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IL QUOZIENTE RESPIRATORIO

posted by Luca Paolini Luglio 11, 2012 0 comments

La conoscenza individuale del dispendio energetico e della miscela metabolica utilizzata dall’organismo è di  fondamentale importanza per la gestione nutrizionale personalizzata dell’individuo.

La tecnica che permette la valutazione di questi due fattori è la Calorimetria Indiretta, questa analizza i gas respiratori misurando il volume di ossigeno consumato e il volume di anidride carbonica prodotta durante la respirazione esterna.

La calorimetria indiretta si basa sul principio che, nell’organismo, l’ossidazione dei nutrienti porta ai prodotti finali anidride carbonica, acqua ed urea.

Grassi, proteine e carboidrati hanno caratteristiche chimiche differenti, per questo sono necessarie diverse quantità di ossigeno per la loro completa metabolizzazione. Di conseguenza anche la quantità di anidride carbonica prodotta dipenderà dal tipo di substrato energetico ossidato.

Il rapporto tra il volume di anidride carbonica prodotta e il volume di ossigeno consumato restituisce un valore che è chiamato Quoziente Respiratorio (QR) o Rapporto tra Scambi Respiratori (Respiratory Exchange Ratio, RER).

QR o RER = VCO2 / VO2

 

La differenza tra QR e RER sta nel fatto che il QR è riferito al metabolismo cellulare, mentre il RER è riferito alla respirazione esterna a livello della bocca ed è per questo che è di più facile rilevazione a livello clinico.  I due valori si equivalgono quando il soggetto si trova in uno stato stazionario (a riposo o dopo 3 o 4 minuti di esercizio fisico a carico costante) e differiscono proporzionalmente all’aumentare del grado di attività fisica.

In uno stato non-stazionario, il valore del RER dinamico rispecchia l’accoppiamento attivo della respirazione esterna e della respirazione cellulare.

Considerando che ogni macronutriente possiede un QR specifico, valutando tale parametro è possibile risalire alla miscela di nutrienti metabolizzata a riposo o durante una determinata attività lavorativa.

Con un RER pari ad 1.00, si verifica un uguale scambio di CO2 ed O2 ed i carboidrati sono l’unica fonte di energia. Più è alto il grado di attività fisica e più è grande la quantità di carboidrati ossidata. Ricordiamo che l’ossidazione dei carboidrati coinvolge sia la fosforilazione anaerobica a livello dei substrati che la respirazione aerobica mitocondriale, dove la produzione di calore è stata misurata a 21,1 kJ (≈ 5,0 kcal) per ogni litro di O2 consumato:

 

C6H12O6 + 6O2        6CO2 + 6H2O      6CO2 × 6O2-1  = RER pari a 1.00 glucosio

 

Ad un valore di RER pari a 7.00, un individuo usa esclusivamente i grassi come fonte di energia dove la produzione di calore è uguale a 19.6 kJ (≈4.7 kcals) per litro di ossigeno consumato. I grassi sono ossidati esclusivamente nei mitocondri; l’ossidazione dei grassi di solito sono fonte di energia in condizioni di riposo o di attività fisica di bassa intensità.

 

C16H32O2 + 23O2        16CO2 + 16H2O

16CO2 × 23O2-1 = RER pari a  0.70 olio di palma

 

Ad ogni valore di QR corrisponde un equivalente calorico dell’ossigeno che rappresenta il numero di calorie liberate per litro di O2. Grazie a questo dato è possibile risalire al dispendio energetico di un’attività lavorativa, semplicemente moltiplicando il numero di calorie liberate per litro di O2 per i litri di ossigeno consumati durante tutta l’attività.

 

 

In conclusione, il QR è un indicatore che  permette di garantire un intake calorico adeguato, permette di ottimizzare la formula nutrizionale ed evitare un’ alimentazione eccessiva. La manipolazione dietetica può cambiare il QR. Anche l’attività fisica e l’allenamento di resistenza ad un determinato carico di lavoro possono cambiare il QR attraverso l’aumento dell’utilizzazione di energia derivante dal metabolismo degli acidi grassi.

 

Per approfondimenti:
•    “Essentials of Sports Nutrition and Supplements”, Antonio, J.; Kalman, D.; Stout, J.R.; Greenwood,    M.; Willoughby,  D.S.; Haff, G.G. (Eds.). 2008, XVII, 691 p. 123 illus. Produzione Humana Press.
•    “Sport Nutrition for Health and Performance”,  Di Melinda Manore,Nanna L. Meyer,Janice Thompson.
•    “The effects of dietary manipulation upon the respiratory exchange ratio as a predictor of maximum oxygen uptake during fixed term maximal incremental exercise in man” . James C. Aitken and James Thompson.  European Journal of Applied Physiology and Occupational Physiology, Volume 58, Number 7 (1989), 722-727.
•    “Effects of Progressively Increasing Work Rate Exercise on Body Substrate Utilisation”. Ramis Colak, Oguz Ozcelik. Turkish Journal of Endocrinology and Metabolism, (2002) 2 : 81-84.
•    “The Respiratory Exchange Ratio is Associated with Fitness Indicators Both in Trained and Untrained Men: A Possible Application for People with Reduced Exercise Tolerance”. Arnulfo Ramos-Jiménez, Rosa P. Hernández-Torres, Patricia V. Torres-Durán, Jaime Romero-Gonzalez, Dieter Mascher, Carlos Posadas-Romero and Marco A. Juárez-Oropeza. Clinical Medicine: Circulatory, Respiratory and Pulmonary Medicine 2008:2 1-9.

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