Il primo gradino nella stesura di un valido programma di controllo del peso, è la conoscenza oggettiva della Composizione Corporea.

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1 Il primo gradino nella stesura di un valido programma di controllo del peso, è la conoscenza oggettiva della Composizione Corporea. F. I. Katch e W. D. Ardle, Exercise Physiology Energy, Nutrition and Human Performance

2 Composizione corporea La conoscenza della composizione chimica del corpo umano permette di: valutare le modificazioni che si realizzano nell organismo in relazione al sesso, all età e alle varie condizioni fisiologiche e patologiche; determinare con precisione i bisogni di energia e dei vari principi nutritivi.

3 Relazione tra composizione corporea, stato di nutrizione e stato di salute Stato di nutrizione Composizione corporea Funzionalità corporea Bilancio energetico Stato di salute

4 Sovrappeso e obesità Rappresentano una condizione in cui esiste un eccesso di massa grassa. > 25% nei maschi > 30% nelle donne Fino al 75% obesità grave L accumulo di grasso si attua con un aumento del volume delle cellule adipose e/o con un aumento del loro numero

5 Componente ambientale e genetica Fattori genetici Alterazione del comportamento alimentare e/o alterazioni del dispendio energetico. Fattori ambientali Spesso complessi, possono ricondurre a determinate componenti psico-sociali ed economico-culturali che promuovono un alterazione del bilancio energetico.

6 Malattie associate all Obesità e complicanze Diabete Ipertensione arteriosa Iperlipidemie Eventi cardiovascolari Patologia delle gonadi Patologia osteoarticolare

7 I primi studi sulla composizione del corpo umano risalgono alla metà del XIX secolo. Justus von Leibig dimostrò che il corpo umano contiene molte delle sostanze presenti negli alimenti. Le implicazioni di questa scoperta furono immediatamente evidenti anche ad un filosofo come Ludwig Feuerbach che disse: l uomo è ciò che mangia

8 Lo studio della composizione corporea si può fare a vari livelli Livello atomico base dello studio della composizione corporea. I costituenti fondamentali del corpo umano sono gli atomi o elementi e circa 50 dei 106 elementi esistenti si trovano nel corpo umano. Sei elementi costituiscono oltre il 98% del peso corporeo: ossigeno (oltre il 60% della massa corporea totale) carbonio, idrogeno, azoto, calcio e fosforo.

9 Livello atomico Metodi di analisi In passato esclusivamente su cadavere o su biopsie di determinati tessuti o organi. Le conoscenze acquisite attraverso l analisi chimica di cadaveri effettuata negli anni 40 è tutt'ora la base di molti metodi. Oggi la composizione atomica del corpo puo essere ottenuta dalla misura di elementi in vivo (es. sodio, cloro, calcio, azoto) tramite attivazione neutronica. 9

10 COMPOSIZIONE CHIMICA ELEMENTARE DELL ORGANISMO (MEDIO) UMANO A LIVELLO ATOMICO g % g % g % Tot % Simb. Simb. Simb. C Ca P H K Cl O Na S N Mg Fe Tot

11 Livello molecolare I principali elementi costitutivi dell organismo sono incorporati in molecole. Specie molecolari simili possono essere raggruppate in cinque categorie fondamentali: acqua + lipidi + proteine + minerali + glicogeno l equazione può essere semplificata come segue: lipidi + massa magra dove: massa magra = acqua + proteine + glicogeno + minerali 11

12 Componenti a Livello Molecolare Acqua E il composto chimico più abbondante del corpo umano rappresentando il 60% del peso nell individuo di riferimento Proteine circa 17% peso, comprendendo tutti i composti contenenti azoto Minerali circa 5% peso, generalmente divisi in due sotto categorie : ossei (oltre il 99% del calcio totale corporeo e circa l 86% del fosforo totale corporeo) e non ossei. Glicogeno circa 1% peso, 3/4 nei muscoli scheletrici e 1/4 nel fegato Lipidi circa 17% peso di cui 90% trigliceridi di deposito e 10% strutturali (es. sfingomielina e fosfolipidi costituenti delle membrane cellulari) 12

13 Livello cellulare Nell organismo vivente è necessario che le componenti molecolari siano assemblate in cellule. Secondo questo modello il corpo umano e composto di tre maggiori compartimenti: Liquido intracellulare + fluido extra cellulare + solidi extra cellulari Cellule componenti con caratteristiche vitali: metabolismo, crescita e riproduzione. La cosiddetta Body Cell Mass, frazione cellulare che lavora e metabolizza energia. Fluido extra cellulare fluido (94% acqua) privo di attività metabolica con funzioni di scambio e trasporto. Comprende plasma (5% peso) e fluido interstiziale ( 20% peso) Solidi extracellulari componente priva di attività metabolica costituita da composti organici (collagene, elastina) e inorganici

14 Determinazione della composizione corporea: modello compartimentale Esistono diversi metodi per esplorare la composizione corporea, a seconda del grado di dettaglio che si vuole ottenere

15 Analisi della composizione corporea È necessario fare riferimento a modelli che permettono la stima dei vari compartimenti costituenti l organismo La composizione corporea umana può essere rappresentata in maniera razionale con un modello formato da 5 livelli

16 I modelli bicompartimentali I modelli bicompartimentali considerano il peso corporeo (BW, body weight) come la somma della massa grassa (FM, fat mass) e della massa "priva di grassi" o "magra" (FFM, fat-free mass): Peso = FM + FFM FFM = Peso grasso LBM= Peso tessuto adiposo

17 Composizione corporea modello bicompartimentale Massa magra Grasso Caratteristiche Massa Magra densità (1.1 g/cc) acqua (72-74 %) contenuto di potassio 2.5 g/ kg nell uomo 2.3 g/ kg nella donna La stima della massa grassa o magra da un modello bicompartimentale presuppone la costanza di una caratteristica della massa magra

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19 Tecniche che consentono di distinguere tra FM e FFM in vivo 1. DENSITOMETRIA 2. IDROMETRIA 3. MISURAZIONE DEL POTASSIO-40 ( 40 K)

20 Dal 1942, Albert Behnke propose una metodica per calcolare la FM dalla densità corporea

21 DENSITOMETRIA La densità corporea (D b ) è il rapporto tra la massa (BM, body mass) ed il volume corporeo (BV, body volume): Db BM BV

22 si può scrivere il seguente sistema di equazioni: BW FM FFM BV FM D FFM FM DFFM Dove D FM e D FFM rappresentano rispettivamente la densità della FM e della FFM

23 La FM ha una densità di Kg/L e la FFM di Kg/L quest ultima calcolata sulla base dei valori di densità delle sue componenti acquosa, proteica e minerale DENSITA DELLA MASSA MAGRA E DELLE SUE COMPONENTI NELL UOMO DI RIFERIMENTO Densità a 36 C (Kg/L) Acqua Proteine 1.34 Minerali ossei extraossei Glicogeno 1.52 FFM 1.10 Da: Brozek et al., 1963 e Wang et al., 1992

24 Quindi il sistema di equazioni può essere così riscritto: BW FM FFM BV FM FFM Risolvendo il sistema per FM e FFM si ottiene: FM (Kg) = x BV (L) x BW (Kg) FFM (Kg) = x BW (Kg) x BV (L)

25 Pertanto il volume corporeo può essere calcolato dall equazione: BV BW a D W BW w Dove BW a e BW w rappresentano il peso corporeo in aria (air) e acqua (w) rispettivamente e D w è la densità dell acqua.

26 IDROMETRIA Nel 1934 George von Hevesy ottenne una stima dell acqua totale corporea (TBW, total body water) dalla diluizione dell ossido di deuterio ( 2 H 2 O). Il principio utilizzato dall idrometria, detto di diluizione, fonda sulla definizione di concentrazione (C): si C Q V Quindi: V Q C

27 Disponendo di un indicatore che si distribuisca in un volume di nostro interesse (TWB), quest ultimo potrà essere stimato dalla quantità di indicatore somministrata e dalla concentrazione di indicatore all equilibrio. Essendo richiesto un certo periodo di tempo affinché l indicatore raggiunga l equilibrio, è necessario che esso non venga eliminato o metabolizzato dall organismo. Per la concentrazione C 2 all equilibrio avremo: C 2 Q V 2 2 V 2 Q C 2 2 V 2 = volume di distribuzione Q 2 = quantità di indicatore all equilibrio

28 Poiché Q 2 è uguale alla quantità somministrata Q e Q = C x V, possiamo scrivere V 2 C1V C 2 1 Che corrisponde al volume di nostro interesse La misurazione della TWB viene solitamente effettuata utilizzando acqua marcata con gli isotopi dell idrogeno ( 1 H), deuterio ( 2 H) e trizio ( 3 H). L uso dell ossido di deuterio ( 2 H 2 O) è da preferirsi a quello dell ossido di trizio perché mentre il deuterio è un isotopo stabile il trizio è un isotopo radioattivo b-emittente

29 L ossido di deuterio viene dosato nei liquidi biologici (urine, plasma, saliva) con metodo spettrometrico. La TBW viene calcolata utilizzando la seguente formula: TBW = 2 H 2 O-ds x 0.95 Tenendo presente che circa il 5% dell idrogeno somministrato come isotopo viene metabolizzato (trasferito dall acqua alle sostanze organiche) si può applicare la seguente correzione per calcolare l acqua corporea totale

30 Da studi condotti su cadaveri deriva che la quantità di acqua totale (TBW) contenuta nella FFM è costante, è possibile calcolare quest ultima dalla relazione: 0,732 TBW FFM FFM TBW 1.37 E la FM si ottiene dalla differenza FM BW FFM

31 MISURAZIONE DEL POTASSIO-40 TBK K

32 Composizione corporea in soggetti obesi e non obesi Grasso Acqua Solido In condizioni normali le perdite o gli aumenti di peso sono dovuti essenzialmente alla variazione della massa adiposa, in quanto sia il tessuto di sostegno che l acqua extracellulare sono relativamente inerti. Obeso Non obeso Obeso Uomo Donna

33 Negli anni recenti sono stati adottati, per descrivere la composizione dell'organismo dei modelli multicompartimentali, quello più recente si basa su cinque compartimenti: Secondo questo modello la FFM è composta da acqua corporea (TBW) massa proteica (PM) minerali (MM) glicogeno (Gn) sicché: BW = FM + TBW + PM + MM + Gn

34 Nell uomo di riferimento, FFM e FM rappresentano rispettivamente l 85% ed il 15% di BW (70Kg) Kg 40 BW FFM TWB BW: body weight FFM: fat-free mass FM: fat mass TBW: total body water PM: protein mass MM: mineral mass Gn: glycogen 30 PM MM FM Da: Bedogni et al FM Gn

35 La macchina animale è governata essenzialmente da tre principi regolatori: 1. La respirazione che consuma idrogeno e ossigeno e fornisce carbonio 2. La traspirazione, che aumenta o diminuisce, a seconda della necessità di eliminare una quantità maggiore o minore di calore 3. La digestione, che restituisce al sangue quello che è andato perduto in seguito alla traspirazione e alla respirazione Lavoisier

36 ENERGIA: MISURA E BISOGNI Per mantenere l omeostasi delle funzioni fisiologiche nelle diverse condizioni di attività, il corpo umano ha bisogno di estrarre continuamente energia attraverso i processi del metabolismo ossidativo di substrati energetici rappresentati dai diversi nutrienti: grassi, carboidrati e proteine. La via più naturale per liberare l energia chimica da un substrato è quella di ossidarlo completamente ad acqua ed anidride carbonica. L energia così prodotta viene poi spesa per la biosintesi di macromolecole (proteine, glicogeno, trigliceridi ecc) per la contrazione muscolare durante l esercizio fisico o per mantenere i gradienti chimici ed elettrochimici attraverso le membrane cellulari

37 FABBISOGNO ENERGETICO Apporto di energia di origine alimentare necessario a compensare il dispendio energetico di individui che si trovano in uno stato di buona salute. Nei bambini e nelle donne in gravidanza e allattamento l apporto deve garantire energia per l accrescimento e la produzione di latte

38 Unità di misura Caloria (cal): quantità di calore necessario a innalzare la temperatura di 1 Kg di acqua da 14.5 a 15.5 Kcaloria (kcal o Cal): 1000 cal Joule (J): forza che imprime a 1 kg l accelerazione di 1m/s per 1 m Kjoule (kj): 1000 J 1 kcal = 4,18 kj

39 IL POTERE CALORICO VIENE ESPRESSO IN CHILOCALORIE (Kcal) PER g DI SOSTANZA c) POTERE CALORICO DEGLI ALIMENTI E DELLE SOSTANZE Sostanze secche (1g) chilocalorie Sostanze secche (1g) chilocalorie Sostanze secche (1g) chilocalorie a) Sostanze azotate b)lipidi d)sostanze azotate Protidi del pollo 5,711 Grasso del corpo 9,461 Urea 2,528 Protidi della carne 5,742 Grasso del burro 9,223 Creatinina 4,290 Sieroalbumina 5,918 Grassi vegetali 9,520 Creatina 4,240 Emoglobina 5,914 Colesterolo 9,883 Ac. Urico 2,630 Caseina 5,785 c)glucidi Ammoniaca 5,300 Vitelliina 5,763 Alcool etilico 7,068 Protidi del tuorlo 5,841 Glicerolo 4,544 Fibrina 5,582 Cellulosa 4,185 Legumina 5,793 Amido 4,205 Protidi della zucca 5,673 Destrina 4,119 Tessuto collageno 5,355 Maltosio 3,949 Osseina 5,225 Saccarosio 3,979 T.carilagineo 5,225 Lattosio 3,951 Estratto di carne 4,537 Glucosio 3,752 Ac. Aspartico 2,899 Levulosio 3,755 Glicina 3,133 Arabinosio 3,722 Leucina 6,525 Xilosio 3,746 Alanina 4,355

40 Bilancio energetico Rappresenta la differenza tra la quantità di energia introdotta con gli alimenti e la quantità di energia consumata. Qualsiasi variazione dei depositi di energia ( E) e quindi del peso corporeo sono il risultato di : E = Introito energetico Dispendio energetico

41 Bioenergetica Il dispendio energetico consiste nel trasferimento di energia da un organismo all ambiente esterno. Da tale punto di vista il metabolismo energetico di tutti gli organismi viventi è regolato dai principi della termodinamica. l energia ceduta all ambiente viene resa disponibile attraverso l ossidazione di substrati organici, mediante reazioni esotermiche, nel corso delle quali si consuma ossigeno e si produce anidride carbonica con liberazione di energia. Quest ultima è in parte dispersa come calore, che viene utilizzato per il mantenimento della temperatura corporea e per la sintesi di ATP.

42 I processi di ossido riduzione possono essere schematizzati in 3 tappe principali: Demolizione delle macromolecole in unità più piccole (zuccheri semplici, aminoacidi, acidi grassi). In questa fase non è prodotta alcuna energia utilizzabile. Degradazione delle molecole più piccole in poche unità quali l Acetil- CoA Ciclo dell acido citrico e fosforilazione ossidativa (durante queste fasi le molecole sono completamente ossidate a CO 2, mentre viene prodotta ATP).

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44 Dispendio energetico (Kcal/die) Il dispendio energetico totale di un organismo è la risultante di differenti componenti Attività fisica TID 15-30% 7-13% TID termogenesi indotta dalla dieta Metabolismo di base 60-75% 500 0

45 IL METABOLISMO BASALE (M.B.) DEFINIZIONE: LA QUANTITA DI CALORIE UTILIZZATE DA UN SOGGETTO A DIGIUNO DA 12 ORE, IN RIPOSO FISICO E MENTALE, IN NEUTRALITA TERMICA ED A TEMERATURA AMBIENTE DI 20 C Tale valore indica quindi, la quantità di calore necessaria per gli scambi basali, per mantenere l omeotermia e per il lavoro minimo dell organismo (lavoro meccanico del cuore e dei muscoli respiratori e per il lavoro chimico) Esso viene espresso in chilocalorie o Joules per m 2 di superficie e per ora

46 Per determinare la superficie corporea Du Bois hanno ricavato una formula mediante la quale, ESSENDO NOTO IL PESO (P in Kg) E LA STATURA O LUNGHEZZA (A in cm), SI PUO CALCOLARE LA SUPERFICIE (S in cm 2 ): da cui: S = 71,84 x P 0,425 x A 0,72 log S = 1, ,425 x log P + 0,725 x log A

47 Per facilitarne le determinazione di S è stato costruito un normogramma

48 Contributo dei vari organi e tessuti al dispendio energetico basale Organi e tessuti Peso (%) Kcal/Kg/die MB (%) Visceri: Fegato Cervello Cuore Reni Muscoli Tessuto adiposo Altro (ossa, ghiandole, ecc) Totale (1680 Kcal/die)

49 Termogenesi obbligatoria: Copre il 75% del processo, ed è legata ai processi fisiologici/metabolici, ovvero all'assorbimento, al trasporto, alla sintesi ed al deposito dei macronutrienti. Termogenesi facoltativa: Copre il 25% del processo, legata ad un ulteriore calore generato dal tessuto adiposo bruno e all'attività del sistema nervoso simpatico (SNS), enfatizzata da alcol e da sostanze nervine

50 La termogenesi indotta dalla dieta varia in funzione del tipo di alimento considerato. Lo stimolo termogenico attribuibile ai carboidrati corrisponde al 5-10% dell energia ingerita, mentre le proteine hanno la più alta termogenesi (10-35% dell energia ingerita) legata ai costi dei processi metabolici (rimozione di azoto, sintesi di urea, gluconeogenesi, ecc). Infine i grassi hanno il più basso valore (2-5%) richiedendo minore idrolisi e vie di deposito abbastanza dirette.

51 Effetto termico del cibo proteine 10-35%dispersione carboidrati 5-10% lipidi 2-5% alcool 0% caffeina, cibi piccanti > fino a 33%

52 Il dispendio energetico con l attività fisica ovviamente è variabile a seconda del tipo di attività. Può andare dal 15% circa per stili di vita sostanzialmente sedentari, fino a valori anche pari a 3-4 volte il MB (atleti e attività occupazionali particolarmente pesanti)

53 Calcolo della Spesa Energetica Totale Fattori Correttivi (Attività Fisica) Sedentario = Metabolismo basale x 1.2 Attività fisica leggera = Metabolismo basale x Attività fisica moderata = Metabolismo basale x 1.55 Attività fisica intensa = Metabolismo basale x 1.55 Attività fisica molto intensa = Metabolismo basale x Attività fisica estrema = Metabolismo basale x 1.9

54 Resting Metabolic Rate (Kcal/24h) r 2 = 0.79 r 2 = Fat Free Mass (KG)

55 met.basale (kcal/die) Dispendio energetico ed età Invecchiamento uomini kcal donne kcal

56 Dispendio energetico e stato ormonale Ormoni tiroidei Stimolo sistema simpatico (epinefrina) Ciclo mestruale (delta 350 kcal fra giornio precedenti mestruazioni e settimana precedente l ovulazione) Gravidanza I trimestre + 50 kcal/die II trimestre kcal/die III trimestre kcal/die

57 Dispendio energetico e temperatura Temperatura ambiente >5-20% MB T neutra <5-20% MB Temperatura corporea 24 C 28 C > 37 C + 13% MB per ogni grado

58 decremento nel dispendio energetico giornaliero durante dieta ipocalorica (25 Kcal/Kg di peso perduto)

59 RICAPITOLADO ETA RAPPRESENTA UNO DEI FATTORI PIU IMPORTANTI CON L AUMENTO DELL ETA IL M.B. VA PROGRESSIVAMENTE DIMINUENDO SESSO NELLA DONNA IL M.B. (CALORIE PER m 2 /ORA) E INFERIORE ALL UOMO RAZZA IL METABOLISMO BASALE E DIVERSO ANCHE IN FUNZIONE DELLA RAZZA: NELLE DONNE ORIENTALI (CINESI E GIAPPONESI) ABITANTI IN USA, ILVALORE DEL METABOLISMO BASALE E INFERIORE DEL 10% RISPETTO AL VALORE RISCONTRATO NELLE DONNE AMERICANE AUSTRALIANI, CINESI, INDIANI E SIRIANI, HANNO UN METABOLISMO BASALE PIU BASSO RISPETTO AI BIANCHI REGIME ALIMENTARE ES.: IL DIGIUNO SI ACCOMPAGNA CON UNA DIMINUZIONE DEL METABOLISMO BASALE: IN UN SOGGETTO AL DIGIUNO PER 31 GIORNI, SI E CONSTATATA UNA DIMINUZIONE DEL METABOLISMO BASALE DEL 22% NEI SOGGETTI IN IPERALIMENTAZIONE SI HA, VICEVERSA, UN AUMENTO DEL M.B.

60 CLIMA NEI PAESI AD ELEVATA TEMPERATURA MEDIA AMBIENTALE, IL M.B. E INFERIORE AL NORMALE. NEI PAESI TROPICALI, GLI INDIANI E GLI STRANIERI ACCLIMATATI, HANNO UN METABOLISMO DI BASE PIU BASSO DEL M.B. DI SOGGETTI ANALOGHI CHE VIVONO IN ALTRI PAESI. DOUGLAS, HALDANE E ANDERSON NON HANNO RISCONTRATO MODIFICAZIONI NEL M.B. IN RAPPORTO ALLE VARIAZIONI DELL ALTITUDINE (FINO A 4290 m) MENTRE, E DA OSSERVARE CHE, SECONDO GESSLER ILMETABLISMO BASALE SUBISCE, NEL MEDESIMO INDIVIDUO, DELLE IMPORTANTI MODIFICAZIONI STAGIONALI : IL M.B. AUMENTA DURANTE L INVERSNO E SI ABBASSA DURANTE L ESTATE ALLENAMENTO MUSCOLARE NEGLI ATLETI SI HA, IN GENERE, UN AUMENTO DEL M.B. FINO AL 20%. I SOGGETTI ABITUATI AD UN LAVORO PIU PESANTE, HANNO UN METABOLISMO BASALE SUPERIORE A QUELLO DEI SOGGETTI AD ATTIVITA FISICA ESTREMAMENTE MODESTA GHIANDOLE ENDOCRINE LA SOMMINISTRAZIONE DI ORMONE TIROIDEO AL SOGGETTO NORMALE SI ACCOMPAGNA CON UN AUMENTO DEL METABOLISMO BASALE NELLE IPERFUNZIONI TIROIDEEE DELL UOMO, SI SONO RISCONTRATI AUMENTI DEL M.B. FINO AL 100% DEL VALORE MEDIO NORMALE

61 FRA LE GHIANDOLE ENDOCRINE L IPOFISI NO PARE ABBIA UN AZIONE DIRETTA SUL METABOLISMO BASALE, MA SOLO TRAMITE LA SUA ATTIVITA TIREOROPA L ADRENALINA, SOMMINISTRATA NELLA QUANTITA DI 1 mg, DETERMINA UN AUMENTO TRANSITORIO DEL M.B. FINO AL +20% GRAVIDANZA DURANTE GLI ULTIMI 3 MESI DI GRAVIDANZA, SI HA UN INNALZAMENTO DEL M.B., CHE RITORNA RAPIDAMENTE AL NORMALE DOPO IL PARTO AZIONE DI ALCUNE SOSTANZE CHIMICHE IL DINITROFENOLO ED ALTRE SOSTANZE CHIMICAMENTE ANALOGHE, ELEVANO IL M.B. QUESTA AZIONE E DOVUTA AD UN AUMENTO DELLE OSSIDAZIONI LE QUALI POSSONO ESSERE OTTENUTE ANCHE IN TESSUTI ED IN ORGANI ISOLATI SOMMINISTRAZIONE CAFFEINA, CANFORA, ATROPINA AUMENTO DEL M.B. I SEDATIVI (MORFINA, BARBITURICI, CLORALIO) ABBASSANO IL M.B.

62 TEMPERATURA AMBIENTE SEMBRA CHE VARIAZIONI DEL M.B. IN RAPPORTO AL FREDDO SIANO DA IMPUTARE ALLE STIMOLAZIONI CEREBRALI SULLE FIBRO- CELLULE MUSCOLARIGLI AUMENTI DELLA TEMPERATURA CORPOREA SI ACCOMPAGNANO A NOTEVOLI VARIAZIONI DEL M.B. 1 C DI AUMENTO DELLA TEMPERATURA CORPOREA PORTA AD UN AUMENTO DEL 13% DEL M.B.

63 E STATA DIMOSTRATO MATEMATICAMENTE, LA PROBABILITA CHE UN VALORE DI METABOLISMO DIVERSO DAI VALORI STANDARD NORMALI ABBIA UN SIGNIFICATO PATOLOGICO ES.: UN AUMENTO DEL M.B. SUPERIORE AL 10% SI RIFERISCE AD UN IPERFUNZIONE DELLA TIROIDE E, VICEVERSA, UNA DIMINUZIONE DEL METABOLISMO BASALE SUPERIORE AL 10%, SI RIFERISCE AD UN IPOFUNZIONE DELLA TIROIDE AUMENTI E DIMINUZIONI DEL M.B. SI POSSONO CONSTATARE ANCHE IN ALTRI STATI MORBOSI: AUMENTO DEL M.B. IPERFUNZIONE TIROIDEA FEBBRE DIABETE INSIPIDO MAL. CARDIO-RENALI CON DISPNEA LEUCEMIE POLICITENIA DIMINUZIONE DEL M.B. IPOFUNZIONE TIROIDEA MIXEDEMA-IPOTIROIDISMO IPOTERMIA DIGIUNO M. DI ADDISON NEFROSI LIPOIDEA

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65 Harris e Benedict hanno elaborato un equazione mediante la quale si può calcolare il calore generato nelle 24 ore da un individuo (sia dall uomo che dalla donna) in assoluto riposo, a temperatura costante ed a neutralità termica : N.B. Noti il Peso (P in Kg), la statura (A in cm) e l età (E in anni) Kcal Bas M (uomo) = 66, ,7516 x P + 5,0033 x A 6,7550 x E Kcal Bas F (donna) = 655, ,5634 x P + 1,8496 x A 4,6756 x E TALI EQUAZIONI SONO VALIDE SOLO PER GLI INDIVIDUI DI ETA SUPERIORE A 21 ANNI

66 FABBISOGNO CALORICO GIORNALIERO E ATTIVITÀ FISICA DONNA (peso di 55 kg ) attività fisica numero indice cifra fissa kcal completamente sedentaria (molto peso x leggera) parzialmente sedentaria (leggera) peso x moderata peso x UOMO (peso di 70 kg) completamente sedentaria (molto peso x leggera) parzialmente sedentaria (leggera) peso x moderata peso x pesante peso x

67 Valutazione del dispendio energetico da esercizio fisico MET: equivalente metabolico: 1 kcal x kg x ora riposo 1 guidare 1 camminare 2.5 ballare 3 bicicletta 3.5 passo svelto 4.5 taglialegna 4.9 tennis 5 sci 6.8 nuoto 7 corsa 10 roccia 12 esempio uomo di 70 kg in 1/2 ora di corsa spende circa: 70 x 10 x 0.5 = 350 kcal

68 PER SODDISFARE LE SUE NECESSITA METABOLICHE (METABOLISMO BASALE E FABBISOGNO ENERGETICO QUOTIDIANO) L ORGANISMO DISPONE DI TRE PRINCIPALI TIPI DI SUBSTRATI ENERGETICI: 1) CARBOIDRATI (ZUCCHERI) 2) PROTEINE 3) LIPIDI (GRASSI) QUESTI SUBSTRATI ENERGETICI HANNO UN POTERE CALORICO SPECIFICO: 1) GLUCOSIO: 3.74 KCAL/g 2) ZUCCHERI COMPLESSI (GLICOGENO): 4.1 KCAL/g 3) PROTEINE: 4 KCAL/g 4) LIPIDI (LARDO, OLIO D OLIVA): 9.3 KCAL/g OCCORRE POI CONSIDERARE L ALCOL ETILICO CHE DA CIRCA 7 KCAL/g.

69 PER SODDISFARE UN FABBISOGNO ENERGETICO DI 2000 KCAL/DIE SONO NECESSARI:

70 % Massa Grassa Uomo Valutazione Età >55 Molto grasso >25 >28 >29 >30 >31 Grasso Medio Magro Molto magro <8 <13 <16 <18 <19

71 % Massa Grassa Donne Valutazione Età >55 Molto grassa >30 >34 >35 >37 >38 Grassa Media Magra Molto magra <18 <19 <20 <23 <24

72 Esempio Soggetto esaminato: uomo 26 anni, con % di grasso corporeo al 25% e peso di 90 kg Obiettivo: portare il valore di Massa Grassa al 16%, il quale diventa il Valore Ideale Peso Ideale Peso Ideale = Massa Magra / (100 - % Grasso Ideale) Peso Ideale = 67.5 / ( ) Peso Ideale = 67.5 / 0.84 Peso Ideale = 80.3 kg

73 Sottraendo al peso attuale il peso ideale si ottiene la quantità dei chili che il soggetto deve perdere: Peso Attuale kg 90 - Peso Ideale kg 80.3 = Kg 9.7 da perdere in grasso corporeo

74 È possibile valutare lo stato di Sovrappeso, Sottopeso o di Normopeso del soggetto, applicando il rapporto Peso Attuale/ Peso Ideale 90/80.3=1.12 E confrontarlo con la tabella di riferimento

75 Rapporto Peso Attuale/Peso Ideale Valutazione <0.75 Magrezza Sottopeso Normopeso Sovrappeso Obesità

76 DEXA - Assorbimetria a raggi x a doppia energia Il doppio raggio fotonico a diversa energia attraversando i tessuti subisce, per diversi fenomeni di interazione atomica, una riduzione di intensità che dipende dallo spessore dei tessuti attraversati e dal loro coefficiente di attenuazione. Dal rapporto fra i due valori di attenuazione (R) è possibile, utilizzando opportune formule, separare il contenuto osseo-minerale dai tessuti molli; questi ultimi possono poi essere distinti in massa grassa e massa magra senza componente osseo minerale

77 DEXA - Assorbimetria a raggi x a doppia energia

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79 Modello 3-C mediante assorbimento di raggi x a doppia energia (DXA) 100% 75% 50% Minerale osseo Tessuti molli magri Grasso 25% 0% 3-C DXA

80 Metodologie per immagine costituiscono le metodiche gold standard per la misura del grasso viscerale in particolare la proporzione tra tessuto adiposo viscerale e sottocutaneo a livello addominale (L4-L5) -tomografia assiale computerizzata (TAC) a causa dell esposizione alle radiazioni, generalmente limitato a pazienti che necessitano di sottoporvisi per altri scopi diagnostici metodo costoso -risonanza magnetica nucleare (RMN) ulteriore avanzamento diagnostico rispetto alla TAC non espone a radiazioni metodo costoso

81 Attivazione neutronica (IVNAA) unico metodo diretto di studio del corpo umano oltre all analisi chimica del cadavere permette la misura in vivo di : calcio, fosforo, azoto e carbonio e, per derivazione dei compartimenti minerale, proteico e grasso

82 Attivazione neutronica (IVNAA) la misura viene effettuata irradiando il soggetto con neutroni veloci di energia nota che interagiscono con gli elementi chimici del corpo (es. calcio o azoto) e provocano emissioni di radiazioni gamma che possono essere misurate per l elevata dose di radiazioni il suo utilizzo viene riservato, insieme all analisi dei cadaveri umani allo sviluppo di modelli di composizione corporea che costituiscono la base dei metodi indiretti di più vasta applicazione

83 Principi dell analisi Bioimpedenziometrica Il corpo contiene dei liquidi intracellulari ed extracellulari conduttori di elettricità e membrane cellulari che agiscono come condensatori elettrici Una corrente ad alta frequenza scorre attraverso liquidi intra ed extra cellulari ( kHz)

84 La FFM contiene la maggior parte di H 2 O corporea ed elettroliti ed è un buon conduttore di elettricità rispetto alla massa grassa Si calcola l impedenza Z della corrente che è una funzione di resistenza R e reattanza X c

85 Il metodo tetrapolare utilizza 4 elettrodi applicati alle mani e ai piedi A questi elettrodi viene applicata una corrente di stimolazione di 800 µa ad una frequenza di 50kHz L indice di resistenza (ht 2 /r) è calcolato e utilizzato per individuare la massa magra Mai misurare un soggetto in stazione eretta

86 VALO RI DI RI FERI M EN TO N ELLA PO PO LAZI O N E N O RM ALE (secondo: Moore-Olesen-Mc Murray- Parker- Ball-Boyden) ACQUA CORPOREA TOTALE ACQUA EXTRACELLULARE MASSA CELLULARE Età Maschi Femmine Età Maschi Femmine Età Maschi Femmine < 30 62% 60% < % 43-47% < 30 45% 42% < 50 60% 55% < % 48-50% < 50 43% 40% > 50 55% 50% > % 52-55% > 50 40% 38%

87 Applicazioni dello studio della composizione corporea Una alterazione della composizione corporea con eccessivo accumulo di grasso specialmente a livello addominale si associa alla comparsa di alterazioni metaboliche ed a una maggiore frequenza di patologie cronico-degenerative. E opportuno valutare la composizione corporea e non solo il peso per definire l opportunità di raccomandare variazioni nello stile di vita (dieta + attività fisica). In soggetti sedentari è infatti possibile rilevare valori alterati di adiposità anche all interno dell intervallo di normalità dell IMC.

88 Applicazioni dello studio della composizione corporea Nel trattamento dell obesità la valutazione sequenziale della percentuale di grasso corporeo è utile per indirizzare in modo efficace il trattamento, vale a dire in modo da ottenere una perdita di grasso con mantenimento della massa magra. In soggetti sottopeso o malnutriti la valutazione della composizione corporea è necessaria viceversa per definire il livello di malnutrizione e monitorare la riabilitazione nutrizionale

89 Perché valutare la composizione corporea di un atleta? Nell'atleta agonista la sola misurazione del peso corporeo non fornisce indicazioni sul rapporto tra massa magra e grassa che può condizionare la prestazione. La composizione corporea dello sportivo è diversa rispetto al soggetto sedentario e può cambiare nelle varie fasi dell allenamento, competizione e periodi di riposo. In generale la percentuale di grasso corporeo negli atleti è più bassa rispetto al soggetto sedentario pur con notevole diversità tra sport e tra gruppi di atleti praticanti lo stesso sport.