En biología, el gasto energético se refiere a la cantidad de energía que un organismo utiliza en la realización de todas sus funciones y actividades. Estas funciones pueden ser tan variadas como el mantenimiento de la temperatura corporal, conducción de impulsos nerviosos, reparación y formación de tejidos, trabajo mecánico de los músculos para moverse, digestión de alimentos o respirar.
En el ámbito de la nutrición humana, el gasto energético se mide en calorías y se refiere específicamente a la forma en la que cuerpo utiliza la energía almacenada en los enlaces químicos de los distintos nutrientes. Así, se habla también de requerimiento energético como medida de la cantidad diaria de energía que los alimentos deben suministrar para satisfacer las necesidades energéticas del organismo. El balance energético se refiere al balance entre el requerimiento energético y el aporte energético de los alimentos consumidos.
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Componentes del gasto energético
El gasto energético total se suele dividir en tres grandes componentes: el gasto energético en reposo, la termogénesis inducida por los alimentos y la actividad física voluntaria. Cada uno de estos componentes se ve afectado por numerosas variables personales y ambientales que pueden hacer que el gasto energético total sea muy diferente de un individuo a otro e, incluso, muy diferente para una misma persona de un día a otro.
Gasto energético en reposo
El gasto energético en reposo incluye el gasto de energía necesario para mantener las funciones vitales del organismo y la temperatura corporal en un ambiente neutro y en estado de reposo. El principal componente es la tasa metabólica basal, por lo que también se llama gasto energético basal, y puede llegar a representar el 75% del gasto energético total.
El gasto energético en reposo suele ser ligeramente mayor a la tasa metabólica basal por sí sola. La tasa metabólica basal se mide por la mañana al despertarse cuándo han pasado al menos 12 horas tras la última comida y la persona se encuentra en estado de completo descanso físico y mental. El gasto energético en reposo, por su parte, se mide a cualquier hora del día cuándo han pasado al menos 4 horas desde la última comida y de actividad física.
La mayor parte de la energía basal es consumida en el metabolismo celular (50%), síntesis molecular (40%, la síntesis de proteínas es la que más energía consume) y el trabajo de músculos involuntarios (10%. Diafragma, corazón, movimientos peristálticos intestinales, etc).
Los principales factores que influyen en el metabolismo basal son:
- Edad y etapa de crecimiento: el metabolismo basal es mayor en edades tempranas debido sobre todo al mayor gasto energético en el crecimiento de órganos y tejidos. El gasto energético basal suele ir en aumento desde el nacimiento hasta la pubertad, influido también por el aumento del tamaño corporal y tasa de crecimiento, e ir en disminución desde la edad adulta hasta la vejez. Durante el embarazo el metabolismo basal aumenta considerablemente, también durante la lactancia.
- Peso y complexión corporal: un mayor peso y tamaño corporal suele ir acompañado de una mayor tasa metabólica basal. Esto se debe a que se pierde más calor al haber una mayor superficie corporal. La tasa metabólica también es mayor en complexiones fuertes debido a la mayor necesidad energética para mantener la masa muscular magra en reposo.
- Estado de salud: en general, durante una enfermedad la tasa metabólica basal suele aumentar. Por ejemplo, la tasa metabólica basal puede aumentar hasta un 7% por cada grado de temperatura corporal superior a 37 ºC.
- Factores hormonales: los niveles de ciertas hormonas puede afectar a la tasa metabólica basal, especialmente la tiroxina (producida en el tiroides) y la norepinefrina (hormona y neurotransmisor). A mayores niveles de tiroxina y norepinefrina, mayor tasa metabólica basal.
- Factores ambientales: uno de los factores ambientales que más afecta a la tasa metabólica basal es la temperatura. A mayor temperatura mayor tasa metabólica basal.
Termogénesis inducida por los alimentos
La termogénsis inducida por los alimentos, también conocida como termogénesis inducida por la dieta o efecto térmico de los alimentos, representa entre el 5 y el 10% del gasto energético total. Es el gasto energético destinado a la digestión, absorción, distribución y almacenamiento de los alimentos ingeridos. Uno de los métodos de medición más utilizados es como diferencia del gasto energético en reposos antes y después de una comida.
Los alimentos que más efecto térmico generan son los alimentos ricos en proteínas, hasta un 20% superior a los alimentos ricos en carbohidratos y grasas (25% de incremento del gasto energético en reposo frente a un 5%). Si la ingesta de alimentos es seguida de actividad física, la termogénesis inducida por alimentos puede aumentar hasta el doble, fenómeno que se conoce como termogénesis adaptativa..
Otros factores que incluyen en este componente del gasto energético es la edad, predisposición genética, sensibilidad a la insulina y alteraciones de la digestión.
Gasto por actividad física voluntaria
El gasto energético debido a la actividad física voluntaria representa el consumo de energía producido por cualquier movimiento del cuerpo, como levantarse de la cama, subir las escaleras o practicar un deporte. Es la fracción del gasto energético total más variable y puede estar entre el 10% en una persona sedentaria hasta el 50% en un atleta.
Métodos de medición
El gasto energético se puede medir por diversos métodos, generalmente clasificados en mediciones directas y mediciones indirectas. Los métodos directos suelen ser mucho más precisos pero son más caros y son difícilmente realizables en grandes poblaciones por la necesidad de instalaciones y material especializado. Los métodos indirectos son generalmente mucho más baratos y más fáciles de realizar; aunque son mucho menos precisos, son útiles en estudios poblacionales.
Los principales métodos de medición del gasto energético son:
- Calorimetría: la calorimetría mide el calor desprendido en una reacción química. Cómo la energía ni se crea ni se destruye, sino que se transforma, midiendo el calor desprendido por el cuerpo puede estimarse el gasto energético realizado. Esto sería la calorimetría directa. La calorimetría indirecta no mide el calor desprendido por el cuerpo de forma directa sino a través del consumo de oxígeno y/o la producción de dióxido de carbono.
- Monitorización del ritmo cardíaco: este método indirecto utiliza la relación entre el ritmo cardíaco y el consumo de oxígeno del individuo. Necesita curvas de calibración individuales ya que esta relación es muy variable entre diferentes personas. Se utiliza principalmente en niños.
- Agua doblemente marcada: esta técnica utiliza isótopos no radioactivos de hidrógeno y oxígeno introducidos en el organismo a través de moléculas de agua. La velocidad de eliminación de estos isótopos se puede medir a través de muestras de orina y de sangre y da una aproximación bastante exacta del volumen de oxígeno consumido y de dióxido de carbono producido. Es una técnica de precisión aceptable utilizada incluso en recién nacidos.
- Acelerometría: existen diversos aparatos que miden el movimiento y aceleración del cuerpo. Con estos datos se puede estimar el nivel de actividad física y estimar el gasto energético.
- Cuestionarios de estimación del nivel de actividad física: los cuestionarios pueden ser utilizados para realizar estimaciones sobre el nivel de actividad física y también de consumo energético diario en cuestionarios sobre hábitos nutricionales. Su principal utilidad es en estudios epidemiológicos a gran escala.
Balance energético
La diferencia entre el requerimiento de energía, determinado prácticamente en su totalidad por el gasto energético total, y la ingesta energética a través de la dieta se conoce como balance energético. Puede ser:
- Balance positivo: se ingiere más energía de la que se gasta. Una de sus principales consecuencias es el aumento de peso. Se toman más calorías de las que se queman y el exceso se almacena en depósitos de glucógeno y de grasa como reserva.
- Balance negativo: el balance negativo, o déficit calórico, hace perder peso pero puede llegar a ser muy peligroso en extremo o si va acompañado de déficit nutricional.
- Balance neutro: el consumo y el gasto son prácticamente iguales.
El organismo cuenta con mecanismos de regulación del flujo energético, y por tanto del balance energético. Estos mecanismos forman en su conjunto el proceso denominado como homeostasis energética, que incluye señales químicas y neuronales para regular los distintos procesos implicados en el gasto e ingesta de energía. Por ejemplo, señales del sistema nervioso central para generar sensación de saciedad y dejar de comer.
Para ampliar
- Byrd-Bredbenner, C., Beshgetoor, D., Moe, G., & Berning, J. (2010). Perspectivas en nutrición (8ª ed.). México: McGrawHill.
- Levine JA.. Measurement of energy expenditure. Public Health Nutrition, 2005.