Balance energético: cuando la ley de la termodinámica no es suficiente

La fórmula del balance energético (BE), a la que se recurre frecuentemente para explicar cómo deberíamos proceder en el caso de querer perder, ganar o mantener peso, es tan sencilla como cito a continuación:

BE= ingesta calórica (IC) – gasto calórico (GC).

La ecuación anterior está basada en la Ley de la Termodinámica, según la cual, la energía nunca se crea o destruye realmente, sino que se transfiere entre distintas entidades. Por ejemplo, convertimos energía almacenada en los alimentos en tres destinos principales: trabajo, calor y almacenamiento.

Cuando se trata de explicar el destino del gasto energético, englobará cantidad de energía requerida para el mantenimiento en reposo, la actividad física y el movimiento, y para la digestión, absorción y transporte de los alimentos. Es un proceso que podemos estimar midiendo la cantidad de oxígeno que consumimos. Comemos, digerimos, absorbemos, circulamos, almacenamos, transferimos energía, quemamos la energía y luego repetimos, en un bucle infinito.

Si es tan simple, la solución está al alcance de la mano, comamos menos y gastemos más, si queremos adelgazar, o viceversa si pretendemos ganar peso. “Voliá” que diríamos en francés.

Pero no [email protected] [email protected], no tan rápido. Si analizamos detenidamente los apartados que componen esta fórmula, el panorama es desolador… o apasionante, según se mire. En mi caso, lo considero casi hipnótico, sin exagerar. Imaginemos la siguiente comparación: tenemos fármacos para la mayoría de enfermedades conocidas, o sino es el caso, como algunos tipos de cánceres, comprendemos bastante bien como funcionan, es cuestión de tiempo que sigamos avanzando. Piense en cualquier enfermedad incurable a día de hoy, tranquilo alguien está trabajando en esa idea en este momento. Piense a la vez, en acudir a su médico/a y pedirle alguna solución para la obesidad, fármaco o lo que sea. No, no hay nada. Es duro, pero es lo que hay. Estamos muy lejos de poder solucionar este problema con una pastilla.

De un inicio prometedor de post, ofreciendo una solución sencilla, “coma usted menos” o “haga más ejercicio” a una visión apocalíptica, la respuesta a la fórmula del balance energético es muy compleja. Colonizaremos antes el planeta Marte, a conocer una solución para esto. La respuesta (en parte) es la sigue (si es que no se ha ido ya de esta página).

Enfoque integrador, en un sistema no lineal.

Cómo podemos crear un modelo de predicción sobre evolución del peso según cambio de hábitos? Es decir, cómo hacer una predicción cuantitativa (perder 10 kilos), en un mecanismo muy lejos de ser lineal? No es lineal debido a que deberían tenerse en cuenta las múltiples interacciones entre varios sistemas de órganos. Dicho de otro modo, la respuesta de una persona en normopeso difiere a una en situación de obesidad, en relación a la ingesta de hidratos, proteínas y grasas. Las diferentes adaptaciones del gasto energético, selección de combustible y diversos flujos metabólicos (lipólisis, lipogénesis, cetogénesis…) serán distintas en función de la situación fisiológica de la persona e influirá finalmente en la modificación del peso corporal total. La conclusión a este punto tan abstracto es que es prácticamente imposible predecir que pasará. Cada persona responderá de forma individual a la ingesta de distintas proporciones de macro nutrientes y al gasto energético.

Históricamente, ha sido habitual centrarse en comprender los mecanismos  involucrados en el gasto energético (GE), como vía para explicar por qué algunas personas permanecen delgadas y otras son obesas. Cierto es que en mismas condiciones ambientales (dieta y ejercicio), algunas personas tendrán tendencia a ganar peso frente a otras (2). La teorías que se manejan para explicar esta situación están asociadas a mecanismos de adaptación a la termogénesis, que permitirían tener un metabolismo más flexible y ser capaces de disipar mejor el exceso de calor y por ende, mejor adaptación a un exceso de ingesta calórica. Hoy en día esta teoría ha perdido bastante fuerza y está bien aceptado que un defecto en la disipación de calor no es la principal causa de padecer obesidad.

Quemamos lo que comemos

Mediante el cociente respiratorio (CR) se ha estudiado ampliamente el uso de combustible energético en función de la ingesta de hidratos, proteínas y grasas. Un CR = 1, indica oxidación exclusiva de hidratos de carbono, y CR = 0.7 es indicador de oxidación al 100% de grasas. Analicemos la siguiente gráfica (1).

La gráfica anterior muestra el CR tras pasar de una dieta en la que el % de grasas es del 30% e implica un CR cercano al 88%, a una dieta con un 60% de grasas y en sólo 4 días, el CR desciende a 0.81. Básicamente esto significa que una dieta alta en grasas, provoca un incremento casi exponencial de las grasas como combustible energético.

La tasa de oxidación de las grasas se suprime casi al completo en estado de sobrealimentación, además, un incremento en la ingesta de hidratos de carbono (en un BE >0) desencadenará en supresión de lipólisis.

Contenido de grasa al inicio

Cuando perdemos o ganamos peso, tanto el porcentaje de grasa como músculo cambiarán en nuestro cuerpo. Y la cantidad de grasa que tenemos al inicio de un protocolo de pérdida de peso es crucial, y otro motivo más para no considerar a dos personas iguales (y no esperar repetir resultados).

Debemos tener en cuenta también el % de masa muscular de una persona. En la siguiente gráfica (3)

podemos apreciar la forma hiperbólica de la curva. La masa muscular (LBM de la gráfica) explica la relación entre el peso el corporal total de la persona (datos en mujeres), esto deberse analizarse en consulta, pues el peso “ideal” u objetivo de un paciente, vendrá influido finalmente por la masa muscular que presente.

La cantidad de peso perdido en las primeras semanas de consulta dependerá de 2 factores fundamentales:

  • % de grasa corporal total al inicio del protocolo.
  • Magnitud del déficit calórico provocado.

Esto podemos corroborarlo en la gráfica siguiente (3)

Esto debe tenerse en cuenta a la hora de valorar por parte del profesional la posible progresión en consulta de un paciente. Un % de grasa elevado al inicio del protocolo, condicionará la progresión en la pérdida de peso. Esta teoría se ha visto reforzada tras observar la cantidad de peso perdido vía tejido muscular o adiposo, en especies no humanas. El ratio Masa libre de grasa/Peso corporal total, no se ve alterado durante la hibernación. Pese a estar desprovistos de agua y comida durante un periodo de tiempo muy prolongado, un oso no verá casi alterada su masa muscular, y sin embargo si que usará la grasa.

Esto es trasladable a humanos, las personas obesas soportan mejor episodios de restricción calórica, ya sea por enfermedad  u otra característica, mientras que las personas delgadas responden peor (por norma general) a cuadros que implican inanición prolongada.

En relación a la pérdida de peso inducida por el ejercicio, deben contemplarse los siguientes escenarios que explicarán qué ocurre con el peso corporal total:

  • Actividad fisica que permite al sujeto MANTENER EL PESO. Con el paso de las semanas, si esto sucede, posiblemente la ganancia de masa muscular sea idéntica a la pérdida de grasa. Esto es observable perfectamente en consulta. La grasa y músculo seguirán un proceso simétrico.
  • Actividad física que induce en importante PÉRDIDA de peso. El sujeto perderá casi en idéntica proporción masa muscular y grasa. Valore en consulta la pérdida de peso relativa a masa muscular (cuantifique) pues este peso es recuperable (y pronto).
  • Actividad física que provoca GANANCIA de peso corporal. Al igual que el caso anterior (en este caso viceversa), este exceso de peso será consecuencia de ganar músculo y grasa.

Mecanismos que impiden perder peso

En personas sobrealimentadas, se ponen en marcha mecanismos que se opondrán a la pérdida de peso cuando intenten crear un déficit calórico prolongado. Son múltiples, complejos, individuales e incluyen cambios en el gasto energético (comer menos > se gastará menos) además de señales fisiológicas que alterarán el apetito (estudio, estudio). Por ejemplo, el gasto metabólico basal (que es un componente muy importante del gasto energético total), en personas obesas se modificará en rangos máximos del 5-10% (estudio).

Cualquier planteamiento que tenga como meta perder peso a largo plazo, deberá basar su estrategia en regular la ingesta calórica, pues la capacidad de modificar el gasto energético, aunque importante, ponderará bastante menos.

En términos de BE, la IC tenderá a ser idéntica al GC (oxidación de los macronutrientes +/- grasa corporal, proteína y glucógeno). En relación a la IC la disposición de los macronutrientes seguirá un sistema jerárquico, el cual está influenciado por la capacidad del cuerpo de almacenarlo. El orden que sigue es:

1º Alcohol, 2º Proteínas, 3º Hidratos de carbono (cuyo balance está regulado por una serie de factores) y 4º Grasas (cuya oxidación vendrá determinada por el balance-estatus de los otros macronutrientes).

Masa libre de grasa como predictor del hambre

Llegamos al punto final del post, para volver a una cuestión ya mencionada, en relación a la cantidad de grasa al inicio del protocolo de la pérdida de peso.

Aunque tenemos marcadores ampliamente estudiados (letpina, grelina…) que sirven para evaluar el estado de una persona en relación al apetito, no siempre podemos acceder a esta información por motivos de tiempo, costes… incluso en algunos casos se considerará una prueba invasiva (hay que extraer sangre).

Una solución a este problema, lo tenemos en el estudio del papel que juega la masa libre de grasa (MLG) en el apetito y control de BE. La MLG es un potente predictor del hambre. Además, es un parámetro que DEBEMOS medir siempre en consulta (si algún profesional no registra de forma sistemática además del peso corporal, la masa muscular y la grasa, como mínimo, es que no tiene ni idea de lo que hace), y por si fuera poco, consume poco tiempo y no es nada invasivo (el paciente descalzo, ya está).

El efecto de la MLG sobre la IC aparece reflejado en la demanda energética de los tejidos metabólicamente activos, con asociación entre MLG e IC mediado por el gasto metabólico basal (GMB) y el GC durante 24 horas, respectivamente. En sentido opuesto se encuentra la nula relación entre la MG y la IC.

Puede pensarse que las personas con mayor cantidad libre de grasa tenderán a tener menos apetito o viceversa, aquellas con más porcentaje de grasa, tener más hambre. Los estudios apuntan en otra dirección. La MLG es el mayor determinante del GMB, representando el 70-75%. El GMB es el componente más grande del gasto energético total, pondera entre el 50 y 70% del total. La MLG está asociada positivamente con el apetito, a través de demandas energéticas del GMB.

Al revés, como ya hemos dicho, la MG está asociada negativamente con el apetito o la ingesta diaria total de energía en condiciones cercanas al BE. En otras palabras, bajos niveles de MG pueden ejercer una retroalimentación negativa más fuerte sobre IC (por kg de MG) que niveles altos de MG. Se sugiere que la leptina y la resistencia a la insulina son responsables de esta relación inversa entre el tamaño de la MG y cualquier retroalimentación negativa que pueda ejercer sobre la IC.

Este efecto también podría estar parcialmente mediado por GMB ya que el tejido adiposo tiene una baja tasa metabólica (~ 4.5 kcal / kg / día; ~ 4-5% de GMB).

Les dejo con una gráfica que muestra el marco conceptual que describe las principales influencias en el control del apetito en los seres humanos en equilibrio de energía o cerca del equilibrio energético.

Las flechas verdes indican procesos que estimulan la alimentación, mientras que las flechas rojas degradan los procesos que inhiben la alimentación. En este marco, las señales con efecto a corto plazo surgen como consecuencia y como parte del proceso de consumo de alimentos, digestión y absorción, mientras que las señales tónicas (a más largo plazo) surgen de los tejidos corporales y el metabolismo.

El efecto de la masa grasa en la ingesta de energía refleja una visión lipostática del control del apetito; la leptina es un mediador clave de la influencia inhibidora de la grasa en los mecanismos cerebrales. La demanda metabólica de energía surge principalmente de los requerimientos de energía generados por la masa libre de grasa y sus componentes metabólicamente activos (corazón, hígado, cerebro, tracto gastrointestinal, músculo esquelético) como se refleja en la tasa metabólica en reposo. Se propone que, a medida que el tejido adiposo se acumula en el cuerpo, el efecto inhibidor tónico de la grasa sobre la ingesta de energía se vuelve más débil (debido en parte a la resistencia a la insulina y a la leptina). Por lo tanto, a medida que las personas engordan se vuelve más difícil controlar el apetito. Figura publicada originalmente en el siguiente estudio.

Abreviaturas

BE= balance energético

IC= ingesta calórica

GC= gasto calórico

DN = dietista-nutricionista

CR= cociente respiratorio

GE= gasto energético

MLG= masa libre de grasa

MG= masa grasa

GMB= gasto metabólico basal

Fuentes,

(1) Hall KD. Predicting metabolic adaptation, body weight change, and energy intake in humans. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010;298:449–66

(2) Widdowson EM, Mc CR. Individual dietary surveys. Proc Nutr Soc. 1945;3:110–6

(3) Forbes GB. Body fat content influences the body composition response to nutrition and exercise. Ann N Y Acad Sci. 2000;904:359–65