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Después del suministro de agua, el primer requerimiento del cuerpo es de combustibles metabólicos: grasas, carbohidratos, aminoácidos provenientes de proteínas (cuadro 16-1). La ingestión de alimento mayor que el gasto de energía lleva a obesidad, mientras que la ingestión menor que el gasto lleva a emaciación, marasmo y kwashiorkor. Tanto la obesidad como la desnutrición insuficiente grave se relacionan con aumento de la mortalidad. El índice de masa corporal = peso (en kilogramos)/estatura2 (en metros) suele usarse como una manera de expresar obesidad relativa; un rango deseable es entre 20 y 25.
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Los requerimientos de energía se estiman mediante medición del gasto de energía
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El gasto de energía puede determinarse de manera directa, al medir la producción de calor a partir del cuerpo, pero por lo normal se estima de modo indirecto a partir del consumo de oxígeno. Hay un gasto de energía de 20 kJ/L de oxígeno consumido, al margen de si el combustible que se está metabolizando es carbohidrato, grasa o proteína (cuadro 14-1).
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La medición de la proporción del volumen de dióxido de carbono producido: volumen de oxígeno consumido (cociente respiratorio, RQ) es una indicación de la mezcla de combustibles metabólicos que se están oxidando (cuadro 14-1).
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Una técnica más reciente permite estimar el gasto total de energía durante un periodo de una a dos semanas, usando agua con doble marcado con isótopo, 2H218O. El 2H se pierde del cuerpo sólo en agua, mientras que el 18O se pierde tanto en agua como en el dióxido de carbono; la diferencia del índice de pérdida de ambas marcas permite estimar la producción total de dióxido de carbono y, por ende, el consumo de oxígeno y el gasto de energía (figura 43-4).
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El índice metabólico basal (BMR) es el gasto de energía por el cuerpo cuando está en reposo, pero no durmiendo, en condiciones controladas de neutralidad térmica, medido alrededor de 12 horas después de la última comida, y depende del peso, la edad y el sexo. El gasto total de energía depende del BMR, la energía requerida para actividad física, y el costo de energía de la síntesis de reservas en el estado posprandial. Por ende, es posible calcular el requerimiento de energía de un individuo a partir del peso corporal, la edad, el sexo y la magnitud de la actividad física. El peso corporal afecta al BMR porque hay una mayor cantidad de tejido activo en un cuerpo de mayor tamaño. El decremento del BMR con la edad, incluso cuando el peso corporal permanece constante, es el resultado del reemplazo del tejido muscular por tejido adiposo, que es menos activo desde el punto de vista metabólico. De modo similar, las mujeres tienen un BMR bastante más bajo que los varones del mismo peso corporal y edad, porque el cuerpo de las mujeres contiene proporcionalmente más tejido adiposo.
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Los requerimientos de energía aumentan con la actividad
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La manera más útil de expresar el costo de energía de actividades físicas es como un múltiplo del BMR. Esto se conoce como la proporción de actividad física (PAR) o el equivalente metabólico de la tarea (MET). En las actividades sedentarias sólo se usan alrededor de 1.1 a 1.2 × BMR. En contraste, el ejercicio vigoroso, como subir escaleras, caminar cuesta arriba a campo traviesa, etc., puede usar 6 a 8 × BMR. El nivel de actividad física (PAL) general es la suma de la PAR de diferentes actividades, multiplicada por el tiempo durante el cual se efectúa esa actividad, dividida por 24 horas.
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Diez por ciento del rendimiento de energía de una comida puede gastarse en la formación de reservas
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Después de una comida hay un aumento considerable del índice metabólico (termogénesis inducida por la dieta). Una pequeña parte de esto es el costo de energía de la secreción de enzimas digestivas y del transporte activo de los productos de la digestión; la parte principal es el resultado de sintetizar reservas de glucógeno, triacilglicerol y proteína.
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Hay dos formas extremas de nutrición insuficiente
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El marasmo puede ocurrir tanto en adultos como en niños y se encuentra en grupos vulnerables de todas las poblaciones. El kwashiorkor afecta a niños y sólo se ha reportado en países en desarrollo. La característica distintiva del kwashiorkor que es hay retención de líquido, que lleva a edema e infiltración grasa del hígado. El marasmo es un estado de emaciación extrema; es el resultado de balance negativo de energía durante un periodo prolongado. No sólo las reservas de grasa del cuerpo se han agotado, sino que también hay emaciación de músculo, y a medida que progresa el estado hay pérdida de proteína del corazón, el hígado y los riñones. Los aminoácidos liberados por el catabolismo de proteínas hísticas se usan como una fuente de combustible metabólico y como sustratos para la gluconeogénesis a fin de mantener un aporte de glucosa para el cerebro y los eritrocitos (capítulo 20). Como resultado de la síntesis reducida de proteínas, hay alteración de la respuesta inmunitaria y más riesgo de infecciones. Ocurre deterioro de la proliferación celular en la mucosa intestinal, lo que da por resultado disminución de la superficie de la mucosa intestinal y reducción de la absorción de tantos nutrientes como están disponibles.
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Los pacientes con cáncer avanzado y AIDS están desnutridos
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Los pacientes con cáncer avanzado, infección por HIV y AIDS, y con varias otras enfermedades crónicas, suelen tener nutrición insuficiente, estado llamado caquexia. Desde el punto de vista físico, muestran todos los signos del marasmo, pero hay bastante más pérdida de proteína corporal que en la inanición. La secreción de citocinas en respuesta a infección y cáncer aumenta el catabolismo de proteína hística por la vía de la ubiquitina-proteasoma dependiente de ATP, de modo que aumenta el gasto de energía. Esto difiere del marasmo, en el cual la síntesis de proteína está reducida, pero el catabolismo no está afectado. Los pacientes son hipermetabólicos, esto es, tienen un aumento considerable del índice metabólico basal. Además de la activación de la vía de ubiquitina-proteasoma del catabolismo de proteína, otros tres factores están involucrados. Muchos tumores metabolizan glucosa de manera anaeróbica para liberar lactato; este último a continuación se usa para la gluconeogénesis en el hígado, que consume energía con un costo neto de 6 ATP por cada mol de glucosa que entra en el ciclo (figura 19-4). Hay aumento de la estimulación de proteínas desacopladoras por citocinas, lo que lleva a termogénesis y aumento de la oxidación de combustibles metabólicos. Ocurre ingreso inútil de lípidos a ciclo porque la lipasa sensible a hormona es activada por un proteoglucano secretado por tumores, lo que da por resultado la liberación de ácidos grasos desde el tejido adiposo, y reesterificación (con un costo de ATP) hacia triacilgliceroles en el hígado, que se exportan en VLDL.
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El kwashiorkor afecta a niños que tienen nutrición insuficiente
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Además de la emaciación del tejido muscular, la pérdida de mucosa intestinal y respuestas inmunitarias alteradas que se observan en el marasmo, los niños con kwashiorkor muestran varios datos típicos. La característica que define el problema es el edema, relacionado con decremento de la concentración de proteínas plasmáticas. Además, hay agrandamiento del hígado como resultado de acumulación de grasa. Antes se creía que la causa del kwashiorkor era falta de proteína, con ingreso más o menos adecuado de energía; sin embargo, el análisis de las dietas de los niños afectados muestra que no es así. La deficiencia de proteína lleva a disminución del crecimiento, y en niños con kwashiorkor esta disminución es menos acentuada que en aquellos con marasmo. Además, el edema empieza a disminuir en etapas tempranas del tratamiento, cuando el niño aún está recibiendo una dieta baja en proteína.
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Con mucha frecuencia, una infección precipita el kwashiorkor. Superpuesta sobre la deficiencia general de alimento, probablemente hay una deficiencia de nutrientes antioxidantes, como cinc, cobre, caroteno y vitaminas C y E. La explosión respiratoria en respuesta a infección lleva a la producción de oxígeno y radicales libres halógeno como parte de la acción citotóxica de macrófagos estimulados; dicho estrés oxidante añadido bien puede desencadenar kwashiorkor.