Nutrición humana: suministro de energía, metabolismo basal, composición corporal


Nutrición humana: suministro de energía, metabolismo basal y gasto energético en reposo y composición corporal (masa magra, masa agra, agua corporal). La Nutrición humana es el proceso mediante el cual las sustancias de los alimentos se transforman en tejidos corporales y proporcionan energía para toda la gama de actividades físicas y mentales que conforman la vida humana. El estudio de la nutrición humana tiene un carácter interdisciplinario, que abarca no sólo la fisiología, la bioquímica y la biología molecular, sino también campos como la psicología y la antropología, que exploran la influencia de las actitudes, creencias, preferencias y tradiciones culturales en las elecciones alimentarias.

La nutrición humana se refiere tanto a aspectos de la economía como de las ciencias políticas, ya que la comunidad mundial reconoce y responde al sufrimiento y las muertes causadas por la desnutrición. El objetivo final de la ciencia nutricional es promover la salud óptima y reducir el riesgo de enfermedades crónicas como las enfermedades cardiovasculares y el cáncer, así como para prevenir las enfermedades clásicas de deficiencia nutricional como kwashiorkor y pelagra.

Este artículo cubre los principales problemas de la nutrición humana, como la generación de energía y el equilibrio, los nutrientes esenciales, y las directrices dietéticas recomendadas. La utilización de los materiales alimenticios por todos los seres vivos se describe en la nutrición, y los procesos bioquímicos específicos se describen en el metabolismo.

Utilización de los alimentos por el cuerpo

Nutrición humana: suministro de energía, metabolismo basal, composición corporal

Calorías y kilocalorías: suministro de energía


El cuerpo humano puede ser pensado como un motor que libera la energía presente en los alimentos que digiere. Esta energía se utiliza en parte para el trabajo mecánico realizado por los músculos y en los procesos de secreción y en parte para el trabajo necesario para mantener la estructura y las funciones del cuerpo. La realización del trabajo se asocia con la producción de calor; La pérdida de calor se controla para mantener la temperatura corporal dentro de un rango estrecho. A diferencia de otros motores, sin embargo, el cuerpo humano se descompone continuamente (catabolizar) y construye (anabolizar) sus componentes. Los alimentos proporcionan nutrientes esenciales para la fabricación del nuevo material y proporcionan la energía necesaria para las reacciones químicas involucradas.

Los carbohidratos, grasas y proteínas son, en gran medida, intercambiables como fuentes de energía. Típicamente, la energía proporcionada por los alimentos se mide en kilocalorías, o Calorías (con C mayúscula). Una kilocaloría es igual a 1.000 gramos calorías (o calorías pequeñas, con c minúscula)), una medida de la energía calorífica. Sin embargo, en el lenguaje común, las kilocalorías se denominan "calorías". En otras palabras, una dieta de 2.000 calorías en realidad tiene 2.000 kilocalorías de energía potencial.

Una kilocaloría es la cantidad de energía térmica necesaria para elevar un kilogramo de agua de 14,5 a 15,5 ° C a una atmósfera de presión. Otra unidad de energía ampliamente utilizada es el joule, que mide la energía en términos de trabajo mecánico. Un joule es la energía gastada cuando un kilogramo es movido a una distancia de un metro por una fuerza de un newton. Los niveles relativamente más altos de energía en la nutrición humana son más probables de ser medidos en kilojulios (1 kilojoule = 103 joules) o megajoules (1 megajoule = 106 joules). Una kilocaloría equivale a 4.184 kilojulios.

La energía presente en los alimentos se puede determinar directamente midiendo la salida de calor cuando el alimento se quema (oxidado) en un calorímetro de la bomba. Sin embargo, el cuerpo humano no es tan eficiente como un calorímetro, y algo de energía potencial se pierde durante la digestión y el metabolismo.

Los valores fisiológicos corregidos para los calores de combustión de los tres nutrientes que producen energía, redondeados a números enteros, son los siguientes: hidratos de carbono, 4 kilocalorías (17 kilojulios) por gramo; Proteína, 4 kilocalorías (17 kilojulios) por gramo; Y grasa, 9 kilocalorías (38 kilojulios) por gramo. El alcohol de bebida (alcohol etílico) también produce energía (7 kilocalorías (29 kilojulios) por gramo) aunque no es esencial en la dieta. Las vitaminas, los minerales, el agua y otros componentes de los alimentos no tienen valor energético, aunque muchos de ellos participan en los procesos de liberación de energía en el cuerpo.

Se puede estimar la energía proporcionada por un alimento bien digerido si se conocen las cantidades en gramos de sustancias que producen energía (carbohidratos no fibrosos, grasas, proteínas y alcohol) en ese alimento. Por ejemplo, una rebanada de pan blanco que contiene 12 gramos de carbohidratos, 2 gramos de proteína y 1 gramo de grasa suministra 67 kilocalorías (280 kilojulios) de energía. Las tablas de composición de alimentos y las etiquetas de los alimentos proporcionan datos útiles para evaluar la ingesta de energía y de nutrientes de una dieta individual. La mayoría de los alimentos proporcionan una mezcla de nutrientes que suministran energía, junto con vitaminas, minerales, agua y otras sustancias. Dos excepciones notables son el azúcar de mesa y el aceite vegetal, que son virtualmente hidratos de carbono puros (sacarosa) y grasa, respectivamente.
Nutrición humana: suministro de energía, metabolismo basal, composición corporal
A lo largo de la mayor parte del mundo, las proteínas suministran entre el 8 y el 16 por ciento de la energía en la dieta, aunque hay grandes variaciones en las proporciones de grasa y carbohidratos en diferentes poblaciones. En comunidades más prósperas, alrededor del 12 al 15 por ciento de la energía se deriva típicamente de la proteína, 30 a 40 por ciento de la grasa y 50 a 60 por ciento de los carbohidratos.

Por otra parte, en muchas sociedades agrícolas más pobres, donde los cereales comprenden la mayor parte de la dieta, los carbohidratos proporcionan un porcentaje aún mayor de energía, con proteínas y grasas proporcionando menos. El cuerpo humano es notablemente adaptable y puede sobrevivir, e incluso prosperar, en dietas muy divergentes. Sin embargo, diferentes patrones dietéticos están asociados con consecuencias particulares para la salud.

Metabolismo basal y gasto energético en reposo: balance energético


La energía es necesaria no sólo cuando una persona es físicamente activa, sino incluso cuando el cuerpo está inmóvil. Dependiendo del nivel de actividad física de un individuo, entre el 50 y el 80 por ciento de la energía gastada cada día se dedica a procesos metabólicos básicos (metabolismo basal), que permiten al cuerpo mantenerse caliente, respirar, bombear sangre y realizar numerosas actividades fisiológicas y biosintéticas incluyendo la síntesis de tejido nuevo en niños en crecimiento y en mujeres embarazadas y lactantes. La digestión y el posterior procesamiento de los alimentos por el cuerpo también utiliza la energía y produce calor.

Este fenómeno, conocido como el efecto térmico de los alimentos (o termogénesis inducida por la dieta), representa aproximadamente el 10 por ciento del gasto energético diario, variando algo con la composición de la dieta y las prácticas dietéticas anteriores. La termogénesis adaptativa, otro componente pequeño pero importante del gasto energético, refleja alteraciones en el metabolismo debido a cambios en la temperatura ambiente, la producción de hormonas, el estrés emocional u otros factores.

Por último, el componente más variable en el gasto energético es la actividad física, que incluye el ejercicio y otras actividades voluntarias, así como actividades involuntarias tales como inquietud, temblores y mantenimiento de la postura. La actividad física representa entre el 20 y el 40 por ciento del gasto total de energía, incluso menos en una persona muy sedentaria y más en alguien que es extremadamente activo.

El gasto de energía basal o de reposo se correlaciona principalmente con la masa corporal magra (masa sin grasa y grasa esencial, excluyendo la grasa de almacenamiento), que es el tejido metabólicamente activo en el cuerpo. En reposo, los órganos como el hígado, el cerebro, el corazón y el riñón tienen la actividad metabólica más alta y, por lo tanto, la mayor necesidad de energía, mientras que el músculo y el hueso requieren menos energía y la grasa corporal aún menos. Además de la composición corporal, otros factores que afectan el metabolismo basal incluyen la edad, el sexo, la temperatura corporal y los niveles de la hormona tiroidea.

La tasa metabólica basal (TMB), una medida precisa del gasto energético necesario para soportar la vida, se determina bajo condiciones controladas y estandarizadas, poco después del despertar por la mañana, al menos 12 horas después de la última comida y con una cómoda habitación a temperatura cómoda. Debido a consideraciones prácticas, la TMB rara vez se mide; El gasto de energía de reposo (REE o resting energy expenditure) se determina en condiciones menos rigurosas, con el individuo descansando cómodamente alrededor de 2 a 4 horas después de una comida. En la práctica, la TMB y el REE difieren en no más del 10 por ciento (el REE es generalmente ligeramente más alto) y los términos se usan indistintamente.

El gasto energético puede evaluarse mediante calorimetría directa o medición del calor disipado desde el cuerpo, que emplea aparatos tales como prendas enfriadas por agua o cámaras aisladas lo suficientemente grandes para acomodar a una persona. Sin embargo, el gasto de energía suele medirse mediante técnicas menos incómodas de calorimetría indirecta, en las que el calor producido por el cuerpo se calcula a partir de las mediciones de oxígeno inhalado, dióxido de carbono exhalado y nitrógeno urinario excretado. La TMB (en kilocalorías por día) se puede estimar aproximadamente con las siguientes fórmulas determinadas por Harris-Benedict:

Hombres TMB = (10 x peso en kg) + (6,25 × altura en cm) – (5 × edad en años) + 5
Mujeres TMB = (10 x peso en kg) + (6,25 × altura en cm) – (5 × edad en años) – 161
.

Se han medido los costos de energía de diversas actividades. Mientras que descansar puede requerir tan poco como 1 kilocaloría por minuto, el trabajo extenuante puede demandar 10 veces más. La actividad mental, aunque puede parecer taxativa, no tiene un efecto apreciable sobre la necesidad de energía.

Un hombre de 70 kilogramos (154 libras), cuyo REE en el transcurso de un día podría ser de 1.750 kilocalorías, podría gastar un total de 2.400 kilocalorías en un día muy sedentario y hasta 4.000 kilocalorías en un día muy activo. Una mujer de 55 kg (121 libras), cuyo gasto diario de energía en reposo podría ser de 1.350 kilocalorías, podría utilizar de 1.850 a más de 3.000 kilocalorías totales, dependiendo del nivel de actividad.
Nutrición humana: suministro de energía, metabolismo basal, composición corporal
La ley de la conservación de la energía se aplica: Si uno toma más energía de la que se gasta, con el tiempo se ganará peso; La ingesta de energía insuficiente resulta en la pérdida de peso, ya que el cuerpo aprovecha sus reservas de energía para satisfacer las necesidades inmediatas.

El exceso de energía alimentaria se almacena en pequeñas cantidades como glucógeno, una forma de almacenamiento a corto plazo de carbohidratos en el músculo y el hígado, y como grasa, la principal reserva de energía del cuerpo que se encuentra en el tejido adiposo. El tejido adiposo es en su mayoría grasa (alrededor del 87 por ciento), pero también contiene algo de proteína y agua. Con el fin de perder 454 gramos (una libra) de tejido adiposo, un déficit de energía de alrededor de 3.500 kilocalorías (14,6 megajoules) es necesario.

Masa magra, grasa corporal y agua corporal


El cuerpo humano se compone de materiales similares a los encontrados en los alimentos; Sin embargo, las proporciones relativas difieren, según los dictámenes genéticos, así como a la experiencia de vida única del individuo. El cuerpo de un hombre sano y magro se compone de aproximadamente 62 por ciento de agua, 16 por ciento de grasa, 16 por ciento de proteína, 6 por ciento de minerales y menos de 1 por ciento de carbohidratos, junto con cantidades muy pequeñas de vitaminas y otras sustancias diversas. Las mujeres suelen llevar más grasa (alrededor del 22 por ciento en una mujer magra saludable) y ligeramente menos de los otros componentes que los hombres de peso comparable.

Los diferentes compartimentos del cuerpo (masa corporal magra, grasa corporal y agua corporal) se están ajustando constantemente a los cambios en el ambiente interno y externo para mantener un estado de equilibrio dinámico (homeostasis). Los tejidos en el cuerpo se descomponen continuamente (catabolismo) y se acumulan (anabolismo) a diferentes velocidades. Por ejemplo, las células epiteliales que recubren el tracto digestivo se reemplazan a una velocidad vertiginosa cada tres o cuatro días, mientras que la vida de los glóbulos rojos es de 120 días, y el tejido conectivo se renueva a lo largo de varios años.

Aunque las estimaciones del porcentaje de grasa corporal pueden hacerse mediante inspección directa, este enfoque es impreciso. La grasa corporal se puede medir indirectamente usando métodos bastante precisos pero costosos, tales como pesaje bajo el agua, conteo de potasio corporal total y absorciometría de rayos X de energía dual (DXA).

Sin embargo, se utilizan métodos más prácticos, aunque menos precisos, como la antropometría, en la que la grasa subcutánea en varios sitios se mide utilizando pinzas de pliegue cutáneo; Impedancia bioeléctrica, en la que se utiliza resistencia a una corriente eléctrica de baja intensidad para estimar la grasa corporal; Y la interacción infrarroja cercana, en la que una luz infrarroja dirigida a los bíceps se utiliza para evaluar la interacción de grasa y proteína. Medición directa de los diversos compartimentos del cuerpo sólo se puede realizar en cadáveres.

La composición del cuerpo tiende a cambiar de un modo algo predecible a lo largo de toda la vida, durante los años de crecimiento, durante el embarazo y la lactancia, ya medida que envejecemos, con los correspondientes cambios en las necesidades de nutrientes durante las diferentes fases del ciclo de vida. El ejercicio físico regular puede ayudar a atenuar la pérdida de tejido magro relacionada con la edad y a aumentar o disminuir la grasa corporal según la intensidad y los hábitos de vida.

Artículos complementarios:

Nutrición humana: nutrientes esenciales.

Nutrición humana: grupos de alimentos.

Nutrición humana: recomendaciones dietéticas y de nutrientes.

Nutrición humana: nutrición por cada etapa de vida.

Referencia: https://www.britannica.com/science/human-nutrition


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Oleh

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