolismo dei nutrienti o lavoro di digestione SDA (Specific Dynamic Action) o DIT (Diet-Inducet Thermogenesis).

Una quota variabile della spesa energetica è data dall’attività fisica AEE (Activity Energy Expenditure) ed intellettuale. Più l’attività fisica ed intellettuale è intensa, tanto maggiore sarà il consumo calorico. La spesa energetica totale TDEE (Total Daily Energy Expenditure) è quindi data dalla spesa energetica basale più l’energia spesa dall’attività fisica e il lavoro richiesto per il metabolismo dei nutrienti o lavoro di digestione.

L’REE può essere attualmente stimato attraverso l’utilizzo di numerose formule predittive (circa 200), variabili in funzione della tipologia di soggetti presi in esame (età, sesso, peso, patologie,…). Parametri individuali quali l’intake calorico e la composizione corporea (non presenti nella formula presa in esame) influenzano in modo significativo l’REE.

Una delle formule più frequentemente utilizzate nei soggetti normopeso e sani per predire la spesa energetica a riposo è l’equazione di Harris-Benedict 3-4:

Femmine: 655,095 + (9,563 x peso) + (1,8496 x altezza) – (età x 4,6756)
Maschi: 66,473 + (13,7516 x peso) + (5,0033 x altezza) – (6,755 x età)

L’REE può essere misurato attraverso la calorimetria diretta (camera calorimetrica) oppure tramite quella indiretta (calorimetro).

Il termine calorimetria significa letteralmente misura del calore come effetto di reazioni biochimiche che avvengono all’interno dell’organismo.

La calorimetria diretta permette di valutare la spesa energetica a partire dalla misurazione della dispersione di calore di un soggetto posto all’interno di una stanza adeguatamente attrezzata. Purtroppo gli alti costi ne limitano notevolmente l’impiego che è generalmente confinato alla convalida di altre metodiche. La calorimetria indiretta è la metodica che consente di valutare la spesa energetica attraverso la misurazione delle variazioni di concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nei gas respiratori e di calcolare inoltre l’ossidazione dei substrati energetici (glucidi, lipidi, protidi) 5-6-7.

Alcuni studi 8 -9-10 riportano una sovrastima del 5-15% della spesa energetica calcolata con Harris-Benedict rispetto ai valori misurati attraverso calorimetria indiretta, altri11 invece evidenziano una variabilità del ±14%.
Lo scopo del nostro studio è stato quello di verificare la differenza tra la spesa energetica a riposo misurata tramite calorimetro e quella predetta con la formula di Harris-Benedict (REE predetto verso misurato).

SOGGETTI E METODI:

E’ stata misurata l’REE a 95 soggetti adulti, di sesso maschile e femminile, di età compresa tra i 18 e i 76 anni (età media 37,05 ± 12,04).

L’esame calorimetrico è stato effettuato tramite calorimetro Vmax – Sensor Medics – California, a mattino dopo una notte di riposo, a digiuno da solidi, liquidi e astensione dal fumo dalla mezzanotte precedente, a soggetto sveglio ed in posizione supina, situato in ambiente confortevole (letto, temperatura, umidità, arredi, musica di sottofondo rilassante e a basso volume) e in assenza di stress psicologici e fisici. I soggetti non facevano uso di farmaci o sostanze stimolanti o sedative.

La misurazione dei gas respiratori (anidride carbonica prodotta ed ossigeno consumato) è stata monitorata durante un tempo adeguato di adattamento alla canopy, mentre la registrazione in Steady State è stata effettuata per 15 minuti.

Il software del programma ha successivamente proceduto alla stima della produzione di energia (kcal/die) e degli altri parametri derivati.

RISULTATI:

I risultati di REE predetto attraverso l’equazione di Harris-Benedict e misurato con calorimetria indiretta nei vari soggetti presi in esame, sono mostrati in Tabella I. I 95 soggetti presi in esame hanno riportato un REE predetto di 1580,48 ± 233,5 kcal/die, verso un misurato di 1780,5 ± 309,48.

L’REE misurato, se espresso in percentuale sul predetto, risulta del 112,9 ± 10,59 %.

Se si escludono dal gruppo i soggetti con patologia (ipertensione, dislipidemia) la differenza tra REE predetto e misurato diventa del 12,66 ± 11,57 % (rispettivamente di 1554,41 ± 224,16 kcal/die, e di 1749,23 ± 294,23).

Suddividendo ulteriormente la popolazione senza patologia per BMI, si evidenzia quanto segue:

• I soggetti normopeso (BMI 18,5-24,9) hanno riportato un REE predetto di 1434,24 ± 168,89 kcal/die, verso un misurato di 1566,1 ± 129,61, quindi risultante in percentuale sul predetto del 109,24 ± 9,08 %.

• I soggetti sovrappeso (BMI 25-29,9) hanno riportato un REE predetto di 1538,7 ± 113,71 kcal/die, verso un misurato di 1785,83 ± 223,29, nonché del 116 ± 13,39 %.

• I soggetti obesi (BMI 30-40) hanno riportato un REE predetto di 1784,77 ± 318,82 kcal/die, verso un misurato di 1960,62 ± 368,3, nonché del 110 ± 8,5 %.

Nei soggetti ipertesi si è riscontrato un REE predetto di 1684,62 ± 281,86 kcal/die, verso un misurato di 1915,62 ± 401,7, nonchè del 115,31 ± 8,18 %.
Stesso andamento nei soggetti dislipidemici che hanno riportato un REE predetto di 1626,94 ± 258,1 kcal/die, verso un misurato di 1842,61 ± 298,31, nonché del 113,28 ± 9,24 %.
I soggetti ipertesi e dislipidemici hanno riportato un REE predetto di 1651,2 ± 258,1 kcal/die, verso un misurato di 1870,93 ± 346,37, nonché del 114 ± 8,87 %.
Non è stato possibile suddividere la popolazione con ipertensione e dislipidemia in sottogruppi per BMI visto il basso numero di soggetti.

DISCUSSIONE:

La Spesa Energetica a Riposo, nel campione in esame, misurata con la calorimetria indiretta è superiore al valore di REE predetto attraverso l’equazione di Harris-Benedict. Questa differenza è più evidente nei soggetti sovrappeso (+16%) rispetto agli obesi (+10%) ed ai normopeso (+9,24%).

Pertanto la prescrizione dietetica, nei casi in cui necessita avere una prescrizione mirata alle necessità nutrizionali, dovrebbe essere sempre rapportata a tale misura.

Tabella I:

Confronto tra REE predetto ed REE misurato in una popolazione di 95 soggetti afferente ad uno studio dietologico (media e deviazione standard)

Soggetti	Tutti	Tutti (senza patologia)	Normopeso	Sovrappeso	Obesi	Ipertesi	Dislipidemici
n°	95	65	21	30	13	13	18
Età	37 ± 12,4	34,7 ± 11,8	32,3 ± 10,8	32,9 ± 10,2	43 ± 14,21	44,8 ± 11,4	41,1 ± 12,8
B12,8MI	28,2 ± 5,6	26,6 ± 4,4	22,4 ± 1,9	26,2 ± 1,3	33,5 ± 3,02	34,3 ± 9,39	29,6 ± 2,86
REE predetto(kcal/die)	1580 ± 233	1554 ± 224	1434 ± 168	1538 ± 113	1784 ± 318	1684 ± 281	1626 ± 258
REE misurato (kcal/die)	1780 ± 309	1749 ± 294	1566 ± 129	1785 ± 223	1960 ± 368	1915 ± 401	1842 ± 298
REE misurato (% del predetto)	112,9 ± 10	112,6 ± 11	109,2 ± 9	116,2 ± 13	110 ± 8,5	115 ± 8,1	113,2 ± 9,2
QR	0,8 ± 0,07	0,8 ± 0,07	0,79 ± 0,05	0,81 ± 0,08	0,81 ± 0,07	0,8 ± 0,08	0,81 ± 0,04

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La vitamina C ha azione anti-infettiva (produzione di anticorpi), antitossica (inattivazione di alcune tossine), di attivazione di diversi enzimi, regola il metabolismo dei vari nutrienti, ha potere antiossidante, interviene nella conversione del colesterolo in acidi biliari, blocca la sintesi delle nitrosammine (sostanze cancerogene), previene con il ferro l’assorbimento del cadmio e favorisce l’assorbimento del ferro.

La carenza determina lo scorbuto, che non compare immediatamente con la riduzione dell’apporto di vitamina C in quanto il nostro organismo è in grado di accumulare, entro certi limiti, riserve di questa vitamina.

Non dà problemi di tossicità in quanto l’eccesso viene eliminato con le urine.

Presente soprattutto nel mondo vegetale, è però largamente inattivata dalla cottura poiché si ossida facilmente.

Il fabbisogno di vit. C è di 60 mg/die nell’adulto e 45 mg nei bambini. Poiché nei fumatori il turnover metabolico della vitamina C aumenta di oltre il 40%, il fabbisogno va raddoppiato.
In gravidanza il fabbisogno è di 70 mg/die a in allattamento 90 mg/die.

ALIMENTI
Vit. C mg/100 g alimento
prezzemolo	162
peperoni	151
rucola	110
kiwi	85
cavolo broccolo verde	77
succo di frutta	60
spinaci	54
fragole	54
arance	50
limone	50
verza	47
radicchio verde	46
spremuta di pomodoro	44
succo di limone	43
mandarini	42
pompelmo	40

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Analizzando le abitudini alimentari dei ragazzi in sovrappeso si nota un modello alimentare sregolato: saltare la colazione, tendenza all’eccessivo consumo di snack pronti, elevata introduzione di grassi e scarso consumo di frutta e verdura.

Allo sviluppo dell’obesità contribuisce l’ambiente familiare in quanto esso incide sulla costruzione del modello comportamentale di controllo dell’introito di cibo tramite lo stesso comportamento alimentare dei genitori e le modalità di nutrizione dei figli. 
Ecco alcuni esempi di comportamenti che alterano la capacità di percepire i segnali di fame e sazietà:

• insistere sul terminare il cibo presente nel piatto
• associare al pasto altre attività: lettura, televisione, computer, ecc…
• utilizzare il cibo come festeggiamento, premio o punizione

Genitori che hanno essi stessi problemi di peso, preoccupati per lo stato di sovrappeso dei figli, possono inoltre intervenire con pratiche di controllo non adeguate che promuovono lo sviluppo di stili alimentari problematici e sovrappeso dei figli.

In questo senso le varie ricerche suggeriscono come i programmi di prevenzione dovrebbero mirare a fornire conoscenze e strumenti utili per incoraggiare modelli di preferenze e scelte alimentari più vicine a diete salutari in tutta la famiglia e a promuovere la capacità dei bambini all’autogestione dell’alimentazione per quanto di loro competenza.

Il potere saziante dei cibi è una variabile fondamentale per controllare lo stimolo della fame. Essa è influenzata da diversi fattori, di natura sensoriale, meccanica e ormonale:

• la vista del cibo
• la masticazione
• la deglutizione
• la ripienezza e lo svuotamento gastrico
• i fattori post-assorbitivi

 

 

 

 

 

Densità calorica

L’indice di sazietà di un alimento è inversamente proporzionale alla sua densità calorica. Infatti un maggior volume a parità di calorie significa un maggior riempimento gastrico e quindi maggiore sazietà.

Consistenza degli alimenti e masticazione

Masticare per un tempo superiore la stessa quantità di cibo sazia di più e più a lungo perché si dà il tempo ai segnali anoresizzanti provenienti dall’apparato gastroenterico di raggiungere il cervello stimolando la sensazione di sazietà.
Per lo stesso motivo sono da preferire i cibi che richiedono una lunga masticazione, come per es. la carne, la pasta, il pane, la verdura.

Fibra

Gli alimenti ricchi di fibra, oltre che avere una densità calorica minore, rallentano lo svuotamento gastrico e il rilascio di glucosio nel sangue, prolungando il senso di sazietà per azione meccanica (il cibo rimane più a lungo nello stomaco) ed ormonale (modulata risposta insulinica).

Grassi e zuccheri

Gli alimenti ricchi di grassi e zuccheri (es. dolci, merendine, gelati, burro, olio, frutta secca) hanno una densità calorica elevata e la maggior parte di questi richiedono poco tempo per essere masticati. Il risultato è l’introduzione di molte calorie senza soddisfare la fame, che porterà alla ricerca di altro cibo e quindi di calorie in eccesso rispetto al reale fabbisogno.

Oggi è possibile valutare la sazietà indotta da un alimento con un indice, chiamato “fullness factor”, introdotto e studiato per la prima volta nel 1995 dalla ricercatrice australiana Susanna Holt. (Holt, S.H., et al., A satiety index of common foods, Eur J Clin Nutr 1995 Sep; 49(9): 675-690).

Tale indice viene calcolato attraverso una formula matematica che prevede la sazietà di un determinato alimento o ricetta in base al contenuto (riferito a 100 g) di calorie, proteine, fibra e grassi.

Il risultato è un numero che varia da 0 a 5. Il valore soglia è 2,5: sono considerati molto sazianti gli alimenti con indice di sazietà maggiore di 2,5, poco sazianti quelli con indice inferiore.

Al primo gruppo appartengono infatti cibi che hanno una bassa densità calorica, che sono ricchi di fibra e che richiedono un lungo tempo di masticazione (verdura, frutta, carne, pesce); al contrario si classificano nel secondo gruppo i cibi grassi e zuccherini che non favoriscono la ripienezza gastrica e che vengono deglutiti rapidamente (dolci, burro, merendine, frutta secca). Per esempio il pesce alla griglia ha un “fullness factor” di 3,4 mentre il miele di 1,4.

Tabella del Fullness Factor

Alimenti	Fullness Factor
Anguria	4.6
Pompelmo	4.0
Carote	3.8
Arance	3.5
Pesce alla griglia	3.4
Petto di pollo arrosto	3.3
Mele	3.3
Bistecca di manzo	3.2
Pop corn	2.9
Patate al forno	2.5
Yogurt magro	2.5
Banana	2.5
Maccheroni e formaggio	2.5
Riso integrale	2.3
Spaghetti	2.2
Riso bianco	2.1
Pizza	2.1
Arachidi	2.0
Gelato	1.8
Pane bianco	1.8
Uvetta essicata	1.6
Snack tipo Snickers, Mars	1.5
Miele	1.4
Saccarosio	1.3
Glucosio	1.3
Patatine	1.2
Burro	0.5

La tabella fornisce solo un esempio del FF per alcuni tipi di cibo. Sul sito della Nutrition Data è possibile cercare altri cibi ed il loro relativo FF. Alcuni cibi con nomi simili possono avere un FF molto diverso tra loro, a seconda dei loro ingredienti. Ad esempio, i popcorn preparati senza burro hanno un maggiore FF dei popcorn preparati con questo ingrediente.

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Alimentarsi è un comportamento complesso il cui controllo è affidato a componenti contingenti, come ad esempio la sensazione di fame o l’odore del cibo e a componenti consolidate nella sfera cognitiva del soggetto, come la memoria, i riflessi condizionati e le abitudini quotidiane.

L’insieme di questi fattori, cui contribuiscono anche le condizioni fisiche dell’organismo (termogenesi, glicemia ecc.), innesca nell’individuo l’approccio al cibo.

Quell’appagante senso di sazietà

Nella “cascata della sazietà” Bludell, autore di questo modello, raccoglie l’insieme di meccanismi sensoriali, cognitivi, post-ingestione e post-assorbimento che regolano il senso di fame e l’inibizione dell’alimentazione.

Il contatto del cibo con la cavità orale ingenera uno stimolo positivo per il comportamento alimentare, che viene inibito retroattivamente dalla sensazione degli alimenti giunti nello stomaco.

Questo meccanismo riflesso è fortemente influenzato dalle stimolazioni centrali che annullano gli automatismi che farebbero avvertire il senso di sazietà al punto da portare agli eccessi alimentari.

L’appetito è una funzione vitale così fondamentale la cui regolazione non può essere affidata a un singolo sistema. Anche se i meccanismi fini di questa regolazione non sono completamente noti in tutti i dettagli, è assodato che sulla regione dell’ipotalamo confluiscono una serie di segnali, esterni e interni, che modulano la sensazione di fame o sazietà in condizioni fisiologiche.

Il controllo dell’accumulo e dell’uso dell’energia nell’organismo umano è affidato anche a segnali che provengono dagli stessi adipociti.

Molecole come insulina e leptina agiscono centralmente per incrementare il dispendio energetico e ridurre l’introito alimentare.

Come tutti gli altri segnali a partenza viscerale già descritti, essi devono essere inquadrati in un contesto più ampio di meccanismi di regolazione.

I circuiti neuormonali coinvolti nella regolazione dell’assunzione di cibo sono diversi. Essi convogliano messaggi a provenienza viscerale (es. glucocettori, olfatto, vista ecc.) o a provenienza corticale (es. messaggi cognitivi, condizionamenti ecc.) sulle strutture ipotalamiche.

La somma di queste influenze, di inibizione o di stimolazione, ha come risultato la ricerca e l’assunzione (o il rifiuto) del cibo e un aumento o una diminuzione del dispendio energetico (regolato anch’esso pare dagli stessi centri ipotalamici che modulano l’appetito).

Riassumendo, le varie afferenze nervose vengono mediate da diversi neurotrasmettitori o sostanze a funzione eccitatoria o inibente.

Fra le seconde vi è la serotonina, la cui secrezione a livello sinaptico provoca l’inibizione dell’assunzione di cibo.
I farmaci serotoninergici, com’è d’altra parte noto, agiscono sul versante dell’assunzione dell’energia e possono aiutare a ristabilire fisiologiche abitudini alimentari, rendendo più precoce la sazietà.

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