Organismul uman se bazeaza pe nutrientii obtinuti prin intermediul hranei pentru a supravietui. Pentru o functionare normala a organismului nutrientii din alimente trebuie consumati in cantitati optime. Necesarul energetic si de nutrienti al organismului variaza in functie de mai multe caracteristici individuale: varsta, sex, masa si compozitie corporala, nivel de activitate fizica, stare fiziologica (sarcina sau alaptare), dar si in functie de diferite stari patologice care intervin pe parcursul vietii.

Pentru a determina necesarul energetic al organismului uman trebuie sa intelegem mecanismele prin care organismul uman transforma alimentele in energia de care are nevoie pentru a functiona in limite normale. In organismul uman, toate procesele de transformare a energiei in nutrienti se desfasoara in cadrul metabolismului energetic.

Metabolismul este un cuvant care provine din grecescul „metabole” si inseamna schimbare. Metabolismul cuprinde toate transformarile prin reactii chimice care se produc la nivelul celulelor organismului uman si sunt esentiale pentru sustinerea vietii. Procesele metabolice sunt divizate in doua categorii: catabolice si anabolice. Prin catabolism se intelege totalitatea proceselor chimice mediate enzimatic care scindeaza materia organica (nutrieti sau alte substante organice) pentru a produce energie si pentru a elimina metabolitii reziduali. Anabolismul inseamna totalitatea reactiilor chimice din organism prin care se sintetizeaza molecule (de exemplu, sinteza proteinelor pentru formarea tesutului muscular) si care presupun consum de energie.

Metabolismul energetic cuprinde procesele de producere a energiei in organismul uman prin scindarea nutrientilor din alimente si depozitarea energiei neutilizate imediat pentru a fi folosita in perioadele de post alimentar sau restrictie calorica.

Metabolsimul energetic este direct influentat de balanta energetica dintre consumul si cheltuiala calorica a organismului. In momentul in care consumul caloric este mai mare decat nevoile organismului, vor creste depozitele energetice, iar daca consumul caloric este sub nevoile organismului se va mobiliza energia din depozite pentru a asigura balanta energetica celulara. Cheltuiala energetica a organismului este continua si constanta spre deosebire de consumul energetic care este discontinuu si poate varia considerabil de la o zi la alta. Prin mecanismele metabolice organismul reuseste sa previna impactul aportului caloric discontinuu si sa asigure un flux constant de energie catre celule. Atat timp cat consumul caloric este adaptat necesarului energetic si nu exista abateri majore, se va mentine masa corporala cu functionarea normala a metabolismului energetic.

Necesarul caloric al unei persoane este determinat pe baza a 4 componente:

• metabolismul bazal,
• termonegeneza (indusa de alimente si termoreglatorie),
• coeficientul de activitatea fizica,
• stresul patologic.

Metabolsimul bazal

Organismul uman are nevoie de minimum de energie necesar metabolismului bazal, reprezentat de functionarea proceselor vitale compatibile cu viata. Pentru majoritatea adultilor, metabolismul bazal reprezinta 60-75% din cheltuiala zilnica de energie a organismului. Pentru sportivii de performanta acest procent scade, deoarece activitatea fizica intensa are nevoie de o cheltuiala energetica mare, astfel necesarul caloric zilnic creste semnificativ fata de persoanele moderat active. De asemenea, in randul copiilor trebuie sa se ia in considerare si necesarul energetic pentru crestere, care va influenta semnificativ consumul energetic zilnic. In timpul sarcinii si alaptarii cresc nevoile energetice pentru a sustine dezvoltarea fatului sau alaptarea, independent de metabolismul bazal.

La adultii normali, fara stari fiziologice sau patologice deosebite si care desfasoara activitate fizica moderat  (aproximativ 30 min 5 zile pe saptamana), necesarul caloric pentru acoperirea metabolismului bazal este de:

• 1 kcal/ora/kg corp pentru barbati,
• 0.9 kcal/ora/kg corp pentru femei.

Metabolismul bazal nu se poate determina in practica clinica, doar in laborator, asa ca cel mai adesea se determina consumul energetic de repaus care este cu 5-15% mai mare decat metabolismul bazal.

Factorii care influenteaza metabolsimul bazal sunt:

• sexul,
• varsta,
• masa si compozitia corporala,
• statusul hormonal,
• conditiile mediului extern.

In zona temperata conditiile mediului extern nu au un impact semnificativ in metabolismul bazal.

In ceea ce priveste compozitia corporala, persoanele care au o masa musculara mai bine dezvoltata si un procent de masa grasa mai redus vor avea un metabolism bazal mai mare. Diferentele in compozitia corporala determina diferentele in metabolsimul bazal dintre sexe.  Barbatii au in mod genetic o masa musculara mai bine dezvoltata si un procent mai mic de masa grasa prin comparatie cu femeile, astfel metabolsimul bazal al barbatilor este cu 5-10% mai mare decat al femeilor.

Metabolismul bazal este mai mare in perioada cresterii, mai ales in primii doi ani de viata si la pubertate, iar apoi scade o data cu inaintarea in varsta datorita modificarii compozitiei corporale cu pierderea masei musculare.

Termogeneza

Termogeneza indusa de alimente are impact asupra necesarului energetic zilnic si poate fi cuantificata. Termogeneza termoreglatorie se pare ca nu poate fi cuantificata si nici nu are o influenta mare asupra nevoilor energetice decat in perioadele febrile sau in primele luni de viata. Este evident ca organismul are nevoie de un consum energetic mai mare pentru a se adapta intr-un climat foarte rece, dar acest efect este de scurta durata, iar in zilele noastre folosim incalzirea caselor si imbracamintea pentru a ne proteja de temperaturi extreme.

Termogeneza indusa de alimente sau efectul termic al alimentelor reprezinta cheltuielile de energie inregistrate in organism pentru digestia, absorbtia, transportul si metabolizarea nutritentilor din alimente. S-a cuantificat un consum energetic mediu prin termogeneza indusa de alimente egal cu 10% din necesarul caloric zilnic. Efectul termic al alimentelor este influentat de compozitia dietei. Proteinele si carbohidraii sunt nutrientii care necesita un consum energetic mai mare pentru a fi digerati si metabolizati, spre deosebire de lipide. In acelasi timp, lipidele se depoziteaza cel mai eficient, adica cu cel mai mic consum de energie pentru ca deja se gasesc sub forma potrivita de depozit (trigliceride).

Activitatea fizica

Activitatea fizica reprezinta cel mai variabil factor care influenteaza necesarul energetic. Chiar daca reprezinta doar 25-30% din necesarul energetic zilnic, este un factor foarte important care poate influenta masa corporala. Epidemia de obezitate din zilele noastre este in mare parte atribuita si stilului de viata sedentar cu care organismul nostru nu a fost obisnuit, acesta fiind conceput pentru a se misca cat mai mult pe durata unei zile (daca ne gandim la perioadele in care oamenii erau vanatori, culegatori sau desfasurau activitati agricole nemecanizate). Este mult mai sanatos pentru organism sa cheltuim prin activitatea fizica o parte din caloriile consumate zilnic in detrimentul restrictiei calorice. Restrictia calorica pe termen lung poate duce la scaderea metabolismului bazal prin mecanisme de adaptare si prin scaderea procentului de masa musculara.

Cheltuiala de energie prin activitate fizica se determina pe baza coeficientului PAL (pshisical activity level). In functie de acest coeficient, o persoana se poate incadra in una din cele 3 categorii: sedentara, moderat-activa sau foarte activa (activitate fizica viguroasa).

Coeficientul de activitate fizica (PAL) in functie de stilul de viata:

Categoria / Stil de viata	Coeficient PAL
Sedentar  (persoana care are o activitate statica, se deplaseaza cu autovechicule, nu desfasoara niciun fel de exercitii fizice organizate, desfasoara doar activitatile de intretinere: spalat, gatit, imbracat si miscarile usoare prin casa)	1.4-1.69
Moderat-activ (persoane care au o activitate profesionala putin mai solicitanta decat a celor sedentari, persoane care merg mult pe jos, urca frecvent scarile sau persoane care desfasoara un tip de activitate fizica organizata ~1 ora pe zi)	1.7-1.99
Foarte activ (persoane care au o activitate profesionala solicitanta fizic sau persoane care desfasoara activitate fizica intensa organizata mai mult de 2 ore pe zi, sportivi de performanta)	2-2.4

In afara acestor 3 categorii, se afla persoanele care sunt total sau partial imobilizate sau care desfasoara o activitate fizica extrema. Aceste conditii sunt insa de scurta durata si necestita adaptarea pentru scurt timp a nevoilor energetice. In cazul persoanelor imobilizate sau spitalizate care sunt restrictionate in desfasurarea activitatilor fizice de rutina, pentru estimarea necesarului energetic se va folosi PAL pentru sedentari. Un PAL mai mic de 1.21 nu este indicat a se folosi in calcul, avand in vedere ca acesti pacienti sunt supusi unui stres suplimentar cauzat de conditia patologica care poate creste nevoile energetice.

Stresul patologic

Necesarul energetic zilnic poate fi influentat de diverse stari patologice. Pentru un mare numar de boli, nu exista informatii stiintifice suficiente pentru a estima impactatul patologiei asupra necesarul energetic. Se apreciaza ca in cazul multor boli cronice, cheltuielile energetice scad in primul rand pe seama unui reduceri in activitatea fizica zilnica. Reducerea in necesarul caloric este sustinuta si e o scadere in masa corporala asociata cu diverse patologii care scad pofta de mancare fie prin mecanisme neurologice, fie prin efectele adverse ale medicatiei. In boli precum anorexia sau patologia maligna, necesarul energetic creste pentru a compensa pierderile in masa corporala si a mentine pacientul la o greutate cat mai aproape de cea normala.

In patologiile acute (accidentari, arsuri, infectii, interventii chirurgicale) metabolismul energetic de repaus poate creste cu 0-40% si in cazurile grave chiar cu 100%.  Aceasta crestere se observa pe un interval de la cateva ore pana la cateva zile sau saptamani, in functie de severitatea patologiei. De cele mai multe ori, pe durata acestor boli acute se produce o scadere a masei musculare ceea ce impune in perioada de recuperare, o scadere in metabolismul bazal fata de rata metabolica dinainte de incidentul clinic. Acesta aspect trebuie avut in vedere atunci cand se fac recomandari nutritionale pacientilor internati aflati in perioda de recuperare sau de ingrijire la domiciliu. Ajustarea necesarului caloric in functie de diferitele etape in evolutia unei boli acute contribuie la o vindecare mai eficienta si o revenire rapida la compozitia corporala dinainte de incident.

Calculul necesarului energetic zilnic

Pentru determinarea necesarului energetic zilnic, in practica se folosesc formule de calcul sau valorile de referinta stabilite de FAO/WHO/UNU (Organizatia Natiunilor Unite pentru Alimentatie si Agricultura/Organizatia Mondiala a Sanatatii/Universitatea Natiunilor Unite).

Una dintre cele mai utilizate formule de estimare a necesarului energetic zilnic este ecuatia Harris-Benedict care are cate o versiune penru fiecare sex. Ecuatia Harris-Benedict estimeaza metabolismul bazal in functie de masa corporala, inaltime si varsta. Pentru obtinerea necesarului energetic zilnic, rezultatul obtinut in urma acestei ecuatii trebuie inmultit cu coeficientul PAL. La acest rezultat se mai adauga un numar de calorii egal cu 10% din metabolismul bazal pentru acoperirea termogenezei induse de dieta.

Ecuatiile Hariis-Benedict se aplica doar pentru adulti, pentru copii necesarul caloric zilnic se estimeaza pe baza altor formule, tinand cont de IMC pentru varsta si rata de crestere conform graficelor de crestere ale Organizatiei Mondiale a Sanatatii.

Ecuatiile Harris-Benedict

Femei: MB = 665,1 + (9,563 × greutate in kg) + (1,85 × inaltime in cm) − (4,676 × varsta in ani)

Barbati: MB = 66,47 + (13,75 × greutatea in kg) + (5 × inaltimea in cm) − (6,75 × varsta in ani)

Exemplu de calcul al necesarului caloric pentru o persoana adulta cu urmatoarele caracteristici:

Sex: masculin

Varsta: 50 de ani

Inaltime: 1,80 m (180 cm)

Greutate (masa corporala): 86 kg

Activiatate fizica: moderat-activ  (PAL = 1,7 )

MB = 66.47 + (13,75 × 86) + (5 × 180) − (6,75 × 50) = 1811,47 kcal/zi

NE (Necesarul energetic zilnic) = 1811,47*1,7 + 10%MB = 3260,6 kcal/zi

Avand in vedere ca indicele de masa corporala al acestei persoane este de 26,5, ceea ce il incadreaza in categoria de supraponderal, va trebui ajustat necesarul caloric obtinut pe baza ecuatiei Harris-Benedict pentru a stimula scaderea in greutate. Se va calcula un deficit intre 500 si 1000 kcal/zi, rezultand astfel un necesar energetic zilnic intre 2200 si 2700 kcal.

O alta varianta de calcul al necesarului energetic zilnic este prin stabilireaa metabolismului bazal pornind de la ecuatiile recomandate de FAO/OMS/UNU in Raportul Human energy requirements publicat in 2004. Metabolsimul bazal astfel stabilit se va inmulti cu PAL, rezultand necesarul energetic zilnic.

Ecuatiile de estimare a metabolismului bazal recomandate de FAO/OMS/UNU, 2004:

Sex	Varsta in ani	Metabolsimul bazal (kcal/zi)
Barbati	18-30	15,057*GC + 692,2
Barbati	30-60	11,472*GC + 873,1
Barbati	>=60	11,711*GC + 587,7
Femei	18-30	14,818*GC + 486,6
Femei	30-60	8,126*GC + 845,6
Femei	>=60	9,082*GC + 658,5
		*GC= greutatea corporala in kg

Exemplu de calcul al necesarului energetic zilnic pornind de la recomandarile OMS pentru o persoana cu caracteristicile prezentate in exemplul anterior:

MB = 11,472 * 86 + 873,1 = 1860 kcal/zi

NE = MB * PAL + 10%*MB= 1860 * 1,7 = 3347 kcal/zi

Dupa cum se poate observa, diferentele intre cele doua rezultate sunt mici, ambele metode fiind valide pentru practica clinica.

Trebuie sa mentionam ca aceste determinari ale necesarului energetic zilnic sunt doar estimative. De multe ori pot supraestima necesarul real al unei persoane. Pentru a putea face o estimare cat mai aproape de realitate a necesarului energetic al unui pacient, va trebui sa se faca o evaluarea a obiceiurilor nutritionale si de stil de viata. Pe baza unui jurnal alimentar aplicat timp de 3-4 zile sau o saptamana se va aprecia un consum caloric real. Daca consumul caloric declarat de pacient prin jurnalul alimentar nu a produs recent modificari semnificative in masa corporala, adica o crestere sau o scadere mai mare de 3-5 kg in decurs de 3-4 luni, putem concluziona ca acesta duce la mentinerea greutatii corporale.

Pornind de la aceste informatii se poate estima un necesar caloric zilnic cat mai aproape de nevoile reale ale pacientului. In functie de obiectivele dietetice stabilite, necesarul energetic zilnic se va ajusta prin restrictie sau crestere a numarului de calorii consumate zilnic.