Fabbisogno energetico umano

Il fabbisogno energetico umano viene definito come l’apporto di energia di origine alimentare necessario a compensare il dispendio energetico di individui che mantengano un livello di attività fisica sufficiente per partecipare attivamente alla vita sociale ed economica e che abbiano dimensioni e composizione corporee compatibili con un buono stato di salute a lungo termine.

Bilancio energetico umano

La prima immagine raggruppa i fattori rilevanti riguardo al bilancio energetico umano. Si nota l'implicazione di molti fattori:

• il metabolismo, con tutte le sue variabili individuali, compresi gli stati straordinari e patologici.
• l'attività e la resa fisica con tutte le sue variabili individuali e giornaliere.
• la quantità e la composizione di alimenti.
• l'attività e la resa digestiva.

Trascurando per ora il fenomeno dell'appetito animale, che considereremo alla fine, il punto di partenza teorico è molto meccanicistico: la potenza media P in ingresso nel metabolismo di un vivente considerati questi fattori va in condizioni normali a bilanciare la dissipazione di potenza dell'organismo durante la giornata: assumiamo cioè il sistema metabolico normale come stazionario, almeno per un periodo di ordine superiore al giorno solare, per il ripetersi regolare dei pasti. Il fabbisogno medio giornaliero MR risulta quindi una stima del fabbisogno energetico umano ottenuta come prodotto tra questa potenza media e la durata del giorno, molto utilizzato a fini pratici in campo tecnico, e ancora misurato in calorie. Sono stati individuati molti fattori che influiscono sul fabbisogno, di cui i più importanti sono:

• il consumo metabolico a riposo, indicato come Metabolismo Basale, che rappresenta il 60-70% del totale.
• l'effetto termogenico indotto dal movimento, indicato come Metabolismo cinetico (tra cui lo sport e l'attività lavorativa), che rappresenta il 15-30%.
• la termogenesi indotta dagli alimenti (che varia a seconda del tipo dei nutrienti), che rappresenta il 5-15%, e viene perciò trascurata insieme ai fattori ancor meno rilevanti quantitativamente.

In sintesi, se P₀ è la potenza media basale, P_k la potenza media cinetica: $\bar{P} \sim \bar{P}_0 + \bar{P}_k$ E se BMR è il fabbisogno energetico basale medio e MMR è il fabbisogno energetico cinetico medio: $\bar{MR} \sim BMR + MMR$

Fabbisogno basale

Rata metabolica basilare (Basic metabolic rate BMR) in funzione di sesso, peso ed età (kcal/d)

Il metabolismo basale è influenzato da vari fattori:

• Sesso G: nella donna è inferiore rispetto all'uomo
• Peso corporeo P: in realtà andrebbe considerata principalmente la massa muscolare, anche per questo si introduce la
• Statura H
• Età A: diminuisce gradualmente con l'età
• Clima: il metabolismo basale è più elevato nelle regioni con clima freddo rispetto a quelle con clima caldo
• Stato nutrizionale: durante il digiuno e nei casi di iponutrizione (ad esempio nelle diete troppo "povere") il metabolismo basale si abbassa;
• Stato ormonale: gli ormoni tiroidei aumentano il metabolismo basale.

La formula di Harris-Benedict, la più usata in campo tecnico, tiene in considerazione solamente i primi tre fattori e non gli altri due che sono ambientali (esterni al sistema metabolico). Nella forma usuale energetica si esprime:

• Per le donne: BMR = 655,095 kcal + ( 9,5634 kcal/kg * P) + (1,8496 kcal/cm * H) - (4,6756 kcal/y * A)
• Per gli uomini: BMR = 66,473 kcal + (13,7516 kcal/kg * P) + (5,0033 kcal/cm* H) - (6,775 kcal/y * A)
• Per i bambini: BMR = 22,10 kcal + (31,05 kcal/kg * P) + (1,16 kcal/cm * H)

La stessa formula convertita nel Sistema Internazionale ci descrive la potenza media basale umana:

• Per le donne: $\bar{P}_0 = 31,724$ W $+ (\frac{0,46312 W}{kg} \quad Q) + (\frac{8,9569 W}{m} \quad H) - (\frac{0.22642 W}{y} \quad A)$
• Per gli uomini: $\bar{P}_0 = 3,219$ W $+ (\frac{0.66593 W}{kg} \quad Q) + (\frac{24,229 W}{m} \quad H) - (\frac{0.32809 W}{y} \quad A)$
• Per i bambini: $\bar{P}_0 = 1,070$ W $+ (\frac{1,504 W}{kg} \quad Q) + (\frac{5,62 W}{m} \quad H)$

L'immagine rende l'idea delle variazioni della componente metabolica basale, differenziata per sesso ed età: si nota che la differenza delle medie statistiche tra uomini e donne è del 10-15% e con l'aumento della differenza di età (tra 20 e 70 anni) incrementa del 15%. La statistica indica che la metà delle persone è al di sopra e l'altra metà al di sotto di questa percentuale. I dati riferiti al metabolismo basale sono riferiti ad un ambiente in condizioni standard, in modo da trascurare la variabilità del rendimento digestivo (ossia la percentuale di energia dispersa con le feci). Esistono in effetti pochissime misure che rilevano la quantità di energia degli alimenti che non viene sfruttata e che lascia il corpo attraverso le feci. Sembra che le differenze individuali possano anche essere notevoli.

Fabbisogno cinetico

Spesa energetica correlata al tipo di attività fisica

La seconda componente per rilevanza è il metabolismo cinetico, normalmente pari a circa 2/3 del basale. Esistono alcune tabelle (redatte da istituti sportivi), che danno un'approssimazione abbastanza fedele. Il problema individuale è dato dal determinare la somma di diversi sforzi in 24 ore e la stima della resa degli sforzi che è evidentemente diversa, in persone allenate o meno, tenendo in considerazione le variabili legate all'abbigliamento e alle temperature ambientali. Una stima efficace in leggero eccesso viene usualmente ottenuta riportando la potenza media dello sforzo medio WE richiesto dall'attività lavorativa solitamente fornito in kcal/h, poiché essa impegna solitamente la maggior parte del dì, per il numero di ore non di riposo (24 - t_R), trascurando il sesso, il peso, la statura e l'età. MMR = WE * (24h − t_R), che si converte facilmente in:

$\bar{P}_k = \frac{1,162 W}{kcal/h} \quad WE \quad (1 - \frac {t_R}{24 h})$

In seconda approssimazione è meglio ricorrere almeno ad una dipendenza lineare dal peso, giustificata dai dati della figura accanto riguardanti la semplice camminata, e magari ad un dato sul rendimento cinetico variabile soprattutto in ambito sportivo a seconda dell'allenamento muscolare.

Esempi approssimati

• Donna 94 kg, 1.80 m, 46 anni; (casalinga) 85 kcal/h, (riposo) 8 h:
  • Fabbisogno giornaliero basale 1680 kcal cioè una potenza media circa: $\bar{P}_0 = (31,724 + 0,46312 * 94 + 8,9569 * 1,80 - 0.22642 * 46) W \sim$81 W;
  • Fabbisogno giornaliero cinetico 1370 kcal/d cioè una potenza media giornaliera di circa $\bar{P}_k = 1,162 * 85 * (1 - 8/24) W \sim$66 W;
  • Totale fabbisogno giornaliero 3050 kcal con una potenza media di circa 147 W
• Uomo 96 kg, 1.60 m, 57 anni; (lavoro sedentario in locale climatizzato) 65 kcal/h, (riposo) 7 h:
  • Fabbisogno giornaliero basale 1800 kcal/d cioè una potenza media circa $\bar{P}_0 = (3,219 + 0.66593 * 96 + 24,229 * 1,60 - 0.32809 * 57) W \sim$87 W;
  • Fabbisogno giornaliero 1100 kcal cioè una potenza media circa $\bar{P}_k = 1,162 * 65 * (1 - 7/24) W \sim$54 W;
  • Totale fabbisogno energetico giornaliero 2900 kcal con una potenza media di circa 141 W

Valutazione di dati calorici alimentari

• Le tabelle alimentari danno un'idea statistica approssimativa riguardo al contenuto energetico (calorico) degli alimenti. Come detto, essendo esse approssimative, non hanno una sufficiente affidabilità.
• Anche i consigli dietetici sul fabbisogno energetico individuale sono poco affidabili; oggigiorno è impossibile infatti determinare il fabbisogno individuale concreto con strumenti accessibili, al massimo è fattibile un'approssimazione statistica aleatoria della rata metabolica basilare, considerando sesso, peso corporeo ed età. La stima della rata metabolica di sforzo non è strumentalmente precisa e la resa digestiva non è nota per ogni singola persona.
• Per quanto detto sopra, i dati concernenti il consumo calorico, devono essere considerati come indicazioni di massima.

L'appetito: funzione e disturbi

Esempio di variazioni di peso "normali" e patologici

La regolazione energetica, cioè l'equilibrio tra spesa e fabbisogno energetico umano, non viene in realtà gestita dal cervello attraverso un bilancio diretto istantaneo delle uscite nette (o entrate nette) di potenza dal corpo, ma indirettamente su tempi dell'ordine delle ore (portando alla conseguente perdita di valore dell'ipotesi stazionaria) colla regolazione dell'appetito. In questa primitiva sensazione sono integrate tantissimi elementi, non solo biologici, ma anche economici e socioculturali, come illustrato dall'immagine accanto.

L'appetito è una delle pulsioni primitive previste per garantire l'autoconservazione. Come tutte le pulsioni, quindi, può essere compromessa da fattori biologici, socioculturali, economici e personali. Disturbi dell'appetito si manifestano clinicamente nel caso dei grandi obesi oppure nei casi di eccessivo sottopeso (anoressia). Ambedue i quadri clinici possono comportare un rilevante rischio letale.

Per rilevare il buon funzionamento della regolazione energetica, attraverso l'appetito, potrebbe essere sufficiente osservare il peso corporeo: negli adulti, sbalzi oltre ca. il 5% annuo (in più o in meno) vanno analizzati poiché possono essere patologicamente indicativi. Sbalzi in eccesso possono indicare un'alimentazione iperenergetica (ipercalorica), sbalzi in difetto un'alimentazione ipocalorica.

Voci correlate

• Bilancio (fenomeni di trasporto)
• Digiuno (fisiopatologia)
• Fabbisogno sostanziale umano
• Indice di massa corporea
• Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Alimentazione e l'Agricoltura
• Peso corporeo umano
• Dietologia

Bibliografia

• (DE) Pschyrembel W., Klinisches Wörterbuch, Walter de Gruyter & Co., GmbH, Berlin, 2004. ISBN 3-11-018171-1)
• (EN) M. Wabitsch, J. Hebebrand, W. Kiess, K. Zwiauer (Hsgb.), Child and Adolescent Obesity: Causes and Consequences, Prevention and Management (2004)
• (DE) Udo Pollmer, Esst endlich normal, Piper (2005)

Collegamenti esterni

• INRAN: Istituto Nazionale di Ricerca per gli Alimenti e la Nutrizione
• DGE Deutsche Gesellschaft für Ernährung
• Food and Nutrition Information Center FNIC RDA
• Europäisches Institut für Lebensmittel- und Ernährungswissenschaften
• www.calorie.it

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