La tasa metabólica basal (TMB) es la tasa de gasto energético por unidad de tiempo de los animales endotérmicos en reposo. Se informa en unidades de energía por unidad de tiempo que van desde vatios (joule/segundo) a ml O2/min o joule por hora por kg de masa corporal J/(h·kg). La medición adecuada requiere que se cumpla un estricto conjunto de criterios. Estos criterios incluyen estar en un estado de tranquilidad física y psicológica, en un ambiente térmicamente neutro y fuera del proceso de digestión.
En animales bradimetabólicos, como peces y reptiles, se utiliza el término equivalente tasa metabólica estándar (SMR). Sigue los mismos criterios que la TMB, pero requiere documentar la temperatura a la que se midió la tasa metabólica. Esto hace que la TMB sea una variante de la medición de la tasa metabólica estándar que excluye los datos de temperatura, una práctica que ha dado lugar a problemas para definir las tasas de metabolismo "estándar" para muchos mamíferos.
El metabolismo comprende los procesos que el cuerpo necesita para funcionar. La tasa metabólica basal es la cantidad de energía por unidad de tiempo que una persona necesita para mantener el funcionamiento del cuerpo en reposo. Algunos de esos procesos son la respiración, la circulación sanguínea, el control de la temperatura corporal, el crecimiento celular, la función cerebral y nerviosa y la contracción muscular. La tasa metabólica basal afecta la velocidad a la que una persona quema calorías y, en última instancia, si esa persona mantiene, gana o pierde peso. La tasa metabólica basal representa alrededor del 60 al 75% del gasto calórico diario de los individuos. Está influenciado por varios factores. La TMB generalmente disminuye entre un 1 y un 2% por década después de la edad 20, principalmente debido a la pérdida de masa libre de grasa, aunque la variabilidad entre individuos es alta.
Descripción miniaturadeimagen| Laboratorio de calorimetría indirecta con campana de dosel (técnica de dilución)|346x346px La generación de calor del cuerpo se conoce como termogénesis y se puede medir para determinar la cantidad de energía gastada. La TMB generalmente disminuye con la edad y con la disminución de la masa corporal magra (como puede ocurrir con el envejecimiento). El aumento de la masa muscular tiene el efecto de aumentar la TMB. El nivel de condición física aeróbica (resistencia), un producto del ejercicio cardiovascular, aunque anteriormente se pensaba que tenía un efecto sobre la TMB, se demostró en la década de 1990 que no se correlaciona con la TMB cuando se ajusta a la masa corporal libre de grasa. Pero el ejercicio anaeróbico aumenta el consumo de energía en reposo (ver "ejercicio aeróbico vs. anaeróbico"). Las enfermedades, los alimentos y bebidas consumidos anteriormente, la temperatura ambiental y los niveles de estrés pueden afectar el gasto energético general y la TMB.
La TMB se mide en circunstancias muy restrictivas cuando una persona está despierta. Una medición precisa de la TMB requiere que no se estimule el sistema nervioso simpático de la persona, una condición que requiere un descanso completo. Una medida más común, que utiliza criterios menos estrictos, es la tasa metabólica en reposo (RMR).
La TMB se puede medir mediante análisis de gases mediante calorimetría directa o indirecta, aunque se puede obtener una estimación aproximada a través de una ecuación que utilice la edad, el sexo, la altura y el peso. Los estudios del metabolismo energético que utilizan ambos métodos proporcionan evidencia convincente de la validez del cociente respiratorio (RQ), que mide la composición inherente y la utilización de carbohidratos, grasas y proteínas a medida que se convierten en unidades de sustrato energético que el cuerpo puede utilizar como energía.
Flexibilidad fenotípica La TMB es un rasgo flexible (se puede ajustar de manera reversible dentro de los individuos), por ejemplo, las temperaturas más bajas generalmente resultan en tasas metabólicas basales más altas tanto para las aves como para los roedores. Hay dos modelos para explicar cómo cambia la TMB en respuesta a la temperatura: el modelo de máximo variable (VMM) y el modelo de fracción variable (VFM). El VMM afirma que el metabolismo de la cumbre (o la tasa metabólica máxima en respuesta al frío) aumenta durante el invierno, y que el metabolismo sostenido (o la tasa metabólica que puede mantenerse indefinidamente) permanece como una fracción constante del primero. El VFM dice que el metabolismo de la cumbre no cambia, pero que el metabolismo sostenido es una fracción mayor del mismo. El VMM es compatible con mamíferos y, cuando se utilizan tasas de cuerpo entero, aves paseriformes. El VFM está respaldado en estudios de aves paseriformes utilizando tasas metabólicas específicas de masa (o tasas metabólicas por unidad de masa). Esta última medida ha sido criticada, afirmando que las tasas metabólicas específicas de masa son inconsistentes estacionalmente.
Además de ajustarse a la temperatura, la TMB también puede ajustarse antes de los ciclos de migración anual. El Calidris canutus (ssp. Islandica) aumenta su TMB en aproximadamente un 40% antes de migrar hacia el norte. Esto se debe a la enérgica demanda de vuelos de larga distancia. Es probable que el aumento se deba principalmente al aumento de la masa en los órganos relacionados con el vuelo. El destino final de los migrantes afecta su TMB: se encontró que las reinitas de rabadilla amarilla que migran hacia el norte tienen un TMB un 31% más alto que las que migran hacia el sur.
En los seres humanos, la TMB es directamente proporcional a la masa corporal magra de una persona. En otras palabras, cuanto más masa corporal magra tenga una persona, mayor será su TMB; pero la TMB también se ve afectada por enfermedades agudas y aumenta con afecciones como quemaduras, fracturas, infecciones, fiebres, etc. En las mujeres que menstrúan, la TMB varía en cierta medida con las fases de su ciclo menstrual. Debido al aumento de la progesterona, la TMB aumenta al comienzo de la fase lútea y permanece en su nivel más alto hasta que finaliza esta fase. Hay diferentes hallazgos en la investigación sobre cuánto aumento suele ocurrir. Una pequeña muestra, los primeros estudios, encontraron varias figuras, como; un 6% más de metabolismo postovulatorio del sueño,Bisdee JT. James WPT. Whole body calorimetry studies in the menstrual cycle. New York: Fourth International Conference on Obesity 1983;52(abstr). un 7% a 15% más de gasto en 24 horas después de la ovulación,Webb P. levels of energy exchange in women after ovulation. The Physiologist 1981;24:43(abstr) y un aumento y un aumento de la TMB en la fase lútea hasta en un 12%. Un estudio de la Sociedad Estadounidense de Nutrición Clínica encontró que un grupo experimental de mujeres voluntarias tuvo un aumento promedio del 11,5% en el gasto energético de 24 horas en las dos semanas posteriores a la ovulación, con un rango de 8% a 16%. Este grupo se midió mediante calorimetría simultánea directa e indirecta y tenía comidas diarias estandarizadas y un horario sedentario para evitar que el aumento fuera manipulado por cambios en la ingesta de alimentos o el nivel de actividad. Un estudio de 2011 realizado por el Instituto Mandya de Ciencias Médicas encontró que durante la fase folicular y el ciclo menstrual no hay una diferencia significativa en la TMB, sin embargo, las calorías quemadas por hora son significativamente más altas, hasta un 18%, durante la fase lútea. El aumento del estado de ansiedad (nivel de estrés) también aumentó temporalmente la TMB.
Fisiología El trabajo inicial de los científicos James Arthur Harris y Francis G. Benedict mostró que los valores aproximados de la TMB se pueden derivar utilizando el área de superficie corporal (calculada a partir de la altura y el peso), la edad y el sexo, junto con las medidas de oxígeno y dióxido de carbono tomadas de calorimetría. Los estudios también mostraron que al eliminar las diferencias de sexo que ocurren con la acumulación de tejido adiposo al expresar la tasa metabólica por unidad de masa corporal "libre de grasa" o magra, los valores entre sexos para el metabolismo basal son esencialmente los mismos. Los libros de texto de fisiología del ejercicio tienen tablas para mostrar la conversión de la altura y la superficie corporal en relación con el peso y los valores metabólicos basales.
El principal órgano responsable de regular el metabolismo es el hipotálamo. El hipotálamo se encuentra en el diencéfalo y forma el piso y parte de las paredes laterales del tercer ventrículo del cerebro. Las principales funciones del hipotálamo son:
Control e integración de actividades del sistema nervioso autónomo (SNA) El SNA regula la contracción del músculo liso y del músculo cardiaco, junto con las secreciones de muchos órganos endocrinos como la glándula tiroides (asociada con muchos trastornos metabólicos). A través del SNA, el hipotálamo es el principal regulador de las actividades viscerales, como la frecuencia cardíaca, el movimiento de los alimentos a través del tracto gastrointestinal y la contracción de la vejiga urinaria. Producción y regulación de sentimientos de rabia y agresión Regulación de la temperatura corporal Regulación de la ingesta alimentaria, a través de dos centros: El centro de alimentación o centro de hambre es el responsable de las sensaciones que provocan que busquemos alimento. Cuando se han recibido suficientes alimentos o sustratos y la leptina es alta, el centro de saciedad se estimula y envía impulsos que inhiben el centro de alimentación. Cuando no hay suficiente comida en el estómago y los niveles de grelina son altos, los receptores en el hipotálamo inician la sensación de hambre. El centro de la sed funciona de manera similar cuando ciertas células del hipotálamo son estimuladas por la presión osmótica creciente del líquido extracelular. Si se satisface la sed, la presión osmótica disminuye.
Todas estas funciones juntas forman un mecanismo de supervivencia que hace que mantengamos los procesos corporales que mide la TMB.
Fórmulas de estimación de la TMB Se han publicado varias ecuaciones para predecir la cantidad de calorías requeridas por los humanos desde principios del al . En cada una de las fórmulas siguientes:
P es la producción total de calor en reposo completo, m es masa (kg), h es la altura (cm), y a es la edad (años),
La ecuación original de Harris-Benedict
Históricamente, la fórmula más notable fue la ecuación de Harris-Benedict, que se publicó en 1919.
para los hombres, para mujeres,
La diferencia en la TMB para hombres y mujeres se debe principalmente a las diferencias en el peso corporal. Por ejemplo, una mujer de 55 años que pesa 130 libras (59 kg) y 5 pies 6 pulgadas (168 cm) de altura tendría una TMB de 1272 kcal por día.
La ecuación revisada de Harris-Benedict
En 1984, se revisaron las ecuaciones originales de Harris-Benedict utilizando nuevos datos. En comparación con el gasto real, se encontró que las ecuaciones revisadas eran más precisas.
para los hombres, para mujeres,
Fue la mejor ecuación de predicción hasta 1990, cuando Mifflin introdujo la ecuación:
La ecuación de Mifflin St Jeor
, donde s es +5 para los hombres y −161 para las mujeres.
Según esta fórmula, la mujer del ejemplo anterior tiene una TMB de 1204 kcal por día. Durante los últimos 100 años, los estilos de vida han cambiado y Frankenfield mostró que es aproximadamente un 5% más preciso.
Estas fórmulas se basan en el peso corporal, que no tiene en cuenta la diferencia en la actividad metabólica entre la masa corporal magra y la grasa corporal. Existen otras fórmulas que tienen en cuenta la masa corporal magra, dos de las cuales son la fórmula de Katch-McArdle y la fórmula de Cunningham.
La fórmula de Katch-McArdle (gasto energético diario en reposo)