Il termine metabolismo racchiude due processi che sono tra loro antagonisti: il catabolismo e l’anabolismo. Mentre il primo comprende tutte le reazioni biochimiche dalle quali si ricava energia partendo da un substrato organico, il secondo fa riferimento alla sintesi di composti chimici che avviene con l'utilizzo di energia. All’interno del nostro corpo questi due meccanismi coesistono in ogni momento. Nelle ore successive ad un pasto, per esempio, si utilizzerà energia (catablismo) per digerire il cibo introdotto e per compiere qualsiasi movimento, mentre i nutrienti andranno a ricostituire le riserve utilizzate e ad accumularsi sotto forma di glicogeno o lipidi, o a rinnovare le strutture proteiche cellulari (anabolismo).
Quando superiamo il nostro fabbisogno energetico giornaliero, l’anabolismo inizia a prevalere sul catabolismo, e va a finire che ingrassiamo e/o, nel caso di soggetti sportivi, aumentiamo la nostra massa muscolare. Nel complesso, quindi, le diete ipercaloriche favoriscono l’anabolismo, mentre il catabolismo, e dunque la perdita di tessuto adiposo (ma attenzione, anche muscolare) sarà preponderante per i soggetti che seguono un regime ipocalorico.
L’energia chimica immagazzinata in glicogeno, lipidi e proteine viene utilizzata per sostenere il fabbisogno energetico, che è la somma di 1) metabolismo basale, 2) termogenesi indotta dalla dieta e 3) attività fisica. Essa si misura in unità di calorie (cal), ovvero la quantità di energia che serve per innalzare la temperatura di 1 g di acqua da 15 a 16 °C, oppure in Joule (corrispondenti a 4,186 Cal). Un grammo di carboidrati o di proteine apporta 4 Kcal, mentre un grammo di grassi ne apporta 9. Anche l’alcol contiene energia, e fornisce 7 Kcal per grammo.
In realtà, per essere pignoli, le calorie che si liberano bruciando un grammo di proteine in una bomba calorimetrica sarebbero 5,4. Tuttavia il nostro organismo non è un grado di ossidare i gruppo amminico. Per questa ragione ogni grammo di proteine apporta 1,4 g di Kcal in meno.
Analizziamo ora in modo dettagliato le componenti del nostro metabolismo, ovvero il metabolismo basale, il consumo energetico a riposo, la termogenesi e l'attività fisica.
Metabolismo basale e consumo energetico a riposo
Il metabolismo basale (BMR, Basal Metabolic Rate) rappresenta l’energia utilizzata per mantenere in vita un organismo dopo 12h di digiuno notturno, in posizione supina e totalmente immobile, ad una temperatura di 20 gradi. In altre parole rappresenta l’energia che il nostro organismo utilizza per garantire solamente le funzioni vitali come il battito cardiaco, la circolazione sanguigna, la respirazione polmonare, l’attività metabolica delle cellule.
Se il soggetto stesse dormendo, si parlerebbe invece di metabolismo in fase di sonno (SMR, sleeping metabolic rate), il cui valore è inferiore del 5-10% rispetto al BMR.
Il BMR è influenzato da molti fattori quali sesso, età, etnia, stato fisio-patologico, composizione corporea, assunzione di sostanze esogene, stress ed attività del sistema nervoso simpatico:
- A causa della differente composizione corporea e del diverso assetto ormonale, le donne manifestano un BMR inferiore degli uomini. Infatti la % di massa grassa è più elevata nelle prime.
- Con l’aumentare dell’età, il BMR cala del 1-2 % ogni 10 anni [1] in seguito al decremento della massa magra.
- Risulta inoltre essere inferiore di circa il 5-10% nei soggetti Afro-americani rispetto a quelli europei [2, 3].
- L’allenamento cardiovascolare permette di ridurre il calo del BMR dovuto all’invecchiamento [4].
- Anche alcune condizioni fisiologiche sono in grado di alterare il BMR. Per esempio, durante la fase lutea del ciclo mestruale, l’aumento del progesterone porta all’innalzamento del BMR della donna del 7% circa [5], mentre è inferiore nella fase follicolare.
- Anche la gravidanza e l’allattamento rappresentano fasi fisiologiche in grado di modificare il fabbisogno energetico giornaliero, ed impongono alla donna un aumento del dispendio energetico non indifferente.
- Alcune sostanze che assumiamo con cibi e bevande, dette appunto esogene, hanno un’azione inbitoria o attivatoria del metabolismo. La caffeina, per esempio, è in grado di aumentare il BMR del 3% quando assunta quotidianamente, mentre se assunta sporadicamente può aumentarlo anche del 10-30% per 1-3 ore [6]. Anche le anfetamine ed alcuni farmaci antidepressivi posseggono questa qualità, mentre altri farmaci lo diminuiscono.
Confrontando il consumo energetico con l’unità di massa, si nota che i tessuti che consumano più energia sono organi come reni, cuore (entrambi consumano 440 Kcal/kg/gg), cervello (240 Kcal/kg/gg), e fegato (200 Kcal/kg/gg). Assieme, questi organi costituiscono il 60-70 % del BMR. Contrariamente a quanto comunemente si pensa, e a sentire ciò cade sempre un mito, l’aumento della massa muscolare influisce soltanto in minima parte sul metabolismo basale. Si pensi infatti che l’aumento di 1 kg di muscolo porta a consumare soltanto 13 kcal/giorno in più. Aumentando la massa muscolare di 10 kg (e chi ha esperienza nel campo del bodybuilding sa quanto questo sia difficile) si arriverebbe a consumare 130 kcal in più, che per intenderci corrispondono a 50 grammi di pane integrale senza alcun tipo di condimento o farcia. Nel complesso la massa muscolare (essendo molta) contribuisce comunque a circa il 22% del metabolismo basale.
Ai fini pratici, risulta più rapido stimare quello che viene definito metabolismo a riposo (RMR, Resting Metabolic Rate), che somma al metabolismo basale l’energia consumata per la digestione del cibo. Esso viene misurato dopo 3-4 ore di digiuno, senza tener conto del momento della giornata e dell’eventuale attività fisica praticata, ed il suo valore è di circa il 10-20% maggiore del BMR.
Esistono molte equazioni che permettono di calcolare il BMR. Quella di Harris-Benedict [7] è molto comoda, poiché necessita solo di sesso, altezza, età, peso:
Per le donne: BMR (Kcal/gg) = 665 + (9.6 x Peso [kg]) + (1.8 x altezza [cm]) – (4.7 x età [anni]);
Per gli uomini: BMR (Kcal/gg) = 66 + (13.7 x Peso [kg]) + (5 x altezza [cm]) – (6.8 x età [anni]).
Shofield e colleghi [8] hanno derivato alcune formule per calcolare il BMR utilizzando soltanto età + peso o solamente peso, validandole su un campione di più di 7000 persone. In questo caso le equazioni variano al variare dell’età del soggetto.
Una delle formule per stimare invece il proprio RMR è quella della FAO-LARN (1985).
Per esempio, un uomo da 18 a 29 anni avrà un RMR pari a (15.3 X peso )kg)) + 679, mentre una donna di (14.7 X peso (kg)) + 496.
Termogenesi
Anche il tipo di alimenti che introduciamo influisce sul nostro consumo energetico giornaliero. Con il termine termogenesi indotta dalla dieta ci si riferisce alla spesa energetica che deriva dalla digestione, dal trasporto e dall’immagazzinamento dei macronutrienti nel nostro organismo (termogenesi obbligatoria), assieme al calore che viene prodotto da altri meccanismi cellulari (termogenesi facoltativa) [9, 10].
Per immagazzinare i carboidrati, il nostro organismo utilizza il 5-10% dell’energia chimica che contengono, contro il 20-30% delle proteine ed lo 0-5% dei grassi [11]. Per questo motivo in caso di dieta ipercalorica quasi tutto il grasso che introduciamo viene immagazzinato (95-100%). Quando i carboidrati vengono immagazzinati come grassi, invece, il dispendio energetico sarà del 25%, motivo per cui la conversione dei carboidrati in grassi è in realtà un processo inefficiente. In media, un pranzo misto permettere di disperdere il 10% della sua energia attraverso la termogenesi.
La termogenesi facoltativa comprende invece l’energia utilizzata per mantenere costante la temperatura corporea. In ambienti freddi (20-22 °C) o caldi (28-30 °C) il dispendio energetico utilizzato per questo scopo aumenta del 2-5% rispetto a quello utilizzato ad una temperatura di 24-27 °C. Tuttavia, poiché utilizziamo gli indumenti, queste variazioni risultano essere irrilevanti al fine del calcolo del dispendio energetico giornaliero totale (TEE, total energy expenditure). Il tessuto adiposo bruno contribuisce in larga misura a questo scopo dissipando l’energia sotto forma di calore, grazie all’abbondanza di proteine disaccoppianti della serie UCP-1 presenti nelle loro membrane mitocondriali interne [12]. La quantità di tessuto adiposo bruno diminuisce con l’età, e questo è il motivo per cui i neonati, in cui l’adipocita bruno abbonda, sono naturalmente predisposti a resistere bene alle basse temperature, mentre le persone anziane le lamentano di più. L’attività del tessuto adiposo bruno è stimolata anche dal sistema nervoso simpatico (adrenalina e noradrenalina)[13], che contribuisce a regolare la temperatura corporea.
Dispendio energetico dovuto all’attività fisica
Rappresenta il consumo calorico più variabile. Il livello di attività fisica (PAL, Physical Activity Level) viene calcolato dal rapporto TEE/BMR. Per individui sedentari varia da 1.3 a 1.5 [14], mentre sale a 1.42 per chi pratica attività sportiva per 60-75 minuti al giorno, fino a raggiungere il valore di 1.60 per chi si allena 100-180 minuti/giorno. Infine, per gli atleti agonisti arriva anche a 2.8.
L’esercizio intenso e prolungato (70-75% VO2max per 80-90 minuti o oltre) induce l’aumento del dispendio energetico post-allenamento (EPOC, Excess Postexercise Oxygen Consumption) innescato da una serie di meccanismi che favoriscono l’utilizzo energetico post-allenamento.
Ma come si calcola nella pratica?
La seguente è solamente una delle moltissime possibilità per calcolare il proprio TEE:
1) Calcolare il proprio RMR attraverso le seguenti formule in tabella 1:
2) Dividere il risultato ottenuto per 24.
3) Moltiplicare questo risultato per il fattore del consumo calorico relativo all’attività svolta e al numero di ore in cui la si svolge (riportato di seguito).
Dormire = 1 X RMR X h
Attività molto leggera = 1,5 X RMR X h
Attività leggera = 2,5 X RMR X h
Attività moderata = 5 X RMR X h
Attività intensa = 7 X RMR X h
4) Sommare tutti questi fattori per ottenere il TEE.
Ora non ti rimane che provare ad effettuare il calcolo del tuo TDEE. Potresti avere delle belle sorprese e scoprire che in realtà stai mangiando meno di quello che potresti permetterti!