Το αναπνευστικό πηλίκο είναι μια πολύ χρήσιμη παράμετρος για την αξιολόγηση του μεταβολικού μίγματος που χρησιμοποιείται σε κατάσταση ηρεμίας ή κατά τη διάρκεια σωματικής άσκησης. Λόγω των χημικών διαφορών που τις χαρακτηρίζουν, ο πλήρης μεταβολισμός των λιπών, των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων απαιτεί διαφορετικές ποσότητες οξυγόνου. Συνεπώς, ο τύπος υποστρώματος οξειδωμένης ενέργειας θα επηρεάσει επίσης την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται.
QR = CO 2 που παράγεται / O 2 καταναλώνονται
Λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε μακροθρεπτικό έχει μια συγκεκριμένη QR, αξιολογώντας αυτή την παράμετρο είναι δυνατό να ανιχνευθεί το θρεπτικό μίγμα που μεταβολίζεται σε ηρεμία ή κατά τη διάρκεια συγκεκριμένης εργασιακής δραστηριότητας.
Αναπνευστικό πηλίκο των υδατανθράκων
Ο γενικός μοριακός τύπος ενός υδατάνθρακα είναι Cn (H 2 O) n. Συνεπώς, 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 την οξείδωση μιας γενικής εξόζης (υδατάνθρακας με έξι άτομα άνθρακα όπως είναι η γλυκόζη) απαιτούνται έξι μόρια οξυγόνου, με επακόλουθο σχηματισμό 6 μορίων διοξειδίου του άνθρακα (C6H12O6 + 602 - 6H2O + 6CO2) .
Το αναπνευστικό πηλίκο των υδατανθράκων θα είναι συνεπώς ίσο με: 6CO2 / 602 = 1, 00
Αναπνευστικό πηλίκο λιπιδίων
Τα λιπίδια διακρίνονται από τους υδατάνθρακες από τη χαμηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου. Συνεπώς, η οξείδωση τους απαιτεί υψηλότερη ποσότητα οξυγόνου.
Λαμβάνοντας το παλμιτικό οξύ ως παράδειγμα, ανακαλύπτουμε ότι κατά την οξείδωση σχηματίζονται 16 μόρια διοξειδίου του άνθρακα και νερού για 23 μόρια οξυγόνου που καταναλώνονται. C16H32O2 + 23O2-16CO2 + 16H2O
Το αναπνευστικό πηλίκο θα είναι επομένως ίσο με: 16C02/23O2 = 0, 696
Κανονικά τα λιπίδια αποδίδονται σε αναπνευστικό πηλίκον ίσο με 0, 7, 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 πρωτεϊνικά μόρια ακολουθούν μια συγκεκριμένη μεταβολική οδό. Το ήπαρ πρέπει πρώτα να εξαλείψει το άζωτο μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αποαμίνωση. Μόνο τότε το υπόλοιπο τμήμα του μορίου αμινοξέων (που ονομάζεται κετοξέα) μπορεί να οξειδωθεί προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
Όπως τα λιπίδια, τα κετο οξέα είναι επίσης σχετικά φτωχά σε οξυγόνο. Επομένως, η οξείδωση τους θα οδηγήσει στον σχηματισμό μιας ποσότητας διοξειδίου του άνθρακα χαμηλότερη από την κατανάλωση οξυγόνου.
Η αλβουμίνη, η πλέον άφθονη πρωτεΐνη στο πλάσμα, οξειδώνεται σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση:
C 72 H 112 N 2 O 22 S + 77O 2 → 63CO 2 + 38 H 2 O + SO 3 + 9 CO (NH 2 ) 2
Το αναπνευστικό πηλίκο θα είναι συνεπώς ίσο με: 63 CO 2/77 02 = 0, 818
Η πρωτεΐνη QR καθορίζεται κατά συνήθη τρόπο σε 0, 82 .
Έννοια του αναπνευστικού πηλίκου
Για να ικανοποιήσει τις ενεργειακές απαιτήσεις του σώματος, ο καθένας από εμάς χρησιμοποιεί διαφορετικά μεταβολικά μείγματα σε σχέση με τη σωματική προσπάθεια. Όσο πιο έντονη είναι αυτή, τόσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό οξειδωμένης γλυκόζης. Ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που παράγεται σε κατάσταση ηρεμίας προέρχεται από το μεταβολισμό των λιπαρών οξέων. Για το λόγο αυτό είναι θεμιτό να περιμένουμε ένα αναπνευστικό πηλίκο κοντά στο 0, 7 κατά την ηρεμία και υψηλότερο κατά την έντονη άσκηση.
Εκτελώντας δραστηριότητες που κυμαίνονται από την απόλυτη ανάπαυση έως την ελαφριά αερόβια άσκηση, το αναπνευστικό πηλίκο είναι περίπου 0, 82 ± 4%. Αυτά τα δεδομένα, που αποκτήθηκαν πειραματικά, μαρτυρούν την οξείδωση του οργανισμού από ένα μείγμα που αποτελείται από 60% λίπος και 40% υδατάνθρακες (σε ηρεμία ή μέτρια σωματική δραστηριότητα ο ενεργός ρόλος της πρωτεΐνης είναι αμελητέος, επομένως, μιλάμε για ένα αναπνευστικό πηλίκο μη πρωτεϊνών).
Κάθε τιμή του QR αντιστοιχεί σε ένα θερμιδικό ισοδύναμο του οξυγόνου που αντιπροσωπεύει τον αριθμό των θερμίδων που απελευθερώνονται ανά λίτρο του 02. Χάρη σε αυτά τα δεδομένα είναι δυνατό να εντοπιστεί με μεγάλη ακρίβεια η ενεργειακή δαπάνη μιας εργασίας. Υποθέτουμε ότι κατά τη διάρκεια μιας μέτριας αερόβιας άσκησης το αναπνευστικό πηλίκο, μετρούμενο με ανάλυση αερίων, είναι ίσο με 0, 86. εξετάζοντας έναν συγκεκριμένο πίνακα διαπιστώνουμε ότι το ισοδύναμο ενέργειας ανά λίτρο οξυγόνου που καταναλώνεται είναι 4.875 Kcal. Σε αυτό το σημείο, για να ανακαλύψουμε την ενεργειακή δαπάνη της άσκησης θα είναι αρκετό να πολλαπλασιάσουμε τα λίτρα οξυγόνου που καταναλώνονται από 4.875.
Κατά τη διάρκεια μιας έντονης σωματικής προσπάθειας η κατάσταση αλλάζει ριζικά και το αναπνευστικό πηλίκο υφίσταται μεγάλες διακυμάνσεις. Λόγω της μαζικής παραγωγής γαλακτικού οξέος ενεργοποιούνται πολυάριθμοι βοηθητικοί μεταβολικοί μηχανισμοί, όπως ρυθμιστικά συστήματα και υπεραερισμός. Και στις δύο περιπτώσεις υπάρχει αύξηση στην εξάλειψη του CO2, ανεξάρτητα από την οξείδωση των ενεργειακών υποστρωμάτων. Με την αύξηση των δεδομένων που υπάρχουν στον αριθμητή (CO2) και τη διατήρηση της σταθεράς του παρονομαστή (O2), το αναπνευστικό πηλίκο υφίσταται τιμές υπερτάσεως που υπερβαίνουν την ενότητα.
Κατά την ανάκτηση μετά από έντονη δραστηριότητα, όταν χρησιμοποιείται μέρος διοξειδίου του άνθρακα για τη μεταρρύθμιση των αποθεμάτων διττανθρακικών, το αναπνευστικό πηλίκο, από την άλλη πλευρά, πέφτει κάτω από την οριακή τιμή 0, 70.
Είναι επομένως σαφές ότι σε τέτοιες καταστάσεις το αναπνευστικό πηλίκο δεν αντικατοπτρίζει ακριβώς τι συμβαίνει στο κυτταρικό επίπεδο κατά τη διάρκεια της οξείδωσης των ενεργειακών υποστρωμάτων. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι φυσιολόγοι αναπνοής προτιμούν να μιλάνε για εξωτερικό αναπνευστικό πηλίκο ή σχέση μεταξύ των αναπνευστικών ανταλλαγών (R).
