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Articulo de referencia

homeostasis energética

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En biología, la homeostasis energética , o el control homeostático del balance energético , es un proceso biológico que implica la regulación homeostática coordinada de la ingesta de alimentos (entrada de energía) y el gasto energético (salida de energía). [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] El cerebro humano, en particular el hipotálamo , desempeña un papel central en la regulación de la homeostasis energética y en la generación de la sensación de hambre mediante la integración de una serie de señales bioquímicas que transmiten información sobre el balance energético. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] El cincuenta por ciento de la energía del metabolismo de la glucosa se convierte inmediatamente en calor. [ 5 ] [ 6 ]

La homeostasis energética es un aspecto importante de la bioenergética .

Definición

En Estados Unidos, la energía biológica se expresa utilizando la unidad energética Caloría con C mayúscula (es decir, una kilocaloría), que equivale a la energía necesaria para aumentar la temperatura de 1 kilogramo  de agua en 1  °C (aproximadamente 4,18  kJ ). [ 7 ]

El balance energético, a través de las reacciones biosintéticas , se puede medir con la siguiente ecuación: [ 1 ]

Ingesta de energía (proveniente de alimentos y líquidos) = Energía gastada (a través del trabajo y el calor generado) + Cambio en la energía almacenada ( grasa corporal y reservas de glucógeno )

La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma de una forma a otra. Por lo tanto, cuando se consume una caloría de energía alimentaria, se producen tres efectos distintos en el organismo: una parte de esa caloría puede almacenarse como grasa corporal , triglicéridos o glucógeno ; transferirse a las células y convertirse en energía química en forma de adenosín trifosfato (ATP  , una coenzima ) o compuestos relacionados; o disiparse como calor . [ 1 ] [ 5 ] [ 8 ]

Energía

Consumo

La ingesta de energía se mide por la cantidad de calorías consumidas de alimentos y líquidos. [ 1 ] La ingesta de energía está modulada por el hambre, que está regulada principalmente por el hipotálamo , [ 1 ] y la elección, que está determinada por los conjuntos de estructuras cerebrales que son responsables del control de estímulos (es decir, condicionamiento operante y condicionamiento clásico ) y el control cognitivo de la conducta alimentaria. [ 9 ] [ 10 ] El hambre está regulada en parte por la acción de ciertas hormonas peptídicas y neuropéptidos (por ejemplo, insulina , leptina , grelina y neuropéptido Y , entre otros) en el hipotálamo . [ 1 ] [ 11 ]

Gasto

El gasto energético es principalmente la suma del calor interno producido y el trabajo externo. El calor interno producido, a su vez, es principalmente la suma de la tasa metabólica basal (TMB) y el efecto termogénico de los alimentos . El trabajo externo puede estimarse midiendo el nivel de actividad física (NAF).

Desequilibrio

La Teoría del Punto de Ajuste , introducida por primera vez en 1953, postulaba que cada cuerpo tiene un peso fijo preprogramado, con mecanismos reguladores para compensarlo. Esta teoría fue rápidamente adoptada y utilizada para explicar los fracasos en el desarrollo de procedimientos de pérdida de peso eficaces y sostenidos. Una revisión sistemática de 2019 de múltiples intervenciones para el cambio de peso en humanos, incluyendo dietas , ejercicio y sobrealimentación, encontró "errores energéticos" sistemáticos, es decir, la pérdida o ganancia de calorías no compensada, en todos estos procedimientos. Esto demuestra que el cuerpo no puede compensar con precisión los errores en la ingesta de energía/calorías, contrariamente a lo que plantea la Teoría del Punto de Ajuste, y podría explicar tanto la pérdida como la ganancia de peso, como la obesidad . Esta revisión se realizó con estudios a corto plazo, por lo que no se puede descartar dicho mecanismo a largo plazo, ya que actualmente no hay evidencia en este marco temporal. [ 12 ] [ 13 ]

Saldo positivo

Un balance positivo se produce cuando la ingesta de energía es mayor que la que se consume en el trabajo externo y otros medios corporales de gasto energético.

Las principales causas prevenibles son:

Un balance positivo conlleva que la energía se almacene en forma de grasa y/o músculo , lo que provoca un aumento de peso . Con el tiempo, puede desarrollarse sobrepeso y obesidad , con las consiguientes complicaciones.

saldo negativo

Un balance negativo o déficit calórico es el resultado de que la ingesta de energía sea menor que la que se consume en el trabajo externo y otros medios corporales de gasto energético.

La causa principal es la ingesta insuficiente de alimentos debido a una afección médica como la disminución del apetito , la anorexia nerviosa , una enfermedad digestiva o a alguna circunstancia como el ayuno o la falta de acceso a los alimentos. El hipertiroidismo también puede ser una causa.

Requisito

El requerimiento energético normal, y por lo tanto la ingesta energética normal, depende principalmente de la edad, el sexo y el nivel de actividad física (NAF). La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ha compilado un informe detallado sobre los requerimientos energéticos humanos. [ 14 ] Un método más antiguo pero comúnmente utilizado y bastante preciso es la ecuación de Harris-Benedict .

Sin embargo, actualmente se están realizando estudios para demostrar si la restricción calórica a valores inferiores a los normales tiene efectos beneficiosos, y aunque están mostrando indicios positivos en primates no humanos [ 15 ] [ 16 ] todavía no es seguro si la restricción calórica tiene un efecto positivo en la longevidad de los humanos y otros primates. [ 15 ] [ 16 ] La restricción calórica puede considerarse como el logro del equilibrio energético con una ingesta y un gasto menores, y, en este sentido, generalmente no es un desequilibrio energético, excepto por un desequilibrio inicial donde la disminución del gasto aún no ha igualado la disminución de la ingesta.

Sociedad y cultura

Ha habido controversia sobre los mensajes de equilibrio energético que minimizan la ingesta de energía promovidos por grupos de la industria alimentaria. [ 17 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 Frayn KN (2013). «Capítulo 11: Balance energético y regulación del peso corporal» . Regulación metabólica: una perspectiva humana (3.ª  ed.). John Wiley & Sons. págs. 329–349 . ISBN  9781118685334Consultado el 9 de enero de 2017 .
  2. 1 2 Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). Sydor A, Brown RY (eds.). Neurofarmacología molecular: Fundamentos para la neurociencia clínica (2.ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill Medical. págs. 179, 262–263 . ISBN   9780071481274Las neuronas de orexina están reguladas por mediadores periféricos que transmiten información sobre el balance energético, como la glucosa, la leptina y la grelina. ... En consecuencia , la orexina desempeña un papel en la regulación de la homeostasis energética, la recompensa y, quizás de forma más general, en la emoción. ... La regulación del balance energético implica la coordinación precisa de la ingesta de alimentos y el gasto energético. Los experimentos realizados en las décadas de 1940 y 1950 demostraron que las lesiones del hipotálamo lateral (HL) reducían la ingesta de alimentos; por lo tanto, la función normal de esta área cerebral es estimular la alimentación y disminuir la utilización de energía. Por el contrario, las lesiones del hipotálamo medial, especialmente del núcleo ventromedial (NVM), pero también del PVN y del núcleo dorsomedial del hipotálamo (NDH), aumentaban la ingesta de alimentos; por lo tanto, la función normal de estas regiones es suprimir la alimentación y aumentar la utilización de energía. Sin embargo, el descubrimiento de las complejas redes de neuropéptidos y otros neurotransmisores que actúan en el hipotálamo y otras regiones cerebrales para regular la ingesta de alimentos y el gasto energético comenzó en serio en 1994 con la clonación del gen de la leptina (ob, de obesidad). De hecho, existe un interés explosivo en los mecanismos básicos de la alimentación, dada la magnitud epidémica de la obesidad en nuestra sociedad y el creciente número de trastornos alimentarios como la anorexia nerviosa y la bulimia. Lamentablemente, a pesar de los avances significativos en la neurobiología básica de la alimentación, nuestra comprensión de la etiología de estas afecciones y nuestra capacidad para intervenir clínicamente siguen siendo limitadas.  
  3. 1 2 Morton GJ, Meek TH, Schwartz MW (2014). "Neurobiología de la ingesta de alimentos en la salud y la enfermedad" . Nat . Rev. Neurosci . 15 (6): 367– 378. doi : 10.1038/nrn3745 . PMC 4076116. PMID 24840801. Sin embargo, en individuos normales, el peso corporal y el contenido de grasa corporal suelen ser bastante estables a lo largo del tiempo 2,3 debido a un proceso biológico denominado "homeostasis energética" que iguala la ingesta de energía con el gasto durante largos períodos de tiempo. El sistema de homeostasis energética comprende neuronas en el hipotálamo mediobasal y otras áreas del cerebro 4 que son parte de un neurocircuito que regula la ingesta de alimentos en respuesta a la entrada de señales humorales que circulan en concentraciones proporcionales al contenido de grasa corporal 4-6 . Un concepto emergente en la neurobiología de la ingesta de alimentos es la existencia de circuitos neuronales que normalmente se encuentran inhibidos, pero que, al activarse en respuesta a estímulos emergentes o estresantes, pueden alterar el control homeostático del equilibrio energético. Comprender cómo interactúan estos circuitos con el sistema de homeostasis energética es fundamental para entender el control de la ingesta de alimentos y puede influir en la patogénesis de trastornos en ambos extremos del espectro del peso corporal.   
  4. ↑ Farr OM, Li CS, Mantzoros CS (2016). "Regulación de la alimentación por el sistema nervioso central: Perspectivas desde imágenes del cerebro humano" . Metab . Clin. Exp . 65 (5): 699– 713. doi : 10.1016/j.metabol.2016.02.002 . PMC 4834455. PMID 27085777 .  
  5. 1 2 Kevin G. Murphy y Stephen R. Bloom (14 de diciembre de 2006). "Hormonas intestinales y la regulación de la homeostasis energética". Nature . 444 ( 7121): 854– 859. Bibcode : 2006Natur.444..854M . doi : 10.1038/nature05484 . PMID 17167473. S2CID 1120344 .  
  6. ↑ " Homeostasis energética corporal" . Appetite . 51 (3): 442– 445. 2008-11-09. doi : 10.1016/j.appet.2008.06.009 . ISSN 0195-6663 . PMC 2605663. PMID 18647629 .   
  7. ↑ David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de física, 9.ª edición, John Wiley & Sons, Inc., 2011, pág. 485
  8. ↑ Field JB (1989). "El ejercicio y el almacenamiento e ingesta deficientes de carbohidratos como causas de hipoglucemia". Endocrinol. Metab. Clin. North Am . 18 (1): 155– 161. doi : 10.1016/S0889-8529(18)30394-3 . PMID 2645124 . 
  9. ↑ Ziauddeen H, Alonso-Alonso M, Hill JO, Kelley M, Khan NA (2015). "Obesidad y la base neurocognitiva de la recompensa alimentaria y el control de la ingesta" . Adv Nutr . 6 (4): 474–86 . doi : 10.3945/an.115.008268 . PMC 4496739. PMID 26178031 .  
  10. ↑ Weingarten HP (1985). " Control de estímulos de la alimentación: implicaciones para una teoría bifactorial del hambre". Appetite . 6 (4): 387– 401. doi : 10.1016/S0195-6663(85)80006-4 . PMID 3911890. S2CID 21137202 .  
  11. ↑ Klok MD, Jakobsdottir S, Drent ML (enero de 2007). "El papel de la leptina y la grelina en la regulación de la ingesta de alimentos y el peso corporal en humanos: una revisión" . Obes Rev. 8 ( 1): 21– 34. doi : 10.1111/j.1467-789X.2006.00270.x . PMID 17212793. S2CID 24266123 .  
  12. ↑ Levitsky, DA; Sewall, A; Zhong, Y; Barre, L; Shoen, S; Agaronnik, N; LeClair, JL; Zhuo, W; Pacanowski, C (1 de febrero de 2019). "Cuantificar la imprecisión de la ingesta de energía en humanos para compensar los errores energéticos impuestos: un desafío para el control fisiológico de la ingesta de alimentos en humanos". Appetite . 133 : 337–343 . doi : 10.1016 /j.appet.2018.11.017 . PMID 30476522. S2CID 53712116 .  
  13. ↑ Harris, RB (diciembre de 1990). "El papel de la teoría del punto de ajuste en la regulación del peso corporal" . FASEB Journal . 4 (15): 3310–8 . doi : 10.1096/fasebj.4.15.2253845 . PMID 2253845. S2CID 21297643 .  
  14. ↑ Requerimientos energéticos humanos (Roma, 17-24 de octubre de 2001)
  15. 1 2 Anderson RM, Shanmuganayagam D, Weindruch R (2009). " Restricción calórica y envejecimiento: estudios en ratones y monos" . Toxicol Pathol . 37 (1): 47– 51. doi : 10.1177/0192623308329476 . PMC 3734859. PMID 19075044 .  
  16. 1 2 Rezzi S, Martin FP, Shanmuganayagam D, Colman RJ, Nicholson JK, Weindruch R (mayo de 2009). " Cambios metabólicos debidos a la restricción calórica a largo plazo revelados en primates no humanos" . Exp. Gerontol . 44 (5): 356– 62. doi : 10.1016/j.exger.2009.02.008 . PMC 2822382. PMID 19264119 .  
  17. ↑ O'Connor, Anahad (09-08-2015). "Coca-Cola financia a científicos que desvían la culpa de la obesidad de las malas dietas" . Well . Recuperado el 24-03-2018 .
  • Diagrama de regulación de las reservas de grasa y el hambre.
  • Calculadora de requerimientos energéticos diarios