El metabolismo basal es la cantidad de energía que necesita nuestro cuerpo para realizar sus funciones básicas mientras está en reposo. El conocimiento del metabolismo basal es importante para comprender el gasto energético diario de una persona y puede ser útil en varios campos, como la nutrición, el entrenamiento, la medicina y para objetivos como el rendimiento deportivo, la ganancia de masa musculas o la pérdida de peso entre otros. En el presente post exploraremos los métodos para su medición y veremos un caso práctico de medición con calorimetría directa en laboratorio paso a paso (analizador de gases).

Calcular el metabolismo basal. Calculadora predictiva

La fórmula de la calculadora pertenece a la ecuación predictiva de Mifflin MD y colaboradores.

Mifflin MD, St Jeor ST, Hill LA, Scott BJ, Daugherty SA, Koh YO. A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals. Am J Clin Nutr. 1990 Feb;51(2):241-7. doi: 10.1093/ajcn/51.2.241. PMID: 2305711.

Introducción

El metabolismo basal es la cantidad de energía que necesita nuestro cuerpo para realizar sus funciones básicas mientras está en reposo. Estas funciones incluyen las funciones del sistema respiratorio, cardiovascular, la regulación de la temperatura corporal, la síntesis orgánica, y el funcionamiento de los órganos internos. El conocimiento del metabolismo basal es importante para comprender el gasto energético diario de una persona y puede ser útil en varios campos, como la nutrición, el entrenamiento, la medicina y para objetivos como el rendimiento deportivo, la ganancia de masa musculas o la pérdida de peso entre otros.

Existen diferentes métodos para medir el metabolismo basal. A continuación, describiré los más comunes:

1. Calorimetría indirecta: Este método es considerado el estándar de oro (gold estándar) para medir el metabolismo basal. Se basa en la medición de la cantidad de oxígeno que se consume y la cantidad de dióxido de carbono que se produce durante el proceso de respiración. Estos gases se miden en una cámara especializada llamada calorímetro. Puedes leer más sobre ello en otro artículo que escribí sobre el analizador de gases. Con esta información, se puede calcular la tasa metabólica en reposo (TMR), que es la cantidad de energía que el organismo humano de ese individuo requiere en un estado de reposo completo para cumplir con sus funciones básicas. 

2. Fórmulas predictivas: En lugar de realizar mediciones directas, estas fórmulas utilizan variables como el peso, la altura, la edad y el género para estimar el metabolismo basal. La fórmula más comúnmente utilizada es la fórmula de Harris-Benedict, que se basa en estas variables para calcular el metabolismo basal. Sin embargo, es importante tener en cuenta que estas fórmulas pueden tener limitaciones y no ser tan precisas como la calorimetría indirecta.

• Para hombres: Metabolismo Basal = 66,5 + (13,75 × peso en kg) + (5 × altura en cm) - (6,75 × edad en años)
• Para mujeres: Metabolismo Basal = 655,1 + (9,56 × peso en kg) + (1,85 × altura en cm) - (4,68 × edad en años)

Harris JA, Benedict FG. A Biometric Study of Human Basal Metabolism. Proc Natl Acad Sci U S A. 1918 Dec;4(12):370-3. doi: 10.1073/pnas.4.12.370. PMID: 16576330; PMCID: PMC1091498.

3. Dispositivos portátiles: En los últimos años, han surgido dispositivos portátiles que se utilizan para medir el metabolismo basal. Estos dispositivos suelen basarse en la tecnología de calorimetría indirecta y se usan en la muñeca o en la parte superior del cuerpo. Este es caso de multitud de relojes de control de actividad o bandas de frecuencia cardiaca con funciones extras integradas. Registran la actividad física, el ritmo cardíaco y otros datos para calcular el gasto energético total, incluido el metabolismo basal. Aunque pueden proporcionar estimaciones útiles, también pueden tener cierta variabilidad y no ser tan precisos como los métodos más especializados.

En la siguiente tabla podemos observar un estudio que realizaron con 7 deportistas femeninas de judo en el que comparaban diferentes ecuaciones predictivas con el gold estándar (analizador de gases). Os lo dejo por aquí para que podáis observar las diferencias. 

SD= desviación estándar

CV: coeficiente de variación

P: Nos indica si hay diferencias significativas entra las comparaciones.

Ambas tablas son el artículo de Marques, LR y colaboradores.

Marques LR. Basal metabolic rate for high-performance female karate athletes. Nutr Hosp. 2021 Jun 10;38(3):563-567. English. doi: 10.20960/nh.03390. PMID: 33749302.

Además de la ecuación de Harris, podemos encontrar otras ecuaciones. En 2005 Oxford realizó una investigación donde juntó la grandiosa cuantía de 10552 metabolismos basales de perfiles dispares para desarrollar ecuaciones predictivas por rangos de edad.

A continuación, os dejo la tabla de la magnífica investigación. En la ecuación simplemente hay que poner W=peso y H=altura

Henry CJ. Basal metabolic rate studies in humans: measurement and development of new equations. Public Health Nutr. 2005 Oct;8(7A):1133-52. doi: 10.1079/phn2005801. PMID: 16277825.

Por otro lado, en la siguiente imagen observamos de manera muy sencilla el gasto energético que tienen diferentes sistemas del organismo durante un día tanto para hombres como para mujeres. Con ello nos podemos hacer una idea de su consumo en estado de reposo.

Tal y como vemos el sistema cardiovascular junto con el renal, son los que más energía consumen por kg de peso. Pero si nos vamos a la columna de la derecha que es el total, atendiendo al peso real de cada órgano, los que más consumen energía son el cerebro y la muscular en el caso de los chicos y cerebro y sistema hepático (hígado) en mujeres.

De tal modo, una vez más vemos la gran importancia de tener una elevada masa muscular para incrementar el gasto energético. 

La imagen es de la investigación de Heymsfield, SB y colaboradores.

Heymsfield SB, Smith B, Dahle J, Kennedy S, Fearnbach N, Thomas DM, Bosy-Westphal A,  Müller MJ. Resting Energy Expenditure: From Cellular to Whole-Body Level, a Mechanistic  Historical Perspective. Obesity (Silver Spring). 2021 Mar;29(3):500-511. doi: 10.1002/oby.23090.  PMID: 33624441.

¿Cómo aumentar el metabolismo basal?

Metabolismo basal por calorimetría indirecta (gold standard)

La calorimetría indirecta es considerada el método de referencia o estándar de oro para medir el metabolismo basal. Este método se basa en la medición de la cantidad de oxígeno consumido (VO2) y la cantidad de dióxido de carbono producido (VCO2) durante la respiración. Estos gases reflejan la cantidad de energía que se está utilizando en el cuerpo, ya que el metabolismo celular requiere oxígeno para producir energía y produce dióxido de carbono como producto de desecho.

Todo el oxígeno que el cuerpo utiliza se emplea para producir energía de manera oxidativa. Con ello somos capaces de determinar la energía que está empleando por esta ruta energética.

Para llevar a cabo la calorimetría indirecta, se utiliza un dispositivo llamado calorímetro (analizadores de gases). Hay diferentes tipos de calorímetros, pero todos están diseñados para medir con precisión las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en el aire respirado, lo que permite determinar la tasa metabólica basal (TMB) de una persona.

Procedimiento para medir el metabolismo basal por calorimetría indirecta (analizador de gases)

Pautas para la medición del metabolismo basal utilizando la calorimetría indirecta:

-Después de despertarse por la mañana

-10-12 horas desde la última comida

-Estar bien hidratado

-Después de haber ido al baño

-48h después del último entrenamiento

-No se puede dormir uno durante la prueba

-Habitación con una luz tenue pero no a oscuras

-Tiene que haber silencio abosluto

-Temperatura agradable. Ambiente termoneutral a 21-25 grados

-El sujeto no puede tener frio ni calor

-Mínimo realizar una medición de 30 minutos

-En posición decúbito supino (tumbado boca arriba)

-El sujeto no puede tener problemas emocionales ni estar estresado

El individuo se tiene que encontrar en un estado de reposo completo, en una habitación tranquila y a una temperatura termoneutral. El sujeto se coloca la mascarilla del analizador de gases junto con la turbina conectada al calorímetro, a través de la cual se registra el aire inspirado y espirado.

Durante la medición, se recopilan datos sobre la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en el aire respirado. Estos datos se utilizan para calcular el VO2 y el VCO2. El VO2 se expresa en mililitros de oxígeno consumido por minuto (ml/min), y el VCO2 se expresa en mililitros de dióxido de carbono producido por minuto (ml/min).

Una vez obtenidos estos valores, se puede calcular el metabolismo basal utilizando la ecuación de Brouwer, E que establece una serie de ecuaciones estequiométricas para el cálculo del gasto energético, oxidación de grasas y oxidación de carbohidratos. 

Brouwer ER. On simple formulae for calculating the heat expenditure and the quantities of carbohydrate and fat oxidized in metabolism of men and animals, from gaseous exchange (Oxygen intake and carbonic acid output)  and urine-N. Acta Physiol Pharmacol Neerl. 1957;6:795-802. PMID: 13487422.

Una vez que se ha calculado el metabolismo basal, se obtiene la cantidad de calorías que el cuerpo quema en reposo completo. Esta información es valiosa porque ayuda a determinar las necesidades calóricas individuales y puede ser utilizada en el diseño de dietas, planes de pérdida de peso o programas de ejercicio.

La calorimetría indirecta no solo se utiliza para medir el metabolismo basal, sino también para evaluar el gasto energético total en diferentes actividades, como el ejercicio físico. Al comparar el VO2 y el VCO2 durante el ejercicio con los valores en reposo, es posible determinar la cantidad adicional de energía que se está utilizando durante la actividad física. Esto permite calcular el gasto energético total, que incluye tanto el metabolismo basal como el gasto energético asociado con la actividad física.

La calorimetría indirecta tiene varias ventajas. Es un método preciso y confiable para medir el metabolismo basal y el gasto energético, ya que se basa en principios fisiológicos fundamentales. Además, permite obtener información individualizada, teniendo en cuenta las características únicas de cada persona, como su edad, peso, altura y composición corporal.

Sin embargo, la calorimetría indirecta también tiene algunas limitaciones. Requiere equipos especializados y personal capacitado para realizar las mediciones adecuadamente. Además, existen factores que pueden influir en la precisión de los resultados, como la calidad del aire respirado, la presencia de enfermedades respiratorias o metabólicas, y la variabilidad individual en el metabolismo.

Caso práctico de medición de metabolismo basal por calorimetría indirecta

A continuación, veremos un caso práctico donde os explico paso a paso con un caso real la medición del metabolismo basal con calorimetría indirecta (analizador de gases).

Para ello se deben cumplir todas las pautas marcadas y vistas anteriormente.

Una vez calibrado el equipo correctamente pasamos a realizar la medición tumbado boca arriba (decúbito supino).

En este caso he de decir que había entrenado el día anterior y que había bastante ruido en el laboratorio alterando los datos obtenidos. Además, realicé una medición de 10 minutos (suficiente para mostrar de manera práctica la medición). Si hubiera querido acercarme a medir mi metabolismo basal real habría tenido que cumplir con todas y cada uno de los puntos de la lista.

Una vez realizada la medición pasamos a extraer los datos y a limpiarlos un poco. A la derecha he introducido las ecuaciones de Brouwer para calcular el gasto energético, oxidación de grasas y oxidación de carbohidratos. Los mets directamente he dividido el consumo de oxígeno en ml entre 3.5 que es el equivalente a 1 met.

Tal y como podéis observar he hecho unos cálculos a la derecha-abajo. Estos cálculos son simplemente el promedio del minuto 2 al 8 aproximadamente (eliminando el ruido de los dos primeros y dos últimos minutos). Una vez realizado el promedio nos da la información de g/min o kcal/min. Por lo tanto, lo multiplicamos por 60 para saber el consumo en una hora tanto para carbohidratos, como para grasas como para el gasto energético. Y finalmente en el tercer dato de la fila vemos el valor de una hora multiplicado por 24 para conocer los resultados durante un día entero para esas variables. 

En mi caso esto son los resultados obtenidos:

Referencias bibliográficas

-Mifflin MD, St Jeor ST, Hill LA, Scott BJ, Daugherty SA, Koh YO. A new predictive equation for resting energy expenditure in healthy individuals. Am J Clin Nutr. 1990 Feb;51(2):241-7. doi: 10.1093/ajcn/51.2.241. PMID: 2305711.

- Harris JA, Benedict FG. A Biometric Study of Human Basal Metabolism. Proc Natl Acad Sci U S A. 1918 Dec;4(12):370-3. doi: 10.1073/pnas.4.12.370. PMID: 16576330; PMCID: PMC1091498.

- Marques LR. Basal metabolic rate for high-performance female karate athletes. Nutr Hosp. 2021 Jun 10;38(3):563-567. English. doi: 10.20960/nh.03390. PMID: 33749302.

- Henry CJ. Basal metabolic rate studies in humans: measurement and development of new equations. Public Health Nutr. 2005 Oct;8(7A):1133-52. doi: 10.1079/phn2005801. PMID: 16277825.

- Heymsfield SB, Smith B, Dahle J, Kennedy S, Fearnbach N, Thomas DM, Bosy-Westphal A,  Müller MJ. Resting Energy Expenditure: From Cellular to Whole-Body Level, a Mechanistic  Historical Perspective. Obesity (Silver Spring). 2021 Mar;29(3):500-511. doi: 10.1002/oby.23090.  PMID: 33624441.

- BROUWER E. On simple formulae for calculating the heat expenditure and the quantities of carbohydrate and fat oxidized in metabolism of men and animals, from gaseous exchange (Oxygen intake and carbonic acid output) and urine-N. Acta Physiol Pharmacol Neerl. 1957;6:795-802. PMID: 13487422.