Το αναπνευστικό πηλίκο είναι μια πολύ χρήσιμη παράμετρος για την αξιολόγηση του μεταβολικού μείγματος που χρησιμοποιείται σε ηρεμία ή κατά τη διάρκεια σωματικής άσκησης. Λόγω των χημικών διαφορών που τα χαρακτηρίζουν, ο πλήρης μεταβολισμός των λιπών, των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων απαιτεί διαφορετικές ποσότητες οξυγόνου. Κατά συνέπεια, ο τύπος οξειδωμένου ενεργειακού υποστρώματος θα επηρεάσει επίσης την ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται.
QR = CO2 που παράγεται / O2 καταναλώνεται
Λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε μακροθρεπτικό συστατικό έχει ένα συγκεκριμένο QR, με την αξιολόγηση αυτής της παραμέτρου είναι δυνατό να εντοπιστεί το μείγμα των θρεπτικών συστατικών που μεταβολίζονται σε ηρεμία ή κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης εργασιακής δραστηριότητας.
Αναπνευστικό πηλίκο υδατανθράκων
Ο γενικός μοριακός τύπος ενός υδατάνθρακα είναι Cn (H2O) n. Από αυτό προκύπτει ότι μέσα σε ένα μόριο υδατάνθρακα η αναλογία μεταξύ του αριθμού των ατόμων υδρογόνου και αυτών του οξυγόνου είναι σταθερή και ίση με 2: 1. Για να οξειδωθεί μια γενική εξόζη (υδατάνθρακας με έξι άτομα άνθρακα όπως η γλυκόζη) θα είναι επομένως απαραίτητα έξι οξυγόνο μόρια, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό 6 μορίων διοξειδίου του άνθρακα (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Το αναπνευστικό πηλίκο των υδατανθράκων θα είναι συνεπώς ίσο με: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Αναπνευστικό πηλίκο λιπιδίων
Τα λιπίδια διακρίνονται από τους υδατάνθρακες με τη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου. Κατά συνέπεια, η οξείδωση τους απαιτεί μεγαλύτερη ποσότητα οξυγόνου.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το παλμιτικό οξύ, ανακαλύπτουμε ότι κατά την οξείδωση του σχηματίζονται 16 μόρια διοξειδίου του άνθρακα και νερό για 23 μόρια οξυγόνου που καταναλώνονται. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Το αναπνευστικό πηλίκο θα είναι συνεπώς ίσο με: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Κανονικά ένα αναπνευστικό πηλίκο 0,7 αποδίδεται στα λιπίδια, έχοντας κατά νου ότι αυτή η τιμή κυμαίνεται από 0,69 έως 0,73 σε σχέση με το μήκος της αλυσίδας άνθρακα που χαρακτηρίζει το λιπαρό οξύ.
Αναπνευστικό πηλίκο πρωτεϊνών
Η κύρια διαφορά που διακρίνει τις πρωτεΐνες από τα λίπη και τους υδατάνθρακες είναι η παρουσία ατόμων αζώτου. Λόγω αυτής της χημικής διαφοράς, τα μόρια πρωτεΐνης ακολουθούν μια συγκεκριμένη μεταβολική διαδρομή. Το ήπαρ πρέπει πρώτα να αποβάλει το άζωτο μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται απαμίνωση. Μόνο τότε μπορεί το υπόλοιπο μέρος του μορίου αμινοξέος (που ονομάζεται κετοξύ) να οξειδωθεί σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
Όπως τα λιπίδια, έτσι και τα κετοξέα είναι σχετικά φτωχά σε οξυγόνο. Η οξείδωση τους θα οδηγήσει λοιπόν στο σχηματισμό μιας ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα χαμηλότερη από αυτή του καταναλωμένου οξυγόνου.
Η λευκωματίνη, η πιο άφθονη πρωτεΐνη στο πλάσμα, οξειδώνεται σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Το αναπνευστικό πηλίκο θα είναι συνεπώς ίσο με: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
Το QR των πρωτεϊνών καθορίζεται, κατά σύμβαση, στο 0,82.
Έννοια του αναπνευστικού πηλίκο
Για να καλύψει τις ενεργειακές απαιτήσεις του οργανισμού, ο καθένας μας χρησιμοποιεί διαφορετικά μεταβολικά μίγματα σε σχέση με τη σωματική προσπάθεια. Όσο πιο έντονο είναι αυτό, τόσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό της οξειδωμένης γλυκόζης. Ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που παράγεται σε ηρεμία προέρχεται από τον μεταβολισμό των οξέων. Λίπος. Για το λόγο αυτό είναι λογικό να αναμένεται ένα αναπνευστικό πηλίκο κοντά στο 0,7 σε ηρεμία και υψηλότερο κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης.
Εκτελώντας δραστηριότητες που κυμαίνονται από απόλυτη ξεκούραση έως ελαφριά αερόβια άσκηση, το αναπνευστικό πηλίκο είναι περίπου 0,82 ± 4%. Αυτό το δεδομένο, που λήφθηκε πειραματικά, μαρτυρά την οξείδωση από τον οργανισμό ενός μείγματος που αποτελείται από 60% λίπους και 40% υδατάνθρακες (σε συνθήκες ανάπαυσης ή μέτριας σωματικής δραστηριότητας ο ενεργειακός ρόλος των πρωτεϊνών είναι αμελητέος, επομένως μιλάμε για μη πρωτεϊνικό αναπνευστικό πηλίκο).
Κάθε τιμή QR αντιστοιχεί σε ένα θερμιδικό ισοδύναμο οξυγόνου που αντιπροσωπεύει τον αριθμό θερμίδων που απελευθερώνονται ανά λίτρο Ο2. Χάρη σε αυτά τα δεδομένα είναι δυνατό να εντοπιστεί με ακρίβεια η ενεργειακή δαπάνη μιας εργασίας. Ας υποθέσουμε ότι κατά τη διάρκεια μέτριας αερόβιας άσκησης το αναπνευστικό πηλίκο, που μετριέται μέσω ανάλυσης αερίων, είναι ίσο με 0,86 · συμβουλευόμενοι έναν ειδικό πίνακα, διαπιστώνουμε ότι το ενεργειακό ισοδύναμο ανά λίτρο οξυγόνου που καταναλώνεται είναι 4,875 Kcal. Σε αυτό το σημείο για να μάθετε την ενέργεια η δαπάνη άσκησης θα είναι αρκετή για να πολλαπλασιάσετε τα λίτρα οξυγόνου που καταναλώνετε επί 4,875.
Κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής άσκησης η κατάσταση αλλάζει ριζικά και το αναπνευστικό πηλίκο υφίσταται μεγάλες παραλλαγές. Λόγω της μαζικής παραγωγής γαλακτικού οξέος, ενεργοποιούνται πολυάριθμοι βοηθητικοί μεταβολικοί μηχανισμοί, όπως ρυθμιστικά συστήματα και υπεραερισμός. Και στις δύο περιπτώσεις υπάρχει αύξηση της αποβολής του CO2, ανεξάρτητα από την οξείδωση των ενεργειακών υποστρωμάτων. Στον αριθμητή (CO2 ) και διατηρώντας τον παρονομαστή σταθερό (Ο2) το αναπνευστικό πηλίκο υφίσταται μια αύξηση που φτάνει τιμές υψηλότερες από μία.
Κατά τη διάρκεια της ανάκαμψης μετά από μια έντονη δραστηριότητα, όταν ένα μέρος του διοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιείται για τη μεταρρύθμιση των αποθεμάτων διττανθρακικού, το αναπνευστικό πηλίκο πέφτει κάτω από την οριακή τιμή 0,70.
Είναι επομένως σαφές ότι σε τέτοιες καταστάσεις το αναπνευστικό πηλίκο δεν αντικατοπτρίζει ακριβώς αυτό που συμβαίνει σε κυτταρικό επίπεδο κατά την οξείδωση των ενεργειακών υποστρωμάτων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι φυσιολόγοι της αναπνοής προτιμούν να μιλούν για το εξωτερικό αναπνευστικό πηλίκο ή τη σχέση μεταξύ αναπνευστικών ανταλλαγών (R).
