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bisogni energetici

Il bisogno energetico di un individuo è stabilito considerando un dispendio basale al quale si aggiunge successivamente l'effetto termico degli alimenti, il costo della termoregolazione, il costo delle attività fisiche ed il costo energetico delle emozioni. Gli scambi energetici di un organismo vivente rispettano le leggi termodinamiche, in particolare: il principio di conservazione dell'energia ed il principio del disordine crescente.
IL PRINCIPIO DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA giustifica il bilancio dell'energia. Ogni organismo vivente scambia incessantemente la sua energia con l'ambiente esterno.  Quando si ritrova, dopo una parentesi di tempo, in un o stato identico al suo stato iniziale, quanto al suo contenuto di energia, la quantità ricevuta è pari alla quantità spesa. La somma matematica dei suoi scambi energetici è nulla: entrate energetiche = spese energetiche.
PRINCIPIO DI ENTROPIA o di disordine crescente. L'organismo è caratterizzato dall'eterogeneità; spontaneamente, le concentrazioni hanno la tendenza ad eguagliarsi e le strutture complesse a distruggersi. Per conservare le sue strutture un organismo consuma una energia ordinata, definita energia chimica degli alimenti e la trasforma in energia disordinata, calore disperso, ottenendo dal passaggio una certa quantità di ordine. Il bisogno di energia non è quindi un bisogno di calore; al contrario, il calore è una perdita metabolica obbligatoria. In una  camera completamente chiusa, che non scambia energia con l'esterno e che contiene in una biosfera alcune piante clorofilliane, degli animali etc. Dopo un periodo di tempo piuttosto lungo la quantità di energia contenuta resterà invariata (principio di conservazione dell'energia), la vita sarà scomparsa. Tutte le forme di energia saranno state trasformate in calore uniforme. La conoscenza delle vie metaboliche non è necessaria per stabilire il bilancio di energia. Diversamente, per valutare un bisogno energetico, è indispensabile conoscere le vie metaboliche, infatti la loro capacità a mantenere la quantità di ordine, diverso da una via metabolica all'altra, determina perdite di calore e quindi il bisogno energetico.
GLI ALIMENTI ingeriti contengono energia chimica, una parte di essa passa dall'organismo alle escrezioni (feci e urine). La differenza rappresenta la quantità netta di energia chimica apportata all'organismo dalle sostanze introdotte. L'energia è quindi trasportata fino alle cellule per essere metabolizzata. Ad esempio i mitocondri, trasportano l'energia dei nutrienti sui legami ricchi di energia dell'adenosintrifosfato. Questa reazione della fosforilazione ossidativa (metabolismo aerobico) ha un eccellente rendimento. Il bilancio di energia della reazione dipende unicamente dallo stato finale e iniziale e non dal percorso seguito. Infatti, la parte di energia ordinata trasformata in energia residua, il calore, è stata modesta; quindi la perdita di ordine è stata decisamente limitata. La misura del dispendio di energia è una misura del dispendio globale e può essere effettuata sia con la calorimetria indiretta alimentare, sia indiretta respiratoria. Si chiama per definizione metabolismo basale il consumo di ossigeno espresso in l - O2, oppure in calorie per metri quadrati di superficie corporea e per un ora di vita di un soggetto: a digiuno da 12 h  e a digiuno proteico da 18 h - posto in un ambiente naturale corrispondente alla temperatura di neutralità termica  - sdraiato o accomodato confortevolmente a riposo muscolare da almeno mezz'ora - in calma emozionale. I risultati sono espressi per superficie corporea per due ragioni, una teorica e l'altra pratica:
Teorica: i consumi di ossigeno hanno la grandezza di un volume per unità di tempo. Il volume ha una dimensione al cubo, terza potenza di una lunghezza. Se si ammette che il tempo è lineare, si ottiene: l 3/t = l 3/l = l 2. Un parametro avente la dimensione di una superficie.
Pratica: poichè si esprimono per unità di superficie i dispendi basa di tutti i mammiferi, dal topo all'elefante, si ottiene un ordine di grandezza di 40 Kcal/h/m quadrati. Si noti che quando si riscalda un eterotermo, come il boa costrictor a 37° C, si ottiene un valore praticamente identico.
La spesa per il mantenimento, o dispendio di base, è definita come la proiezione a 24 h del valore del metabolismo di base di un soggetto dato. Vi sono differenze sostanziali in base all'età ed al sesso di un soggetto. Ad esempio, per un uomo di 20 anni 49 kcal/h/metro quadrato e per una donna di 70 anni 30  kcal/h/metro quadrato. Alcuni testi riportano 24 kcal per kg di peso corporeo quale approssimazione indispensabile quando si pone l'impossibilità di stabilire i metri quadrati di superficie di un individuo. Esempio con uomo di 24 anni, superficie 1,75 metri quadrati,70 kg.
Con la superficie: 40 x 1,75 x 24 (ore di una giornata) = 1.680 calorie.
Con il peso: 24 x 70 kg di peso = 1.680 calorie.
Un kg di massa muscolare ha un peso decisamente superiore di un kg di massa lipidica. Per questo motivo i soggetti in sovrappeso dovranno considerare, per il calcolo approssimato mediante il peso e non la superficie, il peso al netto del sovrappeso. I Personal Trainer esperti, che offrono consulenza per perdere peso, riescono, attraverso l'utilizzo del plicometro, a limitare l'approssimazione ai minimi termini.
CALORE extra postprandiale (CEPP). Si definisce calore extra postprandiale, o azone dinamica specifica degli alimenti ADS, l'innalzamento del dispendio energetico a seguito dell'ingestione di un pasto, con tutte le altre condizioni a livello basale. Il calore extra postprandiale: non è dovuto al lavoro della digestione, è condizionato dalla natura degli alimenti e dipende dalla quantità di cibo ingerita. Non si verifica con l'ingestione di quantità, anche importanti, di alimenti privi di valore nutritivo, come la cellulosa. Compare principalmente nel fegato. Il valore del CEPP è del 30% per le proteine (un apporto di 200 calorie proteiche provoca un aumento del dispendio energetico di 60 calorie) e compare principalmente nella ossidazione degli aminoacidi. Per i glucidi e lipidi il valore è circa del 6/8%.
CONSUMO PER LA TERMOREGOLAZIONE. La termoregolazione comprende tutte le funzioni che regolano la produzione ed il trasporto del calore, in base alle condizioni termiche dell'ambiente, consentendo alla temperatura centrale, (37° C - equilibrio tra termogenesi e termolisi), di rimanere costante. La termoregolazione chimica è l'adattamento della produzione di calore alle condizioni termiche dell'ambiente, funziona solo provocando un aumento del consumo di ossigeno, può aumentare in condizioni di freddo ma non può diminuire in condizioni di caldo, per questo motivo i bambini neonati, che non hanno la possibilità di sudare adeguatamente e possiedono ampie capacità metaboliche, temono principalmente l'ipertermia, piuttosto che l'ipotermia. L'efficacia della termoregolazione chimica dipende dalla razza, è particolarmente efficace per le specie delle zone fredde e poco efficace nelle specie di zone calde. L'uomo è un animale prevalentemente tropicale, perchè non possiede, come altre specie, una termogenesi veloce al freddo. L'uomo può rabbrividire, in questo modo produce calore per mezzo delle contrazioni muscolari asincrone che non provocano alcuno spostamento. La termoregolazione fisica  è la regolazione del trasporto di calore dall'interno dell'organismo alla superficie e dalla superficie all'ambiente esterno. Interno a temperatura sempre costante e sede della termogenesi, superficie a temperatura esterna, sede della termolisi. Un corpo nudo esposto al freddo avrà la pelle fredda ed il centro dell'organismo sempre a temperatura costante. 
GLI SCAMBI TERMICI tra superficie e ambiente esterno (produzione di frigorie). Alla superficie dell'organismo, gli scambi termici avvengono per conduzione, convezione, irraggiamento e vaporizzazione. Le prime tre dipendono unicamente dalle condizioni esterne: temperatura, ambiente, correnti d'aria e colori dell'ambiente, come il microclima creato dagli abiti. La vaporizzazione è un parametro fisiologico regolato diversamente. La vaporizzazione dell'acqua dai polmoni è indipendente dai bisogni di termoregolazione. Dipende dalla portata respiratoria e dal tenore in vapore acqueo dell'aria respirata. La vaporizzazione sulla superficie della pelle è regolata. La somma delle vaporizzazioni respiratorie e cutanee produce 0,58 frigorie, cioè assorbe 0,58 calorie per ogni grammo d'acqua. Il fenomeno della dispersione di calore non è dipendente dalla temperatura dell'ambiente esterno, ed è il solo meccanismo efficace quando questa supera i 37° C. E' un meccanismo tanto meno efficace quando l'aria è satura in vapore acqueo, perchè una parte dell'acqua eliminata non evapora e rimane allo stato di sudore.

LA REGOLAZIONE NERVOSA DELLA TERMOREGOLAZIONE Il comando nervoso della termoregolazione comprende:
I termorecettori cutanei. Alcuni sensibili al freddo e altri al caldo. In caso di neutralità termica, zona di comfort termico, nessuna attività prevale sull'altra.
Le Vie afferenti. Sopprimono tutte le regolazioni, raggiungono l'encefalo.
I centri. L'ipotalamo riceve le vie afferenti ed è sensibile alle variaziondi di temperatura centrale: freddo nella parte posteriore, caldo nella parte anteriore.
Le vie efferenti. Il sistema simpatico stimola la termoregolazione e deprime la vasocostrizione; le vie extrapiramidali avviano il brivido termico.

IL CONSUMO ENERGETICO DEL LAVORO MUSCOLARE
La biomeccanica insegna che Il lavoro è il prodotto della forza per lo spostamento (kg/m) e che la potenza si difinisce come il lavoro per unità di tempo (lavoro : tempo). Il rendimento è il rapporto:

quantità di energia corrispondente al lavoro fisico x 100
quantità di energia spesa

Il rendimento del lavoro di un organismo vivente è compreso tra 0 e il 25%. E' nullo durante le contrazioni isometriche. Il valore del 25% corrisponde a uno sforzo moderato per un soggetto allenato e nelle migliori condizioni. Ad esempio per un lavoro muscolare di 35 calorie/h, si ottiene:
70 calorie/h (consumo di base)
35 calorie/h di lavoro muscolare che costa 140 calorie (25% x 4 per ottenere il 100%)
totale 210 calorie/h

IL CONSUMO ENERGETICO CHE CORRISPONDE AD UN LAVORO MUSCOLARE E' LA SOMMA DEL LAVORO MECCANICO E DEL CALORE PERDUTO.

Il costo calorico dello sforzo. La quantità della spesa calorica è sensibilmente modificata da tre fattori. per gli sforzi di debole intensità, il carattere dell'individuo gioca molto ,  a seconda che sia calmo o nervoso; per gli sforzi di grande intensità, è meno il carattere e più l'allenamento dell'atleta che condiziona il costo calorico (l'abitudine ad un allenamento diminuisce il consumo calorico). Per un soggetto che segue una dieta particolarmente restrittiva  il consumo calorico è maggiore.

IL CONSUMO DI ENERGIA LEGATO ALL'EMOZIONE
L'emozione altera ampiamente il consumo energetico e può raddoppiare il consumo di ossigeno per un soggetto nelle condizioni basali. I consumi legati alle emozioni non possono essere valutati, tuttavia è noto che la stessa dieta in soggetti cono simili condizioni fisiologiche può produrre un aumento di peso o una perdita di peso, in relazione allo stato emozionale dell'individuo (le persone particolarmente nervose, che spendono molte energie per tentare di arginare i propri conflitti intrapsichici, difficilmente aumentano di peso). I consumi legati alle emozioni non possono essere valutati.
Per un adulto in condizioni confortevoli di riscaldamento, di trasporto e di attività, l'apporto varia mediamente da 2.000 a 2.500 calorie. E' dimostrato che quando si riduce l'apporto energetico alimenare di un soggetto, il consumo globale di energia diminuisce, passando, in poche settimane dal valore standard ad un valore più basso corrispondente al livello della razione prescritta. Nello stesso modo, se aumenta il tenore energetico alimentare, il soggetto aumenterà il suo dispendio globale. Questo dimostra per quale motivo diete particolarmente restrittive e sbilanciate (carne e acqua, dieta proteica, pochi carboidrati, etc.) debilitano l'organismo, riducono il patrimonio proteico, e limitano il dimagrimento. Infine le attività professionali e sociali della vita cittadina costano in energia poco più della sopravvivenza in posizione seduta e a riposo. Ne consegue che le palestre di fitness hanno un vero e tangibile valore in termini di salute per la collettività. www.body-shop.it

Cosimo Aruta