quarta-feira, 27 de junho de 2012

Pode contar calorias, só não faça disso uma ciência exacta!

Quem me conhece, sabe que sou um crítico por excelência da contagem fundamentalista que alguns profissionais de saúde fazem da ingestão calórica. Contar calorias descurando a composição macronutricional não me parece o melhor caminho, muito menos a maneira mais inteligente de atingir objectivos. Invocar a 1ª lei da Termodinâmica (TD), como alguns profissionais de saúde convictamente gostam de fazer, pode ser perigoso e até incipiente. Afinal será “uma caloria, uma caloria”?

Será que invocar a 1ª lei da TD para justificar contar calorias, descurando da composição macronutricional, tem fundamento?
Neste artigo, tentarei explicar os motivos que me levam a ser céptico em relação à contagem de calorias no corpo humano como instrumento de enorme precisão e teor científico.
Por mais chato que possa parecer, não há forma de explicar o meu ponto de vista (e de muitos outros autores) sem ter de entrar um pouco nas questões da Termodinâmica e da Bioenergética. Se estas duas palavras lhe despoletam algum tipo de resposta histamínica, prepare-se! 
O que é a Termodinâmica?
A Termodinâmica é, de forma simples, a ciência que trata dos conceitos de calor e temperatura.1 A TD tem tido bastante sucesso em explicar as propriedades globais da matéria e a sua relação com a mecânica dos átomos e das moléculas. É quase impossível dissociar o desenvolvimento da Termodinâmica do desenvolvimento da teoria atómica da matéria.1
Já em 1827, Robert Brown relatou que os grãos de pólen, suspensos num líquido, tinham um movimento errático, de um ponto para outro, como se tivessem constante agitação. Seria Einstein que, em 1905, usaria a Termodinâmica para explicar este movimento errático, que viria a ser baptizado de movimento browniano.1
As observações de Brown, em conjunto com a explicação de Einstein, viriam permitir descobrir informação absolutamente determinante sobre o movimento molecular, tendo consolidado também o conceito de constituinte atómico da matéria.1
Por mais complicada que possa parecer, a TD explica a forma como funciona o seu frigorífico, o motor do seu carro, ou mesmo como arrefece o seu prato de sopa! Uma ciência complicada que explica coisas tão simples… 
Para concluir, podemos dizer que a TD investiga as transformações físicas e químicas da matéria em todas as suas formas: sólida, líquida, gás e plasma.1

Bioenergética, metabolismo e Bioquímica.
Estas disciplinas não são fruto de uma descoberta súbita, muito antes pelo contrário, foram consolidadas ao longo de séculos até se tornarem os alicerces de várias áreas importantes do conhecimento humano, como a Nutrição, Medicina, Física Térmica, etc.
Lavoisier, com a descoberta do oxigénio como comburente (na altura obviamente não lhe chamou de oxigénio), estabelecendo a relação inegável entre comburente e carburante, deverá ter sido a figura primordial no estabelecimento do importante conceito de oxidação.2
A palavra oxidação que hoje se aplica aos nutrientes, em muito é devida a este químico francês. Com o aprofundar da teoria atómica, este conceito viria a ser alargado a toda a reacção em que uma substância perde electrões, ao combinar-se com o oxigénio.2
Este é o principal papel deste gás em Biologia, ser o aceitador universal de electrões.2 Bem demonstrado, aliás, na cadeia respiratória ou cadeia transportadora de electrões.3
As células vivas dependem de mecanismos produtores de energia muito complexos, assim como de energia obtida através de reacções químicas, designada de metabolismo.3
Em relação ao metabolismo, penso que a definição mais simples é a de que este compreende dois movimentos fundamentais: Anabolismo (responsável pela biossíntese de macromoléculas a partir de precursores de menor dimensão, utilizando energia tanto sob a forma de ATP como de NADPH) e catabolismo (movimento pautado pela destruição e degradação molecular, em que moléculas de maior dimensão são consequentemente reduzidas a moléculas de menor dimensão, geralmente tendo como produto final CO2 e H2O).
Nos mamíferos, estas reacções frequentemente requerem a presença de O2.3 A energia retirada dos alimentos não vem dos alimentos propriamente ditos, mas sim das suas ligações químicas/moleculares.3,4
A bioquímica será a disciplina que estuda, numa definição redutiva, as reacções químicas em organismos.
Todas estas disciplinas estão ligadas, não sendo independentes ou existindo qualquer tipo de fronteira multidisciplinar. Quem já estudou química tem perfeita noção que, em determinadas zonas, a química e a física sobrepõem-se, o mesmo acontecendo em todas as disciplinas de core science.
A Bioenergética refere-se, essencialmente, à aplicação das leis da Termodinâmica nos sistemas biológicos.4

As leis da termodinâmica e o corpo humano.
Existem 4 leis da termodinâmica. A lei zero (anteprimeira ou lei do equilíbrio), a 1ª lei da TD (lei geral da conservação da energia), a 2ª lei da TD (postula que os sistemas tendem para o máximo de entropia) e a 3ª lei da termodinâmica (a enigmática lei que descreve o zero absoluto).1
Apesar da anteprimeira e da 3ª lei serem leis interessantes, para compreendermos a bioenergética, a 1ª e a 2ª lei são as leis sobre as quais temos de dar mais atenção.5
Segundo alguns autores,6 dietas isocalóricas não podem levar a perda de peso, pelo simples facto de que “uma caloria é uma caloria, não interessa a sua proveniência: sejam hidratos de carbono, proteínas ou gorduras. Justifica-se esta posição invocando a 1ª lei da conservação da energia, aproveitando para refutar qualquer trabalho científico que demonstre vantagem metabólica em dietas com maior teor proteico e menor teor de hidratos de carbono.
Muitos académicos justificam este facto dizendo que tais trabalhos têm de estar errados, pois violariam a 1ª lei da TD.6 O que me deixa mais surpreendido nesta posição, é o facto de se refutar um bom estudo,7 na ausência de erros metodológicos, formais ou experimentais, pelo simples facto de “supostamente” não assentar num princípio físico.
Existem trabalhos científicos credíveis que justificam a vantagem metabólica das dietas baixas em hidratos de carbono, demonstrando que não existem inconsistências com qualquer princípio físico.8 O princípio físico está provavelmente certo, contudo, nada impede a sua interpretação de estar errada. É precisamente isso que acontece neste caso.
A 1ª lei, apesar de ser uma lei universal, é claramente uma lei teórica.5 Esta diz que a energia pode mudar de forma, sendo o total sempre mantido.1,3
A 2ª lei, por sua vez, é uma lei de dissipação, é definida por um valor designado entropia (S), geralmente associado ao aumento da desordem ou elevada probabilidade.1,3

A entropia pode ser vista ainda como a energia que, num sistema, não é passível de efectuar trabalho (W).3 Todos os processos, sejam eles de natureza estritamente química ou biológica, tendem para o máximo de S ou desordem. Em sistemas termodinâmicos abertos (em que existem trocas de matéria e energia), é literalmente impossível quantificar as variações de entropia (∆S), pois estes sistemas raramente se encontram em equilíbrio.3
No corpo humano, é a 2ª lei que move as reacções químicas3,5. Como já mencionei, a 1ª lei é de índole teórica, não diz se a reacção vai ocorrer, ainda menos diz sobre o tipo de energia gerada.5
De acordo com a 2ª lei, podemos concluir que em qualquer processo irreversível S terá de aumentar.3 A entropia (S) é identificada com irreversibilidade e o equilíbrio não é esperado nestas condições.5 É a 2ª lei que nos diz se uma reacção é favorável ou não, nestas circunstâncias ∆S>0 (ou seja a entropia tende a aumentar).1,3
Devido às dificuldades em quantificar a entropia, introduziu-se um novo conceito de forma a aferir a energia disponível para efectuar trabalho, a energia livre de Gibbs (G).3
Assim definiu-se: ∆G = ∆H - T∆S
Quando ∆G>0, a reacção é endergónica (não é espontânea), significando que absorve energia do meio.
Quando ∆G<0, a reacção é exergónica (é espontânea), significando que liberta energia para o meio.
Quando ∆G=0, a reacção encontra-se em equilíbrio (o que raramente acontece no corpo humano, sendo um estado transitório).
De forma a não tornar este artigo demasiado técnico e inacessível ao público em geral, vou-me abster de desenvolver mais esta temática. Achei, contudo, importante explicar estes conceitos de forma muito simplista, para compreender porque é que uma caloria pode não ser de todo uma caloria.
Vantagem metabólica em dietas lowcarb.
O trabalho de Greene et al7 parece demonstrar de forma inequívoca, vantagens na perda de peso em dietas baixas em hidratos de carbono.
Em dietas isocalóricas, como pode a manipulação de macronutrientes explicar a perda de peso? Para onde foi a energia perdida? Não pode ter simplesmente desaparecido! Então e a 1ª lei?! Lembra-se que a energia é conservada? Não há nada mais perigoso do que core science nas mãos de pseudoespecialistas! É que geralmente quando apontamos para a lua, eles olham para o dedo! Neste caso alguém apontou para a 1ª lei, e eles esqueceram-se da 2ª…
Já agora, a 2ª lei apareceu primeiro do que a 1ª lei.9 Apesar do importante contributo de Lavoisier na 1ª lei, talvez fosse justo dar algum mérito àquele que considero (a par de Leonardo da Vinci) uma das mentes mais brilhantes de todos os tempos. Refiro-me ao inevitável Isaac Newton, que iniciou a abordagem conservativa a partir do momento linear (ou se preferir em linguagem popular, balanço).9
Como já mencionei, vários autores tinham demonstrado mecanismos plausíveis para a vantagem metabólica em dietas low carb.8,10 Segundo estes, as vias bioquímicas envolvidas na gluconeogénese, em conjunto com o aumento do turnover proteico, explicam a energia em falta. Não posso estar mais de acordo! O corpo humano não é um calorímetro de bomba.
No corpo humano, existe interconvertibilidade, sendo que a síntese enzimática também custa energia. Assim, o potencial alostérico de uma substância pode levar a diferentes consequências do ponto de vista energético. A parte irónica é que a intervenção dietética, que ignora os macronutrientes valorizando apenas o poder calórico, viola a 2ª lei da TD.5
O diferente potencial termogénico dos macronutrientes, só por si, deveria dar pistas sobre o “misterioso” desaparecimento da energia nestas ditas intervenções isocalóricas.
O potencial termogénico de um nutriente é, de forma resumida, a quantidade de calor gerado pelo mesmo ao ser processado pelo nosso organismo. Segundo alguns autores,11 este potencial termogénico é de aproximadamente 2-3% para os lípidos, 6-8% para os hidratos de carbono e 25-30% para as proteínas.
As dietas baixas em hidratos de carbono têm, inevitavelmente, maior quantidade de proteínas, percebe agora onde isto vai parar? O grande erro do conceito, “uma caloria é uma caloria, é precisamente este.
É que a gluconeogénese a partir dos aminoácidos das proteínas (esteja descansado, não vou falar do ciclo da glucose-alanina e menos ainda da desaminação da alanina em piruvato), custa energia. É bem estabelecido pela literatura científica, que a utilização de 1 mole de alanina requer a utilização de 6 moléculas de ATP.3,12

Se olharmos para a figura 1, percebemos então com facilidade que ∆G3 não é 0. Ao contrário dos valores do calorímetro, que estabelecem aproximadamente 4 kcal para hidratos de carbono e proteínas, o nosso corpo faz outros cálculos, baralhando as contas aos menos atentos. A conversão de proteínas em hidratos de carbono custa energia, logo, uma caloria não é uma caloria, no sentido restrito dado pelo calorímetro.5

 


A figura 2 mostra a vantagem metabólica teórica da redução de hidratos de carbono em contexto de dietas isocalóricas. Repare como aos 21 % de hidratos de carbono, gastaram-se 100 kcal, em relação a uma dieta com mais hidratos. Aos 8 % a perda já anda em torno de 140 kcal p/dia. Na elaboração deste gráfico teórico foi tido em consideração o potencial termogénico, já mencionado anteriormente pela literatura científica.11


Se num calorímetro, as proteínas e os hidratos de carbono são equivalentes, no corpo humano isso não se verifica.
Ao longo de anos vários autores chamaram a atenção para este facto:
When one form of energy can spontaneously convert to another form, the “value” of that energy is degraded; the transfer of energy from place to place also “costs”. This is why perpetual motion machines do not work.
Christopher B. Scott, PhD in Essentials of Sports Nutrition and Supplements

Calories are a measure of the amount of heat produced when you burn food in a crude instrument called a bomb calorimeter. Your body is not a bomb calorimeter. It doesn’t burn anything. It Works by controlled nuclear power.
Michael Colgan, PhD in Sports Nutrition Guide

Na máquina biológica, a natureza dos carburantes, assim como os processos envolvidos, são absolutamente determinantes na obtenção de energia.

 Razões que me levam a não ser adepto de contar calorias:
1-As calorias medidas apenas se referem ao calorímetro, não sendo válidas para o corpo humano. As medidas em poder calórico são aferidas num calorímetro de bomba, a volume constante, onde o trabalho (W) é 0. O volume no corpo humano não é constante e W não é 0. Faria mais sentido falar em entalpia, usar um calorímetro a pressão constante, e usar kJ e não kcal. Havendo variação de volume, existe trabalho, o que me parece bem mais aplicável ao corpo humano.
2-Desvio padrão muito elevado, sobretudo no que toca à medição do poder calórico das gorduras. Dependendo do grau de saturação, o desvio padrão atinge valores verdadeiramente preocupantes, sugerindo baixa precisão no método.
3-Só é possível aferir o gasto calórico num ser humano com precisão a partir da calorimetria directa. Este método é sobretudo experimental, não sendo aplicável ao “cliente comum”.
4-Como já foi explicado, os calorímetros não sintetizam enzimas ou possuem metabolismo. Um calorímetro faz combustão directa, nada que se assemelhe ao corpo humano.
5-As vias bioquímicas e os substratos são interconvertíveis, as reacções bioquímicas não são unidireccionais. É possível ir da glucose ao piruvato, da mesma forma que podemos ir do piruvato à glucose (apenas um exemplo). A direcção da reacção depende do substrato e de diversos vectores alostéricos.
6-É sabido que determinados genes, influenciam a síntese de alguns enzimas (casos flagrantes da lactase e da amilase). Ao influenciarem o substrato enzimático, irremediavelmente influenciam o metabolismo. Por esta razão, as diferenças entre indivíduos podem ser mais ou menos expressivas.

Na minha opinião o dogma das calorias foi implementado por duas vias:

1-Era necessário um guideline para os nutricionistas e profissionais de saúde. A simplificação e a regra parecem sempre apetecíveis a quem falta sentido crítico. Quando estamos no escuro, qualquer feixe de luz parece um farol.
2-As pessoas que realmente percebem do assunto perderam demasiado tempo a trocar “galhardetes” em revistas científicas, gerando um clima de conflito em detrimento dum clima de reflexão.

In war, truth is the first casualty.
Aeschylus Greek tragic dramatist (525 BC - 456 BC)

Com este artigo, não pretendo que pare de contar calorias, ou que embarque em dietas hiperproteicas. Só quero que perceba que o método em si tem muitas limitações e contradições.
Não faça do valor calórico um dogma. Aceite as suas limitações e faça uma gestão útil e positiva do mesmo, pondo o fanatismo de parte, como é óbvio.

Filipe Teixeira
Direcção Técnica-Body Temple, Lda
The Tudor Bompa Institute, Portugal.
Nutrition & Performance Department of TBI.


As opiniões aqui contidas apenas reflectem a opinião do autor e não necessáriamente da empresa Body Temple Lda/Tudor Bompa Institute. Consulte sempre o seu médico ou profissional de saúde antes de enveredar por qualquer suplemento, plano alimentar ou tratamento.


Bibliografia:
1. Serway RA. Física 2 para Cientistas e Engenheiros com Física Moderna. Rio de Janeiro: LTC-Livros técnicos e científicos; 1996.
2. Teixeira P et al. Nutrição, Exercício e Saúde. Lousã: Lidel; 2008.
3. Devlin TM. Textbook of Biochemistry with clinical correlations 7th edition. New Jersey: John Wiley & Sons; 2011
4. Wolinksy I, Driskell J. Sports Nutrition: Energy metabolism and exercise. Boca Raton: CRC Press; 2008.
5. Feinman RD, Fine EJ. “A calorie is a calorie” violates the second law of thermodynamics. Nutrition Journal 2004, 3:9
6. Bray GA. Low-Carbohydrate Diets and Realities of Weight Loss. JAMA 2003, 289: 1853-1855
7. Greene P et al. Pilot 12-week feeding weight-loss comparison: Low-fat vs. low-carbohydrate (ketogenic) diets. Obesity Research 2003, I I:A23
8. Feinman RD, Fine EJ. Thermodynamics and Metabolic Advantage of Weight Loss Diets. Metabolic Syndrome and Related Disorders 2003, I:209-219
9. Antonio J et al. Essentials of Sports Nutrition and Supplements. New Jersey: Humana Press; 2008.
10. Willet WC. Reduced-carbohydrate diets: no roll in weight management? Ann Intern Med 2004, I 40:836-837
11. Jequier E. Pathways to obesity.Int J Obes relat Metab Disord 2002, 26 Suppl 2:S12-7
12. Voet D, Voet JG. Fundamentals of Biochemistry 3rd Edition. New York: John Wiley & Sons; 2004.

4 comentários:

  1. Gostei do artigo Filipe.
    Nada a acrescentar. em minha opiniao esta TUDO dito!!
    BB

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  2. Demasiado técnico para a maior parte das pessoas. Mas bastante elucidativo para quem tem bases de química, física e/ou nutrição.

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  3. Obrigado. Concordo plenamente, no entanto não consegui arranjar forma de ultrapassar a questão técnica. A minha ideia era que o post fosse acessível, tenho contudo consciência de que não o será para quem não tiver algumas bases.

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  4. Sem dúvida, não se pode confundir Física com Biologia (ou Bio-Quimica).
    Até um alimento mais calórico com um gasto energético na digestão vai representar menor calorias liq a entrar no sistema.
    Outras questões importante de qd se ingere a caloria. Açucar imediatamente antes ou durante é utilizada na hora, e a pessoa acaba por realizar mais exercício (por ter mais disponibilidade energética) não podendo essas calorias serem contadas da mesma maneira se for antes de ir para a cama.

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