De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación Saltar a búsqueda

El cociente respiratorio (o RQ o coeficiente respiratorio ) es un número adimensional que se utiliza en los cálculos de la tasa metabólica basal (TMB) cuando se estima a partir de la producción de dióxido de carbono. Se calcula a partir de la relación entre el dióxido de carbono producido por el cuerpo y el oxígeno consumido por el cuerpo. Tales mediciones, como las mediciones de la absorción de oxígeno, son formas de calorimetría indirecta . Se mide con un respirómetro . El valor del cociente respiratorio indica qué macronutrientes se metabolizan, ya que se utilizan diferentes vías de energía para las grasas, los carbohidratos y las proteínas. [1]Si el metabolismo consiste únicamente en lípidos, el cociente respiratorio es aproximadamente 0,7, para las proteínas es aproximadamente 0,8 y para los carbohidratos es 1,0. La mayoría de las veces, sin embargo, el consumo de energía se compone tanto de grasas como de carbohidratos. El cociente respiratorio aproximado de una dieta mixta es 0,8. [1] Algunos de los otros factores que pueden afectar el cociente respiratorio son el equilibrio energético, la insulina circulante y la sensibilidad a la insulina. [2]

Se puede utilizar en la ecuación del gas alveolar .

Cálculo [ editar ]

El cociente respiratorio ( RQ ) es la relación:

RQ = CO 2 eliminado / O 2 consumido

donde el término "eliminado" se refiere al dióxido de carbono (CO 2 ) eliminado del cuerpo.

En este cálculo, el CO 2 y el O 2 deben expresarse en las mismas unidades y en cantidades proporcionales al número de moléculas. Las entradas aceptables serían moles o bien volúmenes de gas a temperatura y presión estándar.

Muchas sustancias metabolizadas son compuestos que contienen solo los elementos carbono , hidrógeno y oxígeno . Los ejemplos incluyen ácidos grasos , glicerol , carbohidratos , productos de desaminación y etanol . Para la oxidación completa de tales compuestos, la ecuación química es

C x H y O z + (x + y / 4 - z / 2) O 2 → x CO 2 + (y / 2) H 2 O

y así el metabolismo de este compuesto da un RQ de x / (x + y / 4 - z / 2).

Para la glucosa, con la fórmula molecular, C 6 H 12 O 6 , la ecuación de oxidación completa es C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O. Por lo tanto, el RQ = 6 CO 2 /6 O 2 = 1.

Para las grasas, el RQ depende de los ácidos grasos específicos presentes. Entre los ácidos grasos comúnmente almacenados en los vertebrados, el RQ varía desde 0,692 (ácido esteárico) hasta 0,759 (ácido docosahexaenoico). Históricamente, se asumió que la 'grasa promedio' tenía un RQ de aproximadamente 0,71, y esto es cierto para la mayoría de los mamíferos, incluidos los humanos. Sin embargo, una encuesta reciente mostró que los animales acuáticos, especialmente los peces, tienen grasas que deberían producir RQ más altos en la oxidación, alcanzando tan alto como 0,73 debido a las altas cantidades de ácido docosahexaenoico. [3]

El rango de coeficientes respiratorios para organismos en equilibrio metabólico generalmente varía de 1.0 (que representa el valor esperado para la oxidación de carbohidratos puros) a ~ 0.7 (el valor esperado para la oxidación de grasas puras). En general, las moléculas que están más oxidadas (p. Ej., Glucosa) requieren menos oxígeno para metabolizarse por completo y, por lo tanto, tienen cocientes respiratorios más altos. Por el contrario, las moléculas que están menos oxidadas (p. Ej., Ácidos grasos) requieren más oxígeno para su metabolismo completo y tienen cocientes respiratorios más bajos. Consulte BMR para una discusión sobre cómo se derivan estos números. Una dieta mixta de grasas y carbohidratos da como resultado un valor promedio entre estos números.

El valor RQ corresponde a un valor calórico por cada litro (L) de CO 2 producido. Si se dispone de cifras de consumo de O 2 , normalmente se utilizan directamente, ya que son estimaciones más directas y fiables de la producción de energía.

La RQ medida incluye una contribución de la energía producida a partir de proteínas. Sin embargo, debido a la complejidad de las diversas formas en que se pueden metabolizar diferentes aminoácidos, no se puede asignar un único RQ a la oxidación de proteínas en la dieta.

La insulina, que aumenta el almacenamiento de lípidos y disminuye la oxidación de grasas, se asocia positivamente con aumentos en el cociente respiratorio. [2] Un balance energético positivo también conducirá a un aumento del cociente respiratorio. [2]

Aplicaciones [ editar ]

Se pueden encontrar aplicaciones prácticas del cociente respiratorio en casos graves de enfermedad pulmonar obstructiva crónica , en los que los pacientes gastan una cantidad significativa de energía en el esfuerzo respiratorio. Al aumentar la proporción de grasas en la dieta, se reduce el cociente respiratorio, lo que provoca una disminución relativa en la cantidad de CO 2 producida. Esto reduce la carga respiratoria para eliminar el CO 2 , reduciendo así la cantidad de energía gastada en las respiraciones. [4]

El cociente respiratorio se puede utilizar como indicador de alimentación excesiva o insuficiente. La alimentación insuficiente, que obliga al cuerpo a utilizar las reservas de grasa, reducirá el cociente respiratorio, mientras que la sobrealimentación, que provoca la lipogénesis , lo aumentará. [5] La alimentación insuficiente se caracteriza por un cociente respiratorio inferior a 0,85, mientras que un cociente respiratorio superior a 1,0 indica sobrealimentación. Esto es particularmente importante en pacientes con sistemas respiratorios comprometidos, ya que un cociente respiratorio aumentado se corresponde significativamente con un aumento de la frecuencia respiratoria y una disminución del volumen corriente , lo que coloca a los pacientes comprometidos en un riesgo significativo. [5]

Debido a su papel en el metabolismo, el cociente respiratorio se puede utilizar en el análisis de la función hepática y el diagnóstico de enfermedad hepática. En pacientes que padecen cirrosis hepática , los valores del cociente respiratorio no proteico (npRQ) actúan como buenos indicadores en la predicción de la tasa de supervivencia global. Los pacientes que tienen un npRQ <0,85 muestran tasas de supervivencia considerablemente más bajas en comparación con los pacientes con un npRQ> 0,85. [6] Una disminución en npRQ corresponde a una disminución en el almacenamiento de glucógeno por el hígado. [6] Investigaciones similares indican que las enfermedades del hígado graso no alcohólico también se acompañan de un valor de cociente respiratorio bajo, y el valor del cociente respiratorio no proteico fue una buena indicación de la gravedad de la enfermedad. [6]

Recientemente, los científicos acuáticos también utilizan el cociente respiratorio para iluminar sus aplicaciones ambientales. Los estudios experimentales con bacterioplancton natural utilizando diferentes sustratos individuales sugirieron que RQ está vinculado a la composición elemental de los compuestos respirados. [7] De esta manera, se demuestra que el RQ del bacterioplancton no es solo un aspecto práctico de la determinación de la respiración del bacterioplancton, sino también una variable importante del estado del ecosistema que proporciona información única sobre el funcionamiento del ecosistema acuático. [7] Basándose en la estequiometría de los diferentes sustratos metabolizados, los científicos pueden predecir que el oxígeno disuelto (O 2 ) y el dióxido de carbono (CO2 ) en los ecosistemas acuáticos debe covariar inversamente debido al procesamiento de la fotosíntesis y la respiración . [8] Usando este cociente podríamos arrojar luz sobre el comportamiento metabólico y los roles simultáneos del forzamiento químico y físico que dan forma a la biogeoquímica de los ecosistemas acuáticos. [8]

Cocientes respiratorios de algunas sustancias [ editar ]

Nombre de la sustanciaCociente respiratorio
Carbohidratos1
Proteinas0,8 - 0,9 [1]
Cetonas (eucalóricas)0,73 [9]
Cetonas (hipocalóricas)0,66 [10] [11] [12]
Trioleína (grasa)0,71
Ácido oleico (grasa)0,71
Tripalmitina (grasa)0,7
Ácido málico1,33
Ácido tartárico1,6
Ácido oxálico4.0

[13]

Ver también [ editar ]

  • Relación de intercambio respiratorio  : la relación entre la cantidad de dióxido de carbono producido en el metabolismo y el oxígeno utilizado.

Referencias [ editar ]

  1. ↑ a b c Widmaier, Eric P .; Raff, Hershel; Strang, Kevin T. (2016). Fisiología humana de Vander: los mecanismos de la función corporal (14ª ed.). Nueva York: McGraw Hill. ISBN 9781259294099.
  2. ^ a b c Ellis, Amy C; Hyatt, Tanya C; Gower, Barbara A; Hunter, Gary R (2 de mayo de 2017). "El cociente respiratorio predice el aumento de masa grasa en mujeres premenopáusicas" . Obesidad (Silver Spring, Maryland) . 18 (12): 2255–2259. doi : 10.1038 / oby.2010.96 . ISSN 1930-7381 . PMC 3075532 . PMID 20448540 .   
  3. ^ Precio, ER; Mager, EM (2020). "Cociente respiratorio: efectos de la composición de ácidos grasos". Revista de Zoología Experimental . 333 : 613–618. doi : 10.1002 / jez.2422 . PMID 33063463 . 
  4. ^ Kuo, CD; Shiao, GM; Lee, JD (1 de julio de 1993). "Los efectos de las cargas dietéticas altas en grasas y carbohidratos sobre el intercambio de gases y la ventilación en pacientes con EPOC y sujetos normales". Pecho . 104 (1): 189-196. doi : 10.1378 / cofre.104.1.189 . ISSN 0012-3692 . PMID 8325067 .  
  5. ↑ a b McClave, Stephen A .; Lowen, Cynthia C .; Kleber, Melissa J .; McConnell, J. Wesley; Jung, Laura Y .; Goldsmith, Linda J. (1 de enero de 2003). "Utilización clínica del cociente respiratorio obtenido por calorimetría indirecta". JPEN. Revista de nutrición parenteral y enteral . 27 (1): 21-26. doi : 10.1177 / 014860710302700121 . ISSN 0148-6071 . PMID 12549594 .  
  6. ^ a b c Nishikawa, Hiroki; Enomoto, Hirayuki; Iwata, Yoshinori; Kishino, Kyohei; Shimono, Yoshihiro; Hasegawa, Kunihiro; Nakano, Chikage; Takata, Ryo; Ishii, Akio (1 de enero de 2017). "Importancia pronóstica del cociente respiratorio no proteico en pacientes con cirrosis hepática" . Medicina . 96 (3): e5800. doi : 10.1097 / MD.0000000000005800 . ISSN 1536-5964 . PMC 5279081 . PMID 28099336 .   
  7. ↑ a b Berggren, Martin; Lapierre, Jean-François; del Giorgio, Paul A (mayo de 2012). "Magnitud y regulación del cociente respiratorio de bacterioplancton a través de gradientes ambientales de agua dulce" . El diario ISME . 6 (5): 984–993. doi : 10.1038 / ismej.2011.157 . ISSN 1751-7362 . PMC 3329109 . PMID 22094347 .   
  8. ^ a b Vachon, Dominic; Sadro, Steven; Bogard, Matthew J .; Lapierre, Jean ‐ François; Baulch, Helen M .; Rusak, James A .; Denfeld, Blaize A .; Laas, Alo; Klaus, Marcus; Karlsson, Jan; Weyhenmeyer, Gesa A. (agosto de 2020). "Las mediciones emparejadas de O 2 –CO 2 proporcionan información emergente sobre la función del ecosistema acuático" . Letras de limnología y oceanografía . 5 (4): 287-294. doi : 10.1002 / lol2.10135 . ISSN 2378-2242 . 
  9. ^ Mosek, Amnón; Natour, Haitham; Neufeld, Miri Y .; Shiff, Yaffa; Vaisman, Nachum (2009). "Tratamiento de dieta cetogénica en adultos con epilepsia refractaria: un estudio piloto prospectivo". Convulsión . 18 (1): 30–3. doi : 10.1016 / j.seizure.2008.06.001 . PMID 18675556 . S2CID 2393385 .  
  10. ^ Johnston, Carol S; Tjonn, Sherrie L; Swan, Pamela D; White, Andrea; Hutchins, Heather; Sears, Barry (2006). "Las dietas cetogénicas bajas en carbohidratos no tienen ninguna ventaja metabólica sobre las dietas no cetogénicas bajas en carbohidratos" . La Revista Estadounidense de Nutrición Clínica . 83 (5): 1055–61. doi : 10.1093 / ajcn / 83.5.1055 . PMID 16685046 . 
  11. ^ Phinney, Stephen D .; Horton, Edward S .; Sims, Ethan AH; Hanson, John S .; Danforth, Elliot; Lagrange, Betty M. (1980). "Capacidad de ejercicio moderado en sujetos obesos después de la adaptación a una dieta hipocalórica, cetogénica" . Revista de investigación clínica . 66 (5): 1152–61. doi : 10.1172 / JCI109945 . PMC 371554 . PMID 7000826 .  
  12. ^ Owen, EO; Morgan, AP; Kemp, HG; Sullivan, JM; Herrera, MG; Cahill, GF (1967). "Metabolismo cerebral durante el ayuno *" . Revista de investigación clínica . 46 (10): 1589–95. doi : 10.1172 / JCI105650 . PMC 292907 . PMID 6061736 .  
  13. ^ Telugu Academi, libro de texto de botánica, versión 2007 [ verificación necesaria ]

Enlaces externos [ editar ]