Calorimetria indirecta

Archiu:Indirect calorimetry laboratory with canopy hood.jpg

Medidor metabòlic de calorimetria indirecta que medix el consum d'oxigen (O₂) i la producció de diòxit de carbono (CO₂) d'un subjecte que respira espontàneament (método de dilució en campana).

La calorimetria indirecta calcula el calor que produïxen els organismes vius medint la seua producció de diòxit de carbono i rebujos de nitrogen (en freqüència amoníac en organismes aquàtics, o urea en els terrestres), o del seu consum d'oxigen. La calorimetria indirecta és el método per mig del qual el tipo i la taxa d'utilisació del substrat i el metabolisme energètic s'estimen in viu a partir de les medicions d'intercanvi de gasos (producció de diòxit de carbono i consum d'oxigen durant el descans i l'eixercici en estat estacionario). Esta tècnica proporciona informació única, no és invasiva i es pot combinar ventajosamente en atres métodos experimentals per a investigar numerosos aspectes de l'assimilació de nutrients, la termogénesis, l'energia del eixercici físic i la patogénesis de les malalties metabòliques.

Antecedents científics

La calorimetria indirecta medix el consum d'O₂ i la producció de CO₂. Suponent que tot l'oxigen s'usa para oxidar els combustibles degradables i que tot el CO₂, en esta mida és possible calcular la cantitat total d'energia produïda. Deu quedar clar que "producció d'energia" significa la conversió de l'energia química lliure de nutrients en l'energia química del ATP més la pèrdua d'una miqueta d'energia durant el procés d'oxidació. La calorimetria indirecta respiratòria, o calorimetria indirecta (IC) com la coneixen la majoria dels autors, és un método no invasivo i altament precís de taxa metabòlica que té una taxa d'error inferior al 1%. Té una alta reproducibilidad i s'ha considerat un método estàndar d'or. Este método permet estimar BEE i REE, i també permet l'identificació de substrats d'energia que el cos metaboliza predominantment en un moment específic. Es basa en la mida indirecta de la calor produïda per l'oxidació dels macronutrientes, que s'estima per mig del monitoreo del consum d'oxigen (O₂) i la producció de diòxit de carbono (CO₂) durant un cert periodo de temps. El calorímetro té un colector de gas que s'adapta al subjecte i un sistema que medix el volum i les concentracions d'O₂ i CO₂ minut a minut. A través d'una vàlvula unidireccional, el calorímetro arreplega i quantifica el volum i la concentració d'O₂ inspirat i CO₂ expirat pel subjecte. Despuix d'alcançar un volum, el gaste d'energia en repòs es calcula per mig de la fòrmula de Weir i els resultats es mostren en el software adjunt al sistema. Una atra fòrmula utilisada és:

$M=V{O}_2(\frac{RQ-0.7}{0.3}{e}_c+\frac{1-RQ}{0.3}{e}_f)$

a on RQ és el cocient respiratori (relació entre el volum de CO ₂ produït i el volum d'O₂ consumit), $e_c$ és 21.13 kilojoules (5.05 kcal), la calor lliberada per litro d'oxigen per l'oxidació de carbohidrats, i $e_f$ és 19.62 kilojoules (4.69 kcal), el valor del greix. Açò dona el mateix resultat que la fòrmula de Weir en RQ = 1 (cremant sol carbohidrats), i casi el mateix valor en RQ = 0.7 (cremar solament grassa). ⊅∑ ′

Història

Antoine Lavoisier va senyalar en 1780 que la producció de calor es pot predir a partir del consum d'oxigen, per mig de regressió múltiple. La teoria del balanç dinàmic d'energia explica per qué este procediment és correcte. La calorimetria indirecta, tal com la coneixem, es va desenrollar a principis de sigle com una aplicació de la termodinàmica a la vida animal. Encara que el desenroll de la calorimetria indirecta es remonta a més de 200 anys, el seu major us ha segut en les últimes dos décades en el desenroll de nutrició parenteral total, equips de respal de nutrició interdisciplinaris i la producció de calorímetros portàtils, confiables i relativament econòmics.