Expansiunea patologiei metabolice – epidemia secolului. Partea a III-a: Rata metabolică de repaus asociată excesului ponderal din obezitate, sindrom metabolic și diabet zaharat de tip 2

Rezumat:

Energia folosită de un organism viu în starea de veghe fiziologică și în anumite condiții este denumită rată metabolică de repaus (RMR). Cel mai mare consum îl au organele interne (60%), urmate de masa musculară, cu aproximativ 18%. RMR poate fi influențată de anumiți factori ca vârsta, sexul, etnia, genotipul, statusul nutriţional, statusul fiziologic sau patologic, activitatea nervoasă simpatică şi de stres. Măsurarea RMR se face prin două metode: (a) calorimetria indirectă şi (b) ecuaţiile predictive. RMR scade în diete hipocalorice şi post alimentar cu 15% și cu excesul ponderal − cu cât acumularea ţesutului adipos este mai mare, chiar către obezitate morbidă, cu atât RMR este mai scăzut. Acestea pot fi explicațiile unor eșecuri ale unor diete de slăbit. La pacienţii obezi diabetici, RMR este mai crescut (proporţional cu dezechilibrul glicemic) faţă de pacienţii obezi nediabetici, la care este, de regulă, mai scăzut. RMR este important pentru stabilirea conduitei terapeutice individualizate, atât la pacienţii cu exces ponderal, cât şi la pacienţii cu diabet zaharat de tip 2, deoarece, la aceștia din urmă, dieta este crucială în controlul metabolic și, mai ales, în prognosticul sau riscul de apariție a complicațiilor.

Cuvinte-cheie: exces ponderal, țesut adipos, diabet tip 2

Abstract:

Resting metabolic rate represents the energy used by a body in physiology wakefulness and in certain conditions. The highest consumption is attributed to internal organs (60%), followed by muscle mass with approximately 18%. RMR can be influenced by some factors like age, sex, ethnicity, genotype, nutritional status, physiological or pathological status, sympathetic nervous activity and stress. RMR can be measured by two methods: (a) indirect calorimetry and (b) predictive equation. RMR decreases by 15% in hypocaloric diets and fasting and also proportionally with excess weight. This phenomenon can explain some of the failures of diets. In obese diabetic patients, RMR is higher (proportionally with glycemic unbalance), compared to obese nondiabetic patients. So, RMR is important in establishing an individualized course of treatment in both obese and type 2 diabetic patients. In type 2 diabetic patients, diet is crucial for metabolic control, for prognostic and for the risk of complications.

Keywords: overweight, adipose tissue, type 2 diabetes

Rata metabolică de repaus (RMR) poate fi definită ca energia folosită de un organism viu în starea de veghe fiziologică și în anumite condiții, anume post alimentar de mai mult de 10 ore, somn nocturn, fără activitate fizică în prealabil şi mediu neutru. Spre deosebire de RMR, Consumul Energetic Bazal nu necesită în totalitate condiţiile impuse la evaluarea ratei metabolice de repaus. Acesta se poate evalua după post de 2-4 ore, cu efort fizic minim și are ca reprezentare RMR + ~10%. Nu trebuie confundat RMR cu energia vitală, adică energia minimă folosită de organism pentru a supravieţui, care reprezintă consumul energetic din timpul somnului şi cel din situaţii extreme cum ar fi: subnutriţia, coma sau hipotermia [1,2]. Energia totală consumată de un organism uman constă în cumulul dintre RMR (35-70% din total), termogeneza indusă de alimentaţie (aproximativ 10% din RMR) şi termogeneza altor activităţi fizice [2]. Deşi reprezintă un procent mic din organism, organele interne, prin activitatea lor, înregistrează cel mai mare consum prin RMR (60%). Alt consum important este cel al masei musculare, aproximativ 18% din RMR, în funcție de greutatea acesteia, care poate varia ca procent între 30 şi 60% sau mai mult, în cazul sportivilor de performanţă [3]. Sunt factori care influențează valorile măsurate ale RMR: vârstă, sex, etnie, genotip, statusul nutriţional, statusul fiziologic sau patologic, activitate nervoasă simpatică şi de stres. Este mai crescut la persoanele tinere şi la bărbaţi [4,5]. Vârsta este un factor foarte important, întrucât RMR fluctuează odată cu ea; astfel, creşte cu dezvoltarea organismului din copilărie, se stabilizează între 20 şi 40 de ani, ca apoi să scadă cu 2-3% la fiecare 10 ani [6,7]. Aceasta se explică prin scăderea masei şi activităţii organice (organe interne, masă musculară) [6]. Astfel, unii autori susțin că aceste diferențe sunt importante ca variabile doar la copii şi adolescenţi, pe când, la adulţi, nu sunt semnificativ diferite, în timp ce alți autori susţin că, şi la adulţi, diferenţele ar fi de aproximativ 8% [3,8]. Statusul nutrițional influențează RMR prin procentul său, pe când modelul de distribuţie adipoasă şi circumferinţa abdominală se pare că nu influenţează RMR [9]. Statusul patologic este la fel de important în alterarea ratei metabolice de bază, cum ar fi: diabetul zaharat de tip 2, cancerul pulmonar şi bronhopatia cronică obstructivă o cresc, iar malnutriţia, bolile neurologice degenerative, insuficienţa renală o scad [9-11].

Metode de determinare şi calcul al RMR

Măsurarea RMR implică folosirea a două metode: (a) calorimetria indirectă şi (b) ecuaţiile predictive, determinate electronic. Ecuaţiile predictive sunt calculate pentru a obţine date precise individuale, în funcţie de anumiţi parametri (sex, vârstă, înălţime, greutate, masă grasă etc.) sau patologii. În practica curentă, este necesar RMR cu aceste estimări în cazul unei terapii nutriţionale cu calcularea aportului caloric, deoarece acestea depind de stările patologice, alterările metabolice sau de parametrii antropometrici individuali. Calorimetria indirectă este metoda standard de determinare a RMR. Principiul este măsurarea oxigenului folosit şi a dioxidului de carbon produs de organism, transpuse în calorii. Se calculează coeficientul respirator (R) care reprezintă debitul dintre dioxidul de carbon expirat şi oxigenul captat în plămâni (VCO₂/VO₂) şi care este considerat a avea o valoare medie de 0,8. Diferenţele sunt date doar de nutrientul metabolizat, anume R = 0,81 în cazul proteinelor, R=0,7 în cazul grăsimilor şi R=1 în cazul carbohidraţilor [12,13]. Prin metabolizarea carbohidraţilor se consumă o cantitate de oxigen care va fi egală cu cantitatea de CO₂ produs, în timp ce metabolizarea grăsimilor necesită mai mult oxigen decât ceea ce CO₂ va produce. Astfel, valorile R intermediare vor indica substratul principal consumat, raportul carbohidraţi/grăsimi, în cazul în care aportul proteic este în limite admise (12%). Dacă se menţin raporturile normale de carbohidraţi/grăsimi, nu este necesar a corecta metabolismul prin aportul proteic [13]. R>1 indică folosirea carbohidraţilor drept substrat pentru sinteza lipidică.

Testul prin calorimetrie indirectă trebuie efectuat în condiţii optime, fără influenţa unor factori ca fumatul, medicaţia sau alte substanţe active, în condiţii de activitate hormonală tiroidiană normală, în condiţii termo-atmosferice optime şi, bineînţeles, fără stres. Durata înregistrării unui test este de aproximativ 15 minute, când organismul este stabilizat în condiţiile mai sus menţionate [12,13]. Formulele predictive sunt utilizate pentru a stabili valoarea RMR estimată în funcție de anumite variabile ca vârsta, sexul, înălţimea şi greutatea. Acești parametri incluși în formula descoperită încă din 1919 reprezintă încă metoda standard de calcul [14]. Se pot însă folosi şi alte variabile în plus, în funcţie de particularităţile individuale − de exemplu, glicemia à jeun [15]. Ecuaţiile predictive folosite mai frecvent sunt Weir, Harris- Benedict [8] şi FAO/WHO/ONU [2]. Ecuaţia Weir (RMR) = [3.9 (VO2) + 1.1 (VCO2)] 1.44

RMR şi obezitatea, sindromul metabolic şi diabetul zaharat de tip 2

La obezi, unde ţesutul adipos afectează ţesuturile metabolic active, rata metabolică este mai scăzută [16]. Masa grasă (ţesutul adipos) are un necesar caloric mai mic decât masa slabă (ţesut muscular): 4,5 kcal/kg/zi vs 13 kcal/kg/zi. Cu cât acumularea ţesutului adipos este mai mare, chiar către obezitate morbidă, cu atât RMR scade mai mult, deoarece organismul, prin eficientizarea energetică, acumulează ţesut adipos în continuare. Astfel, terapia nutriţională la aceştia poate fi de multe ori fără succes. RMR scade în diete hipocalorice şi post alimentar cu 15%, ceea ce explică conservarea ţesutului adipos în aceste condiţii. O altă categorie de obezi asociază o RMR mai crescută, ca o adaptare metabolică împotriva acumulării de ţesut adipos, dar asociază şi un risc mai crescut de diabet zaharat de tip 2 [17]. La pacienţii obezi diabetici, RMR este crescut faţă de pacienţii obezi nediabetici, la care este, de regulă, mai scăzut [18]. RMR măsurat prin calorimetrie indirectă este, de regulă, mai mic decât cel calculat/predicționat la pacienţii diabetici, odată cu creşterea gradului de ponderalitate, indicând o depleţie a metabolismului. Acest lucru poate fi explicat prin nivelul mai mare de insulină plasmatică la diabeticii obezi, faţă de cei supraponderali, dar şi de valoarea mai mare a hemoglobinei glicozilate la pacienţii obezi faţă de cei supraponderali. RMR la pacienţii diabetici este crescut proporţional cu dezechilibrul glicemic, probabil datorită intensificării gluconeogenezei hepatice, creşterii activităţii nervoase simpatice etc. Dezechilibrul glicemic (Gli>180 mg/dl) creşte RMR cu aproximativ 8% [18].

Acest fapt a impulsionat cercetătorii să introducă glicemia ca variabilă în formula predictivă a RMR [15]. Faţă de pacienţii diabetici obezi, cei obezi şi cu sindrom metabolic necesită un consum energetic mai redus, astfel RMR este mai scăzut [19]. În loc de concluzii, am putea susține că, prin calcularea consumului energetic în starea de repaus, sunt aduse date importante pentru stabilirea conduitei terapeutice individualizate, atât la pacienţii cu exces ponderal, cât şi la pacienţii cu diabet zaharat de tip 2. În contextul în care sunt din ce în ce mai multe tipuri de diete standardizate, unele hipocalorice, hipoglicemiante, care afectează metabolismul, este imperios să stabilim o terapie nutrițională în funcție de alterările metabolice individuale, acolo unde este cazul. Discutăm de terapia nutriţională individualizată, în funcţie de profilul metabolic şi de factorii de mediu și la pacienții cu diabet zaharat de tip 2, deoarece, la aceștia, dieta este crucială în controlul metabolic și, mai ales, în prognosticul sau riscul de apariție a complicațiilor. Nu demult, aceasta era destul de rigidă şi generală, iar pacienții, mai puțin complianți. Flexibilitatea dietei unui pacient diabetic este extrem de importantă pentru o complianță crescută a acestora.

Bibliografie:

1. Elia, M., Organ and tissue contribution to metabolic rate. Energy Metabolism: Tissue Determinants and Cellular Corollaries, ed. J.T. Kinney, HN. 1992, New York: Raven Press.
2. FAO/WHO/UNU, Human Energy Requirements. Report of Joint FAO/WHO/UNU ExpertConsultation; Rome. 2004. p. p. 35-50.
3. Johnstone, A.M., et al., Factors influencing variation in basal metabolic rate include fat-free mass, fat mass, age, and circulating thyroxine but not sex, circulating leptin, or triiodothyronine. Am J Clin Nutr, 2005. 82(5): p. 941-8.
4. Lazzer, S., et al., Relationship between basal metabolic rate, gender, age, and body composition in 8,780 white obese subjects. Obesity (Silver Spring), 2010. 18(1): p. 71-8.
5. Goran, M.I., M. Kaskoun, and R. Johnson. Determinants of resting energy expenditure in young children. J Pediatr, 1994. 125(3): p. 362-7.
6. Roberts, S.D., D.E. Energy requirements and aging. Energy working paper No. 8R prepared for the joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation on Energy in Human Nutrition, 2001. 2001.
7. Roubenoff, R., et al., The effect of gender and body composition method on the apparent decline in lean mass-adjusted resting metabolic rate with age. J Gerontol A Biol Sci Med Sci, 2000. 55(12): p. M757-60.
8. Frankenfield, D.C., E.R. Muth, and W.A. Rowe, The Harris-Benedict studies of human basal metabolism: history and limitations. J Am Diet Assoc, 1998. 98(4): p. 439-45.
9. Owen, O.E., et al., A reappraisal of caloric requirements in healthy women. Am J Clin Nutr, 1986. 44(1): p. 1-19.
10. Krems, C., et al., Lower resting metabolic rate in the elderly may not be entirely due to changes in body composition. Eur J Clin Nutr, 2005. 59(2): p. 255-62.
11. Poehlman, E.T. and R.V. Dvorak, Energy expenditure in Alzheimer’s disease. J Nutr Health Aging, 1998. 2(2): p. 115-8.
12. Doroș R et al. Basal metabolic rate in metabolic disorders. Proc. Rom. Acad., Series B, 2015, 17(2), p. 137–143.
13. Weir, J.B., New methods for calculating metabolic rate with special reference to protein metabolism. J Physiol, 1949. 109(1-2): p. 1-9.
14. Harris JA, B.F., A biometric study of basal metabolism in man. , in Washington, DC. 1919, The Carnegie Institute, p. 1-266.
15. Gougeon, R., et al., The prediction of resting energy expenditure in type 2 diabetes mellitus is improved by factoring for glycemia. Int J Obes Relat Metab Disord, 2002. 26(12): p. 1547-52.
16. Wang, Z., et al., Evaluation of specific metabolic rates of major organs and tissues: comparison between nonobese and obese women. Obesity (Silver Spring), 2012. 20(1): p. 95-100.
17. Rosales-Velderrain, A., et al., Hypometabolizers: characteristics of obese patients with abnormally low resting energy expenditure. Am Surg, 2014. 80(3): p. 290-4.
18. Bitz, C., et al., Increased 24-h energy expenditure in type 2 diabetes. Diabetes Care, 2004. 27(10): p. 2416-21.
19. Buscemi, S., et al., A low resting metabolic rate is associated with metabolic syndrome. Clin Nutr, 2007. 26(6): p. 806-9.

Dr. Simona Carniciu

medic specialist în diabet, nutriție și boli metabolice, Centrul de Diabet „Ion Pavel” (Institutul Paulescu)