La calorimetría indirecta calcula el calor que producen los organismos vivos midiendo su producción de dióxido de carbono y nitrógeno residual (con frecuencia amoníaco en los organismos acuáticos o urea en los terrestres) o de su consumo de oxígeno . La calorimetría indirecta es el método mediante el cual se estiman in vivo el tipo y la tasa de utilización del sustrato y el metabolismo energético a partir del intercambio de gases.mediciones (producción de dióxido de carbono y consumo de oxígeno durante el descanso y el ejercicio en estado estable). Esta técnica proporciona información única, no es invasiva y puede combinarse ventajosamente con otros métodos experimentales para investigar numerosos aspectos de la asimilación de nutrientes, la termogénesis , la energía del ejercicio físico y la patogénesis de enfermedades metabólicas . [1]
Antecedentes científicos
La calorimetría indirecta mide el consumo de O 2 y la producción de CO 2 . Suponiendo que todo el oxígeno se utiliza para oxidar combustibles degradables y se recupera todo el CO 2 así desprendido, es posible calcular la cantidad total de energía producida. Debe quedar claro que "producción de energía" significa la conversión de la energía química libre de nutrientes en la energía química de ATP más la pérdida de algo de energía durante el proceso de oxidación. [1] La calorimetría respiratoria indirecta , o calorimetría indirecta (CI) como la conocen la mayoría de los autores, es un método no invasivo y altamente preciso de tasa metabólica que tiene una tasa de error menor al 1%. [2] Tiene una alta reproducibilidad y se ha considerado un método estándar de oro. [3] Este método permite estimar BEE y REE , y también permite identificar sustratos energéticos que están siendo metabolizados predominantemente por el cuerpo en un momento específico. Se basa en la medida indirecta del calor producido por la oxidación de macronutrientes , que se estima mediante el seguimiento del consumo de oxígeno (O 2 ) y la producción de dióxido de carbono (CO 2 ) durante un determinado período de tiempo. [4] El calorímetro tiene un colector de gases que se adapta al sujeto y un sistema que mide el volumen y las concentraciones de O 2 y CO 2 minuto a minuto. A través de una válvula unidireccional, el calorímetro recoge y cuantifica el volumen y la concentración de O 2 inspirado y CO 2 espirado por el sujeto. Una vez que se alcanza un volumen, el gasto energético en reposo se calcula mediante la fórmula de vertedero y los resultados se muestran en el software adjunto al sistema. [4] Otra fórmula utilizada es: [5]
donde RQ es el cociente respiratorio (relación entre el volumen de CO 2 producido y el volumen de O 2 consumido), es 21.13 kilojulios (5.05 kcal), el calor liberado por litro de oxígeno por la oxidación de carbohidratos, y es 19,62 kilojulios (4,69 kcal), el valor de la grasa. Esto da el mismo resultado que la fórmula de Weir en RQ = 1 (quemando solo carbohidratos), y casi el mismo valor en RQ = 0.7 (quemando solo grasa). ⊅∑ ′
Historia
Antoine Lavoisier señaló en 1780 que la producción de calor se puede predecir a partir del consumo de oxígeno, utilizando regresión múltiple. La teoría Dynamic Energy Budget explica por qué este procedimiento es correcto. La calorimetría indirecta, como la conocemos, se desarrolló a principios de siglo como una aplicación de la termodinámica a la vida animal. [6] Aunque el desarrollo de la calorimetría indirecta se remonta a más de 200 años, su mayor uso ha sido en las últimas dos décadas con el desarrollo de la nutrición parenteral total , equipos interdisciplinarios de apoyo nutricional y la producción de calorímetros portátiles, fiables y relativamente económicos. [7]
Métodos de recolección
Se pueden utilizar cuatro técnicas diferentes de recolección y medición de gas para realizar esta prueba:
- Bolsa Douglas : los gases respiratorios expirados se recogen en una bolsa hermética inflable. [8] Después de completar cualquier prueba con bolsas Douglas, se debe analizar el volumen y la composición del gas recolectado.
- Dosel (dilución): la técnica de dilución se considera la tecnología estándar de oro para la medición del gasto energético en reposo en nutrición clínica. [3] La prueba dura solo unos minutos y consiste en hacer que el paciente se acueste relajado en una cama o en un cómodo diván, con la cabeza bajo una capucha transparente conectada a una bomba, que aplica una ventilación regulable a través de ella. El gas exhalado se diluye con el aire fresco ventilado bajo la campana y una muestra de esta mezcla se transporta a los analizadores, a través de un tubo capilar y se analiza. Las fracciones ambientales y diluidas de O 2 y CO 2 se miden para una tasa de ventilación conocida, y el consumo de O 2 y la producción de CO 2 se determinan y se convierten en Gasto Energético en Reposo. [9]
- Mascarilla (respiración por respiración): las pruebas de calorimetría indirecta también se realizan a menudo con una mascarilla, que se utiliza para transportar el gas exhalado e inhalado a través de un flujómetro de turbina capaz de medir la respiración minuto respiración del paciente, al mismo tiempo una muestra de gas se transporta al analizador y el VO 2 y VCO 2 se miden y se convierten en gasto de energía.
- Interfaz con un ventilador ( ajustes de cuidados intensivos ): en caso de que el paciente esté ventilado mecánicamente, un calorímetro indirecto aún puede medir la respiración por respiración inhalada / exhalada de O 2 y CO 2 si se interconecta con el ventilador a través del tubo endotraqueal .
Aplicaciones
La calorimetría indirecta proporciona al menos dos piezas de información: una medida del gasto de energía o requerimientos calóricos de 24 horas según se refleja en el Gasto Energético en Reposo (REE) y una medida de la utilización del sustrato como se refleja en el Cociente Respiratorio (RQ). El conocimiento de los muchos factores que afectan estos valores ha llevado a una gama mucho más amplia de aplicaciones. Los estudios de calorimetría indirecta durante los últimos 20 años han llevado a la caracterización de la respuesta del estrés hipermetabólico a la lesión y al diseño de regímenes nutricionales cuyos sustratos se asimilan de manera más eficiente en diferentes procesos patológicos y estados de falla orgánica . La calorimetría indirecta ha influido en las prácticas cotidianas de la atención médica y quirúrgica, como el calentamiento de la unidad de quemados y las salas quirúrgicas y la retirada de los pacientes de los ventiladores . [7]
Referencias
- ^ a b Ferrannini E. "Las bases teóricas de la calorimetría indirecta: una revisión". Metabolismo. Marzo de 1988; 37 (3): 287-301.
- ^ Marson F, et al. "Correlación entre el consumo de oxígeno calculado con el método de Fick y medido con calorimetría indirecta en pacientes críticamente enfermos". Arq Bras Cardiol. Enero de 2004; 82 (1): 77-81, 72-6. Epub 2004 12 de febrero.
- ^ a b Haugen HA, et al. "Calorimetría indirecta: una guía práctica para los médicos". Nutr Clin Pract. Agosto de 2007; 22 (4): 377-88.
- ^ a b Pinheiro Volp AC, et al. "Gasto energético: componentes y métodos de evaluación". Nutr Hosp. 2011 mayo-junio; 26 (3): 430-40. doi: 10.1590 / S0212-16112011000300002.
- ^ AR Bain; et al. (Junio de 2012). "El almacenamiento de calor corporal durante la actividad física es menor con la ingestión de líquidos calientes en condiciones que permiten la evaporación total. Autores". Acta Physiologica . 206 (2): 98–108. doi : 10.1111 / j.1748-1716.2012.02452.x . PMID 22574769 . S2CID 23682662 . citando Nishi, Y. (1981). "Medición del equilibrio térmico en el hombre". En K. Cena y J. Clark (ed.). Bioingeniería, Fisiología Térmica y Confort . Elsevier. págs. 29 –39.
- ^ Atwater WO, et al. "Descripción de neo calorímetro de respiración y experimentos sobre la conservación de la energía en el cuerpo humano". Departamento de Agricultura de EE. UU., Off Exp Sta Bull 63, 1899
- ^ a b McClave SA, et al. "Uso de calorimetría indirecta en nutrición clínica". Nutr Clin Pract. Octubre de 1992; 7 (5): 207-21.
- ^ Douglas, C. Gordon (18 de marzo de 1911). "Un método para determinar el intercambio respiratorio total en el hombre" . Actas de la Sociedad Fisiológica . Consultado el 28 de agosto de 2016 .[ enlace muerto ] ( Bolsa de Douglas )
- ^ Academia de Nutrición y Dietética "Medición de RMR con calorimetría indirecta (IC)". Nutr Clin Pract. Agosto de 2007; 22 (4): 377-88.
Ver también
- "Medición de RMR con calorimetría indirecta (IC)" Academy of Nutrition and Dietetics - Evidence Analysis Library
- Revista estadounidense de nutrición clínica