Coeficientul respirator este un parametru foarte util pentru evaluarea amestecului metabolic utilizat în repaus sau în timpul unui exercițiu fizic. Datorită diferențelor chimice care le caracterizează, metabolizarea completă a grăsimilor, a proteinelor și a carbohidraților necesită cantități diferite de oxigen. În consecință, tipul de substrat de energie oxidat va afecta, de asemenea, cantitatea de dioxid de carbon produsă.
QR = CO 2 produs / O 2 consumat
Având în vedere că fiecare macronutrient are un QR specific, prin evaluarea acestui parametru este posibilă urmărirea amestecului de nutrienți metabolizat în repaus sau în timpul unei anumite activități de lucru.
Coeficientul respirator al carbohidraților
Formula moleculară generică a unui carbohidrat este Cn (H20) n. Rezultă că într-o moleculă de glucagon proporția dintre numărul de atomi de hidrogen și cea a oxigenului este fixată la 2: 1. Pentru a oxida o hexoză generică (carbohidrat cu șase atomi de carbon, cum ar fi glucoza), vor fi necesare șase molecule de oxigen, formarea a 6 molecule de dioxid de carbon (C 6 H 12 0 6 + 60 2 → 6 H 2 O + 6 CO 2 ) .
Coeficientul respirator al carbohidraților va fi, prin urmare, egal cu: 6CO2 / 6O2 = 1, 00
Coeficientul respirator al lipidelor
Lipidele se diferențiază de carbohidrați de conținutul de oxigen mai mic proporțional cu numărul de atomi de hidrogen. Ca urmare, oxidarea lor necesită o cantitate mai mare de oxigen.
Luând acid palmitic ca un exemplu, constatăm că în timpul oxidării sale se formează 16 molecule de dioxid de carbon și apă pentru 23 de molecule de oxigen consumate. C16H32O2 + 23O2 → 16C02 + 16H2O
Astfel, coeficientul respirator va fi egal cu: 16 CO 2/23 OR 2 = 0, 696
În mod normal, se atribuie lipidelor un coeficient respirator egal cu 0, 7, având în vedere că această valoare variază de la 0, 69 la 0, 73 în raport cu lungimea lanțului carbonic care caracterizează acidul gras.
Coeficientul respirator al proteinelor
Principala diferență care distinge proteinele de grăsimi și carbohidrați este prezența atomilor de azot. Din cauza acestei diferențe chimice, moleculele de proteine urmează o cale metabolică particulară. Ficatul trebuie mai întâi să elimine azotul printr-un proces numit deaminare. Numai în acest punct, partea rămasă a moleculei de aminoacizi (numită cetoacid) se poate oxida până la dioxid de carbon și apă.
Ca lipide, cetoacidele sunt, de asemenea, relativ scăzute de oxigen. Oxidarea lor va duce, prin urmare, la formarea de dioxid de carbon mai puțin decât oxigenul consumat.
Albuminul, cea mai abundentă proteină din plasmă, se oxidează conform următoarei reacții:
C 72 H 112 N 2O 22 S + 77O 2 → 63 CO 2 + 38 H 2 O + SO 3 + 9 CO (NH 2 ) 2
Astfel, coeficientul respirator va fi egal cu: 63 CO 2/77 OR 2 = 0, 818
QR al proteinelor este fix, prin convenție, la 0, 82 .
Semnificația coeficientului respirator
Pentru a satisface cerințele energetice ale organismului, fiecare dintre noi utilizează diferite amestecuri metabolice în raport cu efortul fizic. Cu cât este mai intensă aceasta, cu atât va fi mai mare procentul de glucoză oxidat. O bună parte din energia produsă în repaus derivă în schimb din metabolizarea acizilor grași. Din acest motiv, este rezonabil să se aștepte un coeficient respirator de aproape 0.7 în repaus și mai mult în timpul exercițiilor intense.
Efectuarea activităților, de la exerciții de odihnă absolută la exerciții fizice aerobe, este de 0, 82 ± 4%. Aceste date, obținute experimental, atestă oxidarea de către organism a unui amestec format din 60% grăsimi și 40% carbohidrați (în condiții de repaus sau activitate fizică moderată rolul energetic al proteinelor este neglijabil, prin urmare, vorbim despre un coeficient respirator non-proteic).
Pentru fiecare valoare QR corespunde unui echivalent caloric de oxigen care reprezintă numărul de calorii eliberat pe litru de O2. Datorită acestor date este posibil să se urmărească cu mare precizie cheltuielile energetice ale unei activități de lucru. Noi presupunem că în timpul unui exercițiu aerobic moderat, coeficientul respirator, măsurat prin analiza gazului, este egal cu 0, 86; prin consultarea unui tabel specific se obtine ca echivalentul energetic pe litru de oxigen consumat este de 4.875 kcal. În acest moment, pentru a descoperi cheltuielile energetice ale exercițiului, va fi suficient să multiplicați litri de oxigen consumat de 4875.
În timpul efortului fizic intens, situația se schimbă radical, iar coeficientul respirator suferă schimbări mari. Datorită producției masive de acid lactic, sunt activate numeroase mecanisme metabolice auxiliare, cum ar fi sisteme tampon și hiperventilație. În ambele cazuri există o creștere a eliminării CO2, independent de oxidarea substraturilor energetice. Prin creșterea numărului de date din numărul de numerotare (CO2) și menținerea constantă a numitorului (O2), coeficientul respirator suferă un val de creștere care atinge valori mai mari decât unitatea.
În timpul recuperării după o activitate intensă, când o parte din dioxidul de carbon este utilizată pentru a reforma rezervele de bicarbonat, coeficientul respirator coboară sub valoarea limită 0, 70.
Prin urmare, este clar că în aceste situații, coeficientul respirator nu reflectă exact ceea ce se întâmplă la nivel celular în timpul oxidării substraturilor energetice. În aceste cazuri, fiziologii respiratori preferă să vorbească despre coeficientul respirator extern sau raportul schimburilor respiratorii (R).
