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Trabajo para la obtención del Título de Graduado en Ciencias del Deporte Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. Autor: D. Víctor Gil Barrios Departamento de Salud y Rendimiento Humano UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Curso 2022-2023 II Trabajo para la obtención del Título de Graduado en Ciencias del Deporte Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. Autor: D. Víctor Gil Barrios Dirigido por: Dr. D. Pedro José Benito Peinado Departamento de Salud y Rendimiento Humano Facultad de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte (INEF). Línea temática: Evaluación del balance energético UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Curso 2022-2023 II III AGRADECIMIENTOS Para comenzar, desde mi más auténtica sinceridad, quiero agradecer y dedicar este trabajo a mi familia (padre, madre y hermana) porque sin ellos no habría podido llegar a donde estoy ahora mismo, porque la educación es un derecho indispensable y por desgracia no es accesible para toda la población. Gracias a mis padres he podido ir avanzando en mi camino educativo, con las facilidades y herramientas necesarias para no quedarme atrás. A mi hermana por haber pasado por este proceso antes que yo y transmitirme esa experiencia necesaria para afrontar todos los momentos por los que he pasado realizando este trabajo. Gracias familia. Por otro lado, gracias a la Universidad Politécnica de Madrid. Primero, gracias a mi tutor Pedro J. Benito Peinado, por sus conocimientos y su plena disponibilidad. Gracias por guiarme desde ese primer día que tuvimos la reunión en la sexta planta del edificio de INEF para contarte las ideas que teníamos. Gracias por ser constante y paciente con nosotros, y por toda la documentación que nos has facilitado. Gracias Pedro. Gracias al Laboratorio de Fisiología del Esfuerzo por prestarnos las instalaciones y poder realizar las mediciones necesarias. Gracias LFE. Gracias a mi compañera del estudio, por haberse adaptado a mis horarios y por haber trabajado conjuntamente conmigo. Gracias Gema. Asimismo, quiero dar las gracias también a mis amigos de la universidad, a los que conocí el primer año en el que entré en el INEF, a los que he conocido por el camino en diferentes asignaturas, a los que ya han acabado la carrera y a los que les queda poco para acabarla. Gracias ineftos. Finalmente, quiero concluir mencionando también a mis amigos de Aranjuez, la localidad donde vivo. A mi grupo de amigos desde bachillerato, a la gente que ya se han ido y a los que han llegado recientemente, y, por último, a mi compañero de aventuras, Fidel. Gracias, amigos. IV 1 ÍNDICE DE CONTENIDOS: AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................... III ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................. 2 ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................... 3 ÍNDICE DE ABREVIATURAS .................................................................................................. 4 RESUMEN ........................................................................................................................... 5 ABSTRACT ........................................................................................................................... 6 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 1 1.1 Concepto de balance energético ............................................................................................ 1 1.2 Evaluación del balance energético ......................................................................................... 3 1.3 Evaluación de la composición corporal ................................................................................ 13 2. OBJETIVOS DEL TRABAJO FIN DE GRADO ....................................................................... 17 3. MATERIAL Y MÉTODOS ................................................................................................. 18 4. RESULTADOS ................................................................................................................. 24 4.1 Aporte energético ............................................................................................................... 24 4.2 Gasto energético ................................................................................................................. 25 4.3 Balance energético .............................................................................................................. 28 4.4 Composición corporal .......................................................................................................... 29 4.5 Tasa metabólica basal ......................................................................................................... 34 5. DISCUSIÓN .................................................................................................................... 37 6. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 42 7. REFERENCIAS ................................................................................................................ 43 2 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Concepto actual de balance energético (1) ............................................................... 1 Figura 2: Gasto energético total a lo largo de la vida humana (2). ........................................... 7 Figura 3: Modelo tradicional de gasto energético diario total en humanos (15). Siendo aproximadamente en términos generales el 60% de la Tasa Metabólica Basal, el 10% de la digestión de los alimentos y el 30% de la actividad física. ........................................................ 8 Figura 4: Un modelo alternativo del gasto energético diario total en humanos (15). .............. 9 Figura 5: Evolución del aporte energético. ............................................................................. 24 Figura 6: Evolución del gasto energético con acelerómetro. .................................................. 25 Figura 7: Evolución del gasto energético con pulsera Fitbit. .................................................. 26 Figura 8: Comparativa de kcal gastadas medidas con el acelerómetro y con la pulsera Fitbit. ............................................................................................................................................... 26 Figura 9: correlación entre los datos de acelerometría y datos de la pulsera Fitbit. .............. 27 Figura 10: Balance energético que relaciona las kcal consumidas con las kcal gastadas medidas con el acelerómetro. .............................................................................................................. 28 Figura 11: Balance energético que relaciona las kcal consumidas con las kcal gastadas medidas con la pulsera Fitbit. ............................................................................................................... 29 Figura 12: Fluctuación del peso durante el seguimiento. ....................................................... 30 Figura 13: Fluctuación del peso durante el seguimiento con la escala alterada. .................... 31 Figura 14: Relación entre el gasto energético diario y el peso (EE/d = Energy Expenditure/day). ...............................................................................................................................................31 https://upm365-my.sharepoint.com/personal/pedroj_benito_upm_es/Documents/TANQUE/Facultad/TFG/Curso_2022_2023/TFG_Victor/TFG_Vi%CC%81ctor%20Gil%20Barrios.docx#_Toc138256962 https://upm365-my.sharepoint.com/personal/pedroj_benito_upm_es/Documents/TANQUE/Facultad/TFG/Curso_2022_2023/TFG_Victor/TFG_Vi%CC%81ctor%20Gil%20Barrios.docx#_Toc138256963 https://upm365-my.sharepoint.com/personal/pedroj_benito_upm_es/Documents/TANQUE/Facultad/TFG/Curso_2022_2023/TFG_Victor/TFG_Vi%CC%81ctor%20Gil%20Barrios.docx#_Toc138256966 https://upm365-my.sharepoint.com/personal/pedroj_benito_upm_es/Documents/TANQUE/Facultad/TFG/Curso_2022_2023/TFG_Victor/TFG_Vi%CC%81ctor%20Gil%20Barrios.docx#_Toc138256970 3 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Equivalentes de aporte calórico por macronutriente. Son aproximaciones teóricas ya que en todos ellos existen diferentes tipos que arrojan pequeñas diferencias en las referencias calóricas (11). ........................................................................................................................... 5 Tabla 2: Diferencia de METs en función de la actividad (17). ................................................. 10 Tabla 3: Cronograma de intervención. ................................................................................... 23 Tabla 4: Datos tejido composición corporal. Los datos de % de cambio que están en negro, significan que ha aumentado el valor medido de la prueba pre al post, por el contrario, los datos de % de cambio que están en rojo, significan que ha disminuido el valor medido de la prueba del pre al post. ........................................................................................................... 32 Tabla 5: Datos densitometría ósea. Los datos de % de cambio que están en negro, significan que ha aumentado el valor medido de la prueba pre al post, por el contrario, los datos de % de cambio que están en rojo, significan que ha disminuido el valor medido de la prueba del pre al post. ............................................................................................................................. 33 Tabla 6: Cambios del peso y la grasa, real y teórico del estudio. Cambio en el peso real = peso final - peso inicial; Cambio en el peso teórico = sumatorio del BE/7,7 kcal/g; Cambio de grasa real = grasa final - grasa inicial; Cambio de grasa teórica = sumatorio del BE/9,3 kcal/g ........ 34 4 ÍNDICE DE ABREVIATURAS • CMO: Contenido Mineral Óseo • CV: Coeficiente de Variación • DMO: Densidad Mineral Ósea • DXA: Dual energy X-ray Absorptiometry • EE: Energy Expenditure • FC: Frecuencia Cardíaca • FM: Fat Mass o Masa Grasa • FFM: Fat Free Mass o Masa Libre de Grasa • GS: Gold Standard • IMC: Índice de Masa Corporal • IPAQ: International Physical Activity Questionnaire • LFE: Laboratorio de Fisiología del Esfuerzo • NEAT: Non-Exercise Activity Thermogenesis • OMS: Organización Mundial de la Salud • RER: Respiratory Exchange Ratio • RMN: Resonancia Magnética Nuclear • RMR: Resting Metabolic Rate • TAC: Tomografía Axial Computarizada • TEE: Total Energy Expenditure • TMB: Tasa Metabólica Basal 5 RESUMEN En este trabajo se ha analizado el balance energético que ha tenido un varón físicamente activo durante un periodo de 15 días. Para ello, se ha medido la ingesta energética total de cada día y se ha comparada con el gasto energético, dando así el resultado del balance energético. El gasto energético se midió de dos maneras, por un lado, con acelerometría y por otro con una pulsera de actividad Fitbit. Se realizó una medición del peso todas las mañanas del estudio en las mismas condiciones para ver la fluctuación del peso. Se realizaron también varias pruebas antes y después del estudio para comprar los resultados. Primero, por medio de calorimetría indirecta, el cálculo de la tasa metabólica basal en condiciones de laboratorio. Y segundo, una absorciometría dual de rayos X de energía, la cual proporciona datos de densidad mineral ósea, masa grasa, masa libre de grasa, % de grasa y masa total del sujeto. El objetivo principal de este TFG fue comprobar cuánto de fiable puede llegar a ser el balance energético medido durante los 15 días del estudio con respecto a los cambios en la composición corporal que han surgido del sujeto estudiado, y por tanto si hay congruencia entre ingreso y gasto de calorías y los cambios observados en la composición corporal. El sujeto estuvo en un balance energético negativo, pero con un cambio de peso del 0,3% positivo. La masa grasa disminuyó y por el contrario la masa magra aumentó durante la intervención. Finalmente, se pudo observar que el balance energético sí tiene relación con los cambios en la composición corporal del sujeto. 6 ABSTRACT In this study we analyzed the energy balance of a physically active male during a period of 15 days. For this purpose, the total energy intake of each day was measured and compared with the energy expenditure, thus giving the result of the energy balance. Energy expenditure was measured in two ways, on the one hand with accelerometry and on the other with a Fitbit activity wristband. A weight measurement was performed every morning of the study under the same conditions to see the weight fluctuation. Several tests were also performed before and after the study to compare the results. First, by indirect calorimetry, the calculation of basal metabolic rate under laboratory conditions. And second, a dual energy X-ray absorptiometry, which provides data on bone mineral density, fat mass, fat-free mass, % fat and total mass of the subject. The main objective of this TFG was to test how reliable the energy balance measured during the 15 days of the study can be with respect to the changes in body composition that have emerged from the studied subject, and therefore if there is congruence between calorie intake and expenditure and the observed changes in body composition. The man was in a negative energy balance, but with a weight change of 0.3% positive. Fat mass decreased and, on the contrary, lean mass increased during the intervention. Finally, it could be observed that the energy balance does have a relationship with the changes in the man's body composition. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 1 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Concepto de balance energético El balance energético lo definimos, de una manera tradicional, como el estado que se alcanza cuando la ingesta de energía se iguala al gasto calórico. Este concepto así definido es bastante simple, pero es la idea principal que debemos tener para poder regular el peso corporal. Cuando el gasto energético excede a la ingesta energética, nos encontramos en un déficit calórico y se pierde peso. Pero cuando la ingesta de energía excede a ese gasto de energía, nos encontramos en un superávit calórico, y aumentamos el peso corporal. Hoy en día, sabemos que esta definición está incompleta, ya que actúan muchos más factores en nuestro balance energético y que vamos a ver a continuación (3). 1.1.1 Mapa del balance energético Como hemos comentado antes, el balance energético no es tan sencillo como decir que es una relación directa el sumar o restar las calorías ingeridas y las calorías gastadas, y ver cuál es el total. Hay muchos más factores que influyen en el balance energético que actualmente conocemos y que debemos tener en cuenta para poder explicarnos porque no perdemos peso si estamos en déficit, o ganar peso si estamos en superávit. En la figura 1, podemos observar una visión actual del balance energético (4). Se han identificado 107 factores diferentes que afectan al balance energético individual de cada persona. Los podemos separar en 8 grupos: 1. Factorescentrales del balance energético. 2. Factores psicológicos individuales. 3. Factores psicológicos sociales o colectivos. 4. Factores individuales de actividad. 5. Factores ambientales de actividad. 6. Consumo de energía. 7. Producción y acceso a los alimentos. 8. Factores fisiológicos. Figura 1: Concepto actual de balance energético (1). Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 2 A esto es lo que llamamos mapa del balance energético. Todas esas líneas que unen cada grupo representan las interrelaciones que existen entre cada factor que afecta al balance energético (4). Por lo tanto, la idea que tenemos actual del balance energético es una mezcla entre: La importancia de las necesidades físicas. El control consciente de la acumulación de comida. El esfuerzo en adquirir energía. La tendencia para preservar la energía. El nivel de energía disponible. La fuerza de bloqueo para acumular la energía. 1.1.2 Teoría del flujo de energía La primera ley de la termodinámica establece que en un sistema cerrado no se puede crear ni destruir energía. Este principio es la base de la teoría del equilibrio energético como marco para comprender la energía calórica y el metabolismo en su relación con la masa corporal. Sin embargo, hay más factores que influyen para que el equilibrio energético y el comportamiento del control del peso no sea tan sencillo como una simple operación matemática, entre otros motivos, porque el cuerpo humano no es un sistema “exactamente” cerrado. El flujo energético lo podemos definir como una tasa de conversión calórica donde relacionamos por un lado la absorción inicial de calorías en los tejidos corporales y por otro la utilización de esas calorías en el metabolismo. El flujo ha sido poco estudiado y está poco representado en las investigaciones que tienen relación con la obesidad. A pesar de esto, se le considera como el nivel del equilibrio energético en relación con el control del peso corporal (5). Pongamos un ejemplo para verlo más sencillo: o Primer sujeto: ingiere de 2.000kcal y gasta 2.000kcal, total = 4.000kcal de flujo energético, pero el balance es 0 Kcal. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 3 o Segundo sujeto: ingiere de 4.000kcal y gasta 4.000kcal, total = 8.000kcal de flujo energético, pero el balance es 0 kcal. El segundo sujeto tiene un flujo energético mayor que el primero. Ambos están en balance energético, pero no con el mismo flujo. Hay autores que indican que una kcal no ingerida no es lo mismo que una kcal gasta en actividad física (6). Estamos de acuerdo en que el balance energético negativo hace perder peso, pero el alto flujo de energía hacer perder más grasa visceral, aunque no haya habido cambios en la grasa subcutánea. Un artículo demuestra que un incremento del 10% en el flujo de energía supone un aumento del 7% del peso corporal en adultos y del 4% en niños (7), lo que deja patente, que no existe una relación directa en entre los flujos de energía y los cambios en la composición corporal. Lo más reciente que hay ahora sobre el flujo de energía es de un artículo del 2016 de Hume y cols., que dice que cuanto mayor es el flujo de energía, más perdida de grasa puede darse, es decir, que los flujos altos predicen mayores pérdidas de peso que los flujos bajos, en seguimientos que tengan como mínimo 3 años. 1.2 Evaluación del balance energético 1.1.3 Aporte energético Es interesante comprender como se regula la ingesta de alimentos. La literatura científica destaca varios factores. Por un lado, tenemos el hambre: que es una sensación fisiológica que indica la necesidad de comer para satisfacer las demandas energéticas del cuerpo. Es una señal interna que surge del sistema nervioso central y del sistema digestivo, y está relacionada con la necesidad de nutrientes esenciales para mantener el funcionamiento adecuado del organismo (8). Por otro lado, también tenemos el apetito: que se refiere al deseo subjetivo de comer, que puede ser influenciado por factores psicológicos, sociales y ambientales. A diferencia del hambre, el apetito no está necesariamente relacionado con una necesidad física inmediata de nutrientes, sino más bien con el gusto, las preferencias personales y los estímulos externos que pueden aumentar o disminuir el deseo de comer. Y finalmente, Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 4 también podemos destacar la saciedad: que es la sensación de satisfacción y plenitud (fullness, sensación de estar lleno) que se experimenta después de comer. Se relaciona con la señal de que las necesidades energéticas y nutricionales del cuerpo han sido satisfechas. La saciedad está influenciada por múltiples factores, como la cantidad y calidad de los alimentos consumidos, la velocidad de ingesta, la liberación de hormonas relacionadas con la regulación del apetito y las señales enviadas al cerebro (8). Estos factores son regulados por el sistema nervioso, el tracto digestivo y la circulación, que trabajan juntos para influir en el comportamiento alimentario (9). La caloría es una unidad de medida utilizada en el contexto de la nutrición y la energía. Es una unidad de energía que se utiliza para cuantificar la cantidad de energía que se obtiene de los alimentos o que se gasta en diversas actividades metabólicas del cuerpo. La definición técnica de caloría es la siguiente: una caloría se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius. Sin embargo, en el ámbito de la nutrición, generalmente se utilizan kilocalorías (kcal) para describir el contenido energético de los alimentos. En términos prácticos, una caloría se refiere a la cantidad de energía que un alimento proporciona cuando se metaboliza en el cuerpo. Esta energía se utiliza para llevar a cabo funciones corporales básicas, como la respiración, la circulación sanguínea, la digestión y la actividad física. Es importante tener en cuenta que el término "caloría" a menudo se utiliza de manera más amplia en la conversación cotidiana para referirse a la ingesta de energía en forma de alimentos y bebidas. En este sentido, cuando se habla de las necesidades calóricas diarias, se refiere a la cantidad de energía que se requiere para mantener el equilibrio energético en el cuerpo, teniendo en cuenta factores como el metabolismo basal o la actividad física, por ejemplo (10). Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 5 Esta energía proviene de los nutrientes como la proteína, la grasa y los carbohidratos. La proteína y los carbohidratos aportan 4 calorías por gramo y la grasa aporta 9 calorías por gramo. Para expresar estas calorías en unidades de energía se deben multiplicar por 4,184 kilojulios (11). Tabla 1: Equivalentes de aporte calórico por macronutriente. Son aproximaciones teóricas ya que en todos ellos existen diferentes tipos que arrojan pequeñas diferencias en las referencias calóricas (11). NUTRIENTE APORTE CARLÓRICO PROTEINA 4 calorías (17kJ) CARBOHIDRATO 4 calorías (17kJ) GRASA 9 calorías (37kJ) En resumen, el valor energético o calórico de un alimento se calcula en función de la cantidad de proteína, carbohidratos y grasas que contiene una cantidad determinada de alimento. Para obtener esta información, se utiliza una tabla (12) de composición de alimentos que se ha creado a partir de análisis de laboratorio realizados en cada alimento. ¿Es una caloría una caloría? Es importante destacar que el equilibrio energético puede lograrse con una amplia variedad de patronesdietéticos y diversas tácticas. No existe una única dieta que sea la mejor para todo el mundo, ya que las necesidades energéticas y los requerimientos nutricionales varían de persona a persona. Sin embargo, todas las dietas que promueven la pérdida de peso deben crear un déficit de energía, ya sea reduciendo la ingesta de energía o cambiando la densidad energética de los alimentos. No existen pruebas empíricas convincentes de sea posible trastocarla primera ley de la termodinámica, es decir, una caloría sigue siendo una caloría, y que para perder peso es necesario crear un déficit de energía. Esto significa que si se consume menos calorías de las que se gastan, se producirá una pérdida de peso. Sin embargo, hay ciertos patrones dietéticos que pueden ayudar a crear un déficit de energía de manera más efectiva. Por ejemplo, algunas Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 6 dietas pueden suprimir el apetito, lo que puede ayudar a reducir la ingesta de energía sin sentir hambre. Un ejemplo de esto es una dieta cetogénica, que se caracteriza por ser alta en grasas, moderada en proteínas y baja en carbohidratos. Los estudios sugieren que el estado cetogénico puede reducir el apetito y la ingesta de energía, lo que puede ser beneficioso para la pérdida de peso (13). Es importante destacar que la pérdida de peso inicial en una dieta cetogénica puede estar asociada con la pérdida de agua debido al agotamiento de hidratos de carbono. Los hidratos de carbono requieren mucha más agua por caloría que la grasa para solubilizarse en los tejidos. Por lo tanto, cuando se reduce la ingesta de carbohidratos, se produce una pérdida de agua, lo que puede influir en la pérdida de peso inicial. Sin embargo, a largo plazo, lo que importa es la pérdida de grasa corporal, y no la pérdida de agua (14). El problema de utilizar una u otra dieta es que el efecto a largo plazo de pérdida de peso es exiguo, y en la mayoría de las ocasiones se vuelve a recuperar todo el peso perdido. Por ello, es mucho más interesante en un programa de pérdida de peso utilizar una dieta hipocalórica balanceada que ayude a enseñar a tener un comportamiento equilibrado a cada persona. 1.1.4 Gasto Energético La energía es necesaria para realizar todas las funciones del cuerpo, y por eso es importante conocer cuánta energía se gasta diariamente. Sin embargo, aún no sabemos lo suficiente sobre esto en los humanos y cómo cambia a lo largo de la vida. Los estudios que se han hecho se han enfocado principalmente en el gasto energético basal, que es la energía que se gasta en reposo y que representa solo una parte del gasto total. También se han usado estimaciones para calcular el gasto total a partir del gasto basal y la actividad física diaria. A medida que las personas crecen y cambian, su composición corporal, tamaño y actividad física también cambian. Esto hace que sea difícil entender cómo estos factores afectan el gasto energético. Se sabe que el gasto energético total y basal aumenta a medida que los niños crecen y se desarrollan, pero no se sabe cómo afecta la actividad física y los cambios en las tasas metabólicas de los tejidos. En los adultos mayores, la disminución del gasto energético puede estar relacionada con la disminución de la masa libre de grasa y actividad física, pero Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 7 también puede deberse a cambios relacionados con la edad en el metabolismo de los órganos. En este estudio (2), se observó que tanto el gasto total como el basal aumentaban con la masa libre de grasa según una ley de potencia. Tradicionalmente, se ha creído que la cantidad de energía que una persona utiliza en un día normal se divide en tres partes: la cantidad necesaria para mantener el cuerpo funcionando en reposo (RMR), la energía que se usa para digerir los alimentos que se consumen (efecto termogénico de los alimentos) y la energía que se gasta en actividades físicas y otros aspectos de la vida diaria (ejercicio y NEAT, Non-Exercise Activity Thermogenesis). La tasa metabólica basal es la parte más grande de esta cantidad, representando aproximadamente el 60-70% de la energía total utilizada en un día normal, y se mide cuando Figura 2: Gasto energético total a lo largo de la vida humana. (A) El gasto energético total (TEE) aumenta con la masa libre de grasa (FFM), pero los grupos de edad se agrupan alrededor de la línea de tendencia de manera diferente. La línea negra indica TEE = 0,677FFM0,708. Coeficiente de determinación (R²) = 0,83; P < 0,0001. (B) El gasto total aumenta en la infancia, se mantiene estable en la edad adulta y disminuye en los adultos mayores. Se muestran las medias ± DE (desviaciones estándar) de los números de edad y sexo. (C) Las medias de los números por edad y sexo muestran una progresión distinta del gasto total y de la masa libre de grasa a lo largo de la vida. (D) Los neonatos, los jóvenes y los adultos muestran distintas relaciones entre la masa libre de grasa y el gasto. La línea discontinua, extrapolada de la regresión para adultos, se aproxima a la regresión utilizada para calcular el gasto total ajustado (2). Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 8 una persona está en reposo y ayunando. La energía utilizada en la digestión de alimentos representa entre el 6%-12% de la energía total utilizada en un día normal. La energía gastada en actividades físicas y otros aspectos de la vida diaria, el resto del porcentaje puede dividirse en dos tipos: la que se usa para hacer ejercicio y la que se usa para otros aspectos de la vida diaria, como trabajar o hablar (15). Figura 3: Modelo tradicional de gasto energético diario total en humanos (15). Siendo aproximadamente en términos generales el 60% de la Tasa Metabólica Basal, el 10% de la digestión de los alimentos y el 30% de la actividad física. Aunque el modelo tradicional (figura 3) de la cantidad total de energía gastada en un día es ampliamente aceptado, algunos estudios sugieren que puede ser apropiado considerar un modelo alternativo (figura 4). En este modelo, uno o más de los componentes "adaptables", como el gasto energético asociado al ejercicio, podrían reducirse con niveles altos de actividad física estructurada. Además, se desconocen los procesos que contribuyen al componente "otro", pero podrían estar relacionados con funciones corporales como la reparación somática, la reproducción, la función inmunitaria, la locomoción y la termorregulación. Por ejemplo, se ha demostrado que el gasto energético asociado a la termorregulación, incluso a temperaturas ligeramente más frescas que la zona de confort térmico, es significativo. Aunque actualmente es difícil cuantificar con precisión el gasto energético asociado a este "otro" 30% ACT. FÍSICA 10% DIGESTIÓN 60% TMB Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 9 componente, la incorporación de biomarcadores podría proporcionar una indicación de si estas funciones fisiológicas se ven afectadas por la actividad física realizada (15). Figura 4: Un modelo alternativo del gasto energético diario total en humanos (15). Acelerometría La acelerometría es una de las técnicas más fiables, en el registro y almacenamiento de la cantidad y el nivel de la actividad física, realizada por cada persona y en un periodo de tiempo determinado. Se mide con un acelerómetro el cual controla la aceleración y la velocidad de vibraciones. Puede ser uniaxial, biaxial o triaxial, según mida las aceleraciones en una sola dirección (vertical) o lo haga en tres direcciones (anteroposterior, medio- lateraly longitudinal). En algunos acelerómetros, mide en unidades arbitrarias llamadas “eventos” por minuto que luego se trasladan a METs o su equivalente metabólico, considerándose como la tasa metabólica en reposo estándar (MET). Las mediciones pueden oscilar desde 1 a 18 METs, en función de la intensidad de la actividad física. Pero los acelerómetros que menos error tienen con respecto al gold standar de la medición del gasto energético (el agua doblemente marcada), son aquellos que miden otras variables Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 10 complementarias como el calor corporal, la respuesta galvánica de la piel y otras variables de respuesta termina (16). Tabla 2: Diferencia de METs en función de la actividad (17). ACTIVIDAD INTENSIDAD INTENSIDAD (MET) GASTO DE ENERGÍA (EQUIVALENTE EN KCAL PARA UNA PERSONA DE 30KG DURANTE 30MIN DE ACTIVIDAD) PLANCHAR LIMPIAR Y QUITAR EL POLVO ANDAR O PASEAR A 3-4 KM/H Leve Leve Leve 2,3 2,5 2,5 35 37 37 PINTAR/DECORAR ANDAR A 4-6 KM/H PASAR LA ASPIRADORA Moderada Moderada Moderada 3,0 3,3 3,5 45 50 53 GOLF (CAMINANDO, SACANDO PALOS) BÁDMINTON (POR DIVERSIÓN) TENIS (DOBLES) Moderada Moderada Moderada 4,3 4,5 5,0 65 68 75 ANDAR A PASO LIGERO, A > 6KM/H CORTAR EL CÉSPED (CON MAQUINARIA) IR EN BICICLETA A 16-19 KM/H Moderada Moderada Moderada 5,0 5,5 6,0 75 83 90 BAILE AERÓBICO IR EN BICICLETA A 19-22KM/H NADAR A CROL LENTO, A 45M/MIN Vigorosa Vigorosa Vigorosa 6,5 8,0 8,0 93 120 120 TENIS (INDIVIDUALES) CORRER A 9-10 KM/H CORRER A 10-12 KM/H CORRER A 12-14 KM/H Vigorosa Vigorosa Vigorosa Vigorosa 8,0 10,0 11,5 13,5 120 150 173 203 Aplicaciones móviles Actualmente existen muchas aplicaciones móviles que nos facilitan llevar un balance energético lo más preciso posible. Por un lado, están todas las aplicaciones que pertenecen a la propia marca del reloj inteligente que lleves, como por ejemplo Garmin, Polar, Fitbit, Samsung, Apple Watch, Suunto...etc. Estas aplicaciones nos proporcionan de una manera aproximada las calorías quemadas a lo largo Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 11 del día. Sabiendo nuestro peso, nuestra altura y nuestra edad (que suele solicitarlo la propia aplicación al principio cuando te registras), hace un cálculo estimado de lo que sería nuestro gasto energético basal, y luego a eso le suma todo el movimiento que realices tú en tu día, contado el NEAT total, la frecuencia cardíaca, los entrenamientos que marquemos en el reloj…etc. Por otro lado, existen otras aplicaciones que se conectan entre sí con las de los relojes para también llevar el computo de la ingesta calórica, donde tenemos que introducir todos los alimentos y el agua de ese día, y la propia aplicación nos hace el balance energético. La más conocida es MyFitnessPal dentro de las aplicaciones de balance. No todas las aplicaciones de los relojes inteligentes tienen esta opción, por eso es interesante combinarlas (18). Otras técnicas IPAQ (International Physical Activity Questionnair) El IPAQ, Cuestionario Internacional de Actividad Física, por sus siglas en inglés, con validez y confiabilidad aceptada (19), consta de siete preguntas que exploran la frecuencia, duración e intensidad de la actividad física realizada en los últimos siete días. Estas preguntas abarcan tanto la actividad moderada como la intensa, así como el tiempo dedicado a caminar y el tiempo pasado sentado durante un día laboral. Este cuestionario puede ser administrado a través de una entrevista directa, por teléfono o mediante una encuesta que la persona completa por sí misma. Está diseñado específicamente para adultos de edades comprendidas entre los 18 y los 65 años. Existen dos versiones del cuestionario (20): • Versión corta: Esta versión consta de siete elementos y proporciona información sobre el tiempo que una persona dedica a actividades de intensidad moderada y vigorosa, así como al tiempo dedicado a caminar y al tiempo que pasa sentada. Se recomienda especialmente cuando se desea realizar un seguimiento a nivel poblacional en investigaciones. • Versión larga: Esta versión consta de 27 elementos y recopila información sobre una amplia gama de actividades físicas, como tareas domésticas, jardinería, ocupaciones laborales, transporte, tiempo libre y actividades sedentarias. Debido a su mayor longitud Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 12 y complejidad en comparación con la versión corta, su uso se limita en estudios de investigación. Ambas versiones del cuestionario evalúan tres aspectos clave de la actividad física: la intensidad (leve, moderada o vigorosa), la frecuencia (número de días por semana) y la duración (tiempo por día). Agua doblemente marcada Este método proporciona información sobre la energía total gastada por un individuo en vida libre durante un periodo de 4 a 20 días, un periodo que probablemente refleje las necesidades energéticas normales del individuo. El individuo ingiere una dosis oral de agua que contiene una cantidad conocida de isótopos estables (no radiactivos) de hidrógeno y oxígeno. Los isótopos, 2H (deuterio) y 18O, se mezclan con el hidrógeno y el oxígeno normales del agua corporal en pocas horas. A medida que el cuerpo gasta energía, se produce CO2 y agua. El CO2 se elimina del cuerpo con la respiración, mientras que el agua se pierde con la respiración, la orina, el sudor y otras evaporaciones. Como el 18O está contenido tanto en el CO2 como en el agua, se pierde del cuerpo más rápidamente que el 2H, que está contenido en el agua, pero no en el CO2 (21). Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 13 1.3 Evaluación de la composición corporal Existe en la actualidad diferentes formas de medir la composición corporal que pueden ser agrupados en tres maneras: de manera directa, de manera indirecta y doblemente indirecta. Vamos a describir cada grupo según una reciente revisión sistemática que publicó Osvaldo Costa Moreira et. al, con el Instituto de Biomedicina (IBIOMED) de León en 2015. El método directo es el más fiable y el más exacto de todos. El principal inconveniente de este método es que está muy limitado porque tiene relación con la disección de cadáveres, ya que ahí analizas casi al completo la composición corporal separando y seleccionando lo que quieras en ese momento. Lo cual solo sirve con personas que hayan fallecido. Una limitación poco admitida de este método es que el tejido vivo y el muerto no se comportan igual, y la condición física de alguien que ha fallecido es distinta de las personas que están vivas. Por otro lado, no existe disección de cadáveres de deportistas, con lo que la aplicación de estos modelos hay que hacerlas con mucha cautela. Por otro lado, los métodos indirectos para la medición de la composición corporal no están relacionados con la manipulación de los tejidos como hemos visto en el método anterior. Se llama realizar un análisis de la composición corporal in vivo. El principal inconveniente de los métodos indirectos es que son poco accesibles debido a su alto coste económico. La revisión aborda 4 métodos indirectos diferentes, que son: 1. Tomografía axial computarizada (TAC): El TAC es un escáner que emite rayos-X y éstos traspasan al sujeto. El TAC y el RMN (que es el siguiente que vamos a ver) son los métodos más precisos que existen para medir la cantidad y la distribución del músculo y del tejido adiposo que presentael cuerpo. Una de las grandes diferencias como ventaja que presenta este método es que permite medir la grasa infiltrada en el músculo esquelético. Su r² = 0,99, lo cual nos da una gran precisión y repetitividad, proporciona más información sobre los músculos, el tejido adiposo y los órganos que otros métodos que veremos más adelante. Los principales inconvenientes son que exponemos al paciente a una dosis muy elevada de radiación y, como hemos dicho antes, el alto coste económico. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 14 2. Resonancia Magnética Nuclear (RMN): Esta otra técnica, que se basa en interaccionar los núcleos atómicos de hidrógeno y los campos magnéticos generados, controlados por el dispositivo. Un fuerte imán dentro del aparato de RMN, alinea los momentos magnéticos de los fotones con el campo del imán, y cuando las radiofrecuencias se activas o se desactiva, los protones de hidrógeno absorben o liberan la energía, respectivamente. Esté método tan sofisticado y complicado de entender si no tienes una cierta idea de conceptos físicos, tiene bastantes ventajas como la validez para medir la grasa visceral y la capacidad de establecer interferencias sin someter al sujeto a las radiaciones que presentaba el TAC, además, su precisión también es igual de buena con una r² = 0,99. Se le considera el método gold standard para medir la masa muscular o el área de sección transversal. Las desventajas, como ya sabemos, es el elevado coste. 3. Absorciometría dual de rayos X (DXA): El DXA, como los demás métodos, mide la composición corporal. Al principio fue diseñada principalmente para medir la DMO, pero con las mejoras y avances tecnológicos, también miden la masa magra y masa grasa. Actualmente, es el método de referencia en el estudio de la composición corporal en investigaciones clínicas. Este método, estima la composición corporal a través de la atenuación de fotones. Éstos atraviesan el tejido y son absorbidos o diseminados por el efecto fotoeléctrico y el efecto de Compton. Gracias al agua y al componente orgánico de los tejidos blancos, el DXA puede separar este tejido blando en masa magra y en masa grasa, además de la DMO que hemos mencionado anteriormente. Es un instrumento interesante para aquellas personas que tiene un mayor factor de riesgo de enfermedades de pérdida de hueso o músculo, como la osteoporosis, sarcopenia, cáncer o esclerosis múltiple. 4. Pletismografía: En la pletismografía se evalúa la composición corporal por el desplazamiento de aire que se mueve dentro de una cámara cerrada. Nos da el volumen corporal del sujeto, gracias a la relación inversa que existe entre presión y volumen, basada en la ley de Boyle. Una vez determinado su volumen, es fácil establecer la Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 15 composición corporal por medio de los principios de la densitometría. Es un método rápido y fácil de aplicar. El inconveniente principal es el mantenimiento de la temperatura constante en la cámara y la presuposición de que el sujeto respire normal durante las mediciones para comprobar su volumen corporal. Finalmente, existen los métodos doblemente indirectos, se parecen a los métodos indirectos porque fueron validados a partir de éstos y por lo tanto también se hacen in vivo. En comparación a los indirectos, son mucho más sencillos, seguros y fáciles de manejar e interpretar. Además, el coste financiero es mucho menor y por lo tanto más accesible para todo el mundo. En este apartado tenemos dos: 1. Impedancia bioeléctrica: Gracias al principio de la conductividad del agua del cuerpo, podemos utilizar este método ya que mide la impedancia a una pequeña corriente eléctrica aplicada a medida que pasa a través del cuerpo. La masa libre de grasa presenta una buena conductibilidad eléctrica por poseer una elevada concentración de agua y electrolitos, pero, por el contrario, la masa grasa no es un buen conductor eléctrico, lo que nos lleva a decir que la impedancia es directamente proporcional a la cantidad de grasa corporal que tenga el sujeto. La precisión de este método depende de la colocación de los electrodos, el nivel de hidratación, la alimentación, el ciclo menstrual y la temperatura del ambiente. Por lo que su fiabilidad no es igual de buena que con los métodos indirectos, presenta una r² = 0,84. Como ventajas decimos que es un método no invasivo, relativamente barato y de fácil y rápida aplicación. Pero las desventajas son problemas con pacientes que presenten retención de líquidos, problemas hidrostáticos o uso de medicación diuréticas y en deportistas ya que tiene un error del 3% y no es lo suficientemente preciso como para establecer la salud de este. 2. Antropometría: Consiste en la evaluación de las dimensiones corporales del sujeto. La más usada en antropometría es el índice de masa corporal (IMC) que relaciona el peso con la altura. La relación entre circunferencia de la cintura y de la cadera también es otra técnica antropométrica y recomendada por la OMS, como buen predictor de obesidad central. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 16 Otra técnica antropométrica más precisa que estas anteriores, es la medición de los pliegues cutáneos, asumiendo que la mayoría de la grasa corporal es subcutánea. Con unas ecuaciones matemáticas y sacando diversos pliegues en todo el cuerpo, podemos estimar la masa grasa y la masa magra corporal. El nivel de precisión depende del tipo, de lo calibrado que esté el compás utilizado (plicómetro) y de la experiencia y la técnica de la persona que realice la medición. Las ventajas del método son el bajo coste económico, la facilidad, la sencillez que presenta el instrumento y el poder transportarlo a donde quieras. Pero, por el contrario, presenta un error de entre el 3% y el 11%, que varía en función del evaluador y de lo que hemos comentado anteriormente (22). Finalmente, mencionamos este artículo donde se examina la literatura relacionada con la regulación del gasto de energía en seres humanos, incluyendo a personas jóvenes. Los resultados resaltan la importancia de considerar diversos factores que influyen en el equilibrio energético, como el gasto energético en reposo, la termogénesis inducida por la dieta, la actividad física y otros componentes del gasto energético total (23). A pesar de que existe información científica acerca del equilibrio energético, hasta la fecha no se han encontrado estudios que comparen el equilibrio energético observado con los cambios reales en la composición corporal de los sujetos. Este hecho nos conduce directamente al objetivo de nuestro Trabajo de Fin de Grado. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 17 2. OBJETIVOS DEL TRABAJO FIN DE GRADO Los objetivos del presente Trabajo Fin de Grado son los siguientes: • Comprobar el balance energético real en un varón físicamente activo, tras un periodo de mantenimiento estable en el peso corporal. • Comparar los efectos de la medición de los valores de ingesta y gasto a través de diferentes dispositivos, aplicaciones móviles y procedimientos. • Observar qué balance energético se acerca más a los cambios reales acontecidos en la composición corporal. • Evaluar los resultados de gasto energético entre diferentes dispositivos con respecto al valor de la acelerometría. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 18 3. MATERIAL Y MÉTODOS Todas las pruebas las llevamos a cabo en el Laboratorio de Fisiología del Esfuerzo del INEF, donde tuvimos accesoa todo el material necesario para hacer las pruebas de composición corporal y medir el gasto energético basal con precisión por calorimetría indirecta para poder añadirlo al balance energético total. Descripción del seguimiento de balance. El estudio consistió en estar durante 16 días controlando mi propio balance energético. El primer día del estudio, es decir, el 6 de febrero del 2023, realizamos las pruebas de DXA y RMR; y, una vez transcurridos esos 16 días, el 21 de febrero del 2023, volvimos a realizar esas mismas pruebas y en las mismas condiciones para poder comparar los resultados. Las pruebas las hicimos en el Laboratorio de Fisiología del Esfuerzo del INEF de Madrid. Durante los días del estudio, tendremos que ir controlando el balance energético que va sucediendo en mi cuerpo a lo largo de cada día. Para medir ese balance de una manera cuantitativa, necesitaremos saber la cantidad total de kcal consumidas y la cantidad total de kcal gastadas en cada día del estudio. En el siguiente apartado encontraremos el seguimiento del balance energético (Tabla 3), donde estará de una forma detallada las diferentes pruebas que vamos a ir haciendo cada día para conseguir aproximar de la manera más exacta el total de mi balance energético. Las pruebas que se realizaron fueron las siguientes: DXA La medición de la composición corporal se realizó con el Densitómetro GE Lunar Prodigy (GE Healthcare, Madison, Wisconsin, USA) usando el software GE Encore 2002 v 6.10.029. La densitometría ósea se realizó el primero y el último día del estudio, y así poder comparar los resultados ya que va a ser nuestro aparato para la medición de nuestra composición corporal. Principalmente el tema de la acumulación y distribución de la grasa. El sujeto tiene que Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 19 tumbarse decúbito supino con la mínima ropa posible y sin ningún objeto metálico (relojes, pendientes, collares, piercings…) que pueda interferir con los rayos X del aparato. RMR El Resting Metabolic Rate se realizó, al igual que el DXA, uno al principio y otro al final del estudio también para observar el cambio, producido. Lo haremos mediante calorimetría indirecta, a través de la medición del oxígeno consumido y el CO2 producido. También, para realizar una medición del RMR de manera indirecta mediante un cálculo estimado, podemos usar la siguiente fórmula. En nuestro caso, la de hombre: Ecuaciones de Harris-Benedict revisadas por Mifflin y St Jeor en 1990 (24): Hombres RMR = (10 x peso de Kg) + (6,25 x altura en cm) – (5 x edad en años) + 5. Mujeres RMR = (10 x peso en kg) + (6,25 x altura en cm) – (5 x edad en años) – 161. Estimación del RMR: peso = 84kg; altura = 180cm; edad = 22años Mi RMR = (10 x 84) + (6,25 x 180) – (5 x 22) + 5 = 840 + 1125 – 110 + 5 = 1860 kcal/día Pero para realizar la medición de RMR con analizador de gases, se utilizó el JAEGER® Vyntus CPX (Jaeger-CareFusion, Germany) con el software SentrySuite V3.20.3 y se siguió el siguiente protocolo: Llegar al centro de investigación en coche o en autobús (evitando cualquier actividad física) y en ayunas (al menos 8h). Abstenerse a cualquier actividad física moderada (24h antes) o vigorosa (48h antes). Se mide el peso y la estatura sin calzado y con ropa ligera utilizando una báscula seca y un estadiómetro. Posición supina y evitando el movimiento durante la medición (el coste energético y el RMR aumentan en cualquier otra posición). El RMR se calcula en una habitación con la luz tenue, con temperatura ambiente entre 22°C y 24°C, y condiciones de humedad de entre 35% y 45%. Quedarse en posición supina como mínimo 20 min antes de la medición de RMR como periodo de adaptación. Además, taparse con una sábana durante toda la prueba. Respirar con normalidad y no hablar ni dormirse durante toda la prueba. Dos mediciones de RMR de 30 min y el intervalo de tiempo entre cada medición de 5 min, y durante ese tiempo, permanecer en la camilla tumbado. Los datos de Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 20 gases obtenidos se promediaron automáticamente cada minuto mediante el software indicado anteriormente siguiendo protocolos de procesamiento de datos de estudios previos (25). Para analizar los datos y encontrar cuál es el RMR, seguimos el protocolo del siguiente artículo científico (25). Es el mismo que usamos para el protocolo cuando hicimos la prueba de RMR. Los datos que obtuvimos se recogían en periodos de 10 segundos, y tuvimos valores del consumo de oxígeno en ml/min (VO2); el consumo de dióxido de carbono en ml/min (VCO2); el RER (respiratory exchange ratio) que es un cociente que nos permite saber qué tipo de sustrato energético estamos oxidando en el organismo justo en ese mismo momento; el EE/d (energy expenditure o gasto de energía dividido entre el día); y también los gramos de HH.CC y de grasas que gastaría al día. Para empezar, descartamos los primeros 5 minutos que asumimos que aún no estamos lo más estabilizados posibles, y también descartamos el descanso entre medias de las dos mediciones. Después, realizamos la media de todos los datos obtenidos en cada minuto, en total tenemos 6 datos por minuto de todo lo mencionado anteriormente. Más tarde, hacemos el promedio de cada 5 minutos, usando los datos promediados de cada minuto. Finalmente, calculamos el CV (coeficiente de variación) de cada promedio de 5 minutos, y la desviación estándar de los apartados mencionados anteriormente expresada en porcentaje. Una vez tuvimos ya todos esos datos, los unificamos en una nueva hoja de Excel y los ordenamos de menor a mayor del promedio del gasto de energía entre el día. Para seleccionar el dato de promedio de EE que va a ser el que vamos a asumir como RMR oficial, nos fijamos en las columnas del Coeficiente de Variación, y los porcentajes del volumen de O2 y CO2 tiene que ser <10%, y el RER <5%. El primer valor que cumpla esos requisitos, asumiremos que es mi RMR lo más preciso posible. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 21 PULSÓMETRO La FC la medimos durante los 16 días, 24h al día, con una banda pulsómetro en el pecho, pero en el caso de ser retirada en algún momento, se siguió midiendo con el dispositivo de muñeca Banda Pulsómetro Running Kalenji DUAL ANT+ / Bluetooth Smart (Geonaute, Taiwán, Asia). SMARTWATCH FITBIT VERSA Este es el reloj inteligente que vamos a llevar siempre colocado en la muñeca izquierda y que no se va a quitar en ningún momento del estudio (excepto para cargarlo). Estará conectado a la aplicación móvil Fitbit versión 72.1.19 y al pulsómetro. (Hereby, Fitbit, Model FB505) ACELERÓMETRO Para la medición de la acelerometría se utilizó un SenseWear Pro3 ArmbandTM (Body Media, Pittsburgh, PA), utilizando Innerview Research Software Version 6.0, que utiliza un algoritmo propietario para el cálculo del gasto energético total diario. El estudió duró dos semanas, se pondrá el acelerómetro durante una semana completa para obtener datos de todos los días de la semana, y ver qué días son los más activos o menos activos. El acelerómetro es una forma objetiva y validada de medir actividad física. Existen suficientes estudios que demuestran que el acelerómetro SenseWear es válido, fiable y reproducible (26), y por tanto ha sido utilizado como gold standar en la medición de la actividad física y el gasto energético. Por otro lado, la utilización de las pulseras de actividad es también ampliamente utilizado en la literatura científica (27), aunque su nivel de fiabilidad es menor a los gold standar declarados que son algunos acelerómetros específicos de medición de actividad física(SenseWear, ActiGraph, etc.) y el agua doblemente marcada. NUTRICIÓN Desde el día 1 hasta el final, calculamos todo lo que se ingirió tanto de comida como de bebida. Se utilizó la báscula digital cocina SILVERCREST IAN 284945 para pesar alimentos y agua. La conversión de gramos a kcal la realizó el propio software de la aplicación de Fitbit versión 72.1.19 que se usó durante todo el seguimiento. Se realizaron 4 comidas diarias, a excepción Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 22 de cinco días que fueron 3. Consideramos como fuentes de errores, la base de datos en relación la composición nutricional de los alimentos, o las ingestas recomendadas, o el error de la báscula digital de cocina (NU Service GmbH, Lessingstraße 10 b, DE-89231 Neu-Ulm, Alemania). PESAJE Todos los días entre las 7am y las 9am el sujeto realizó un pesaje en condiciones estandarizadas y con el menor de ropa posible. En ayunas y después de haber intentado defecar y orinar. El participante del estudio registrará todos los datos recopilados en la aplicación móvil Fitbit. El objetivo es mantener el peso, por lo que se esforzará por ajustar meticulosamente la ingesta calórica para lograr un equilibrio prácticamente nulo entre la ingesta y el gasto energético, y esta información será monitoreada diariamente. Además, llevará consigo un cuaderno todos los días, en el cual anotará principalmente las comidas consumidas, el peso corporal, el consumo de agua en litros, el gasto calórico total proporcionado por el dispositivo wearable y el número de pasos diarios. De esta manera, se dispondrá de un registro detallado y no se dependerá exclusivamente del registro en el dispositivo móvil, evitando la pérdida de datos importantes necesarios para el análisis al final de la intervención. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 23 3.3 Cronograma del seguimiento de balance energético. En la siguiente tabla se muestra la temporalización de la toma de datos y todas las medidas que se han llevado a cabo durante el estudio de caso. Tabla 3: Cronograma de la observación. DÍA 1 (6-FEB) 2 (7-FEB) 3 (8-FEB) 13 (18-FEB) 14 (19-FEB) 15 (20-FEB) 16 (21-FEB) DXA X ... X RMR X ... X PULSÓMETRO X X X ... X X X FITBIT VERSA X X X ... X X X ACELERÓMETRO X ... X NUTRICIÓN X X X ... X X X PESAJE X X X ... X X X X Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 24 4. RESULTADOS En esta sección, se presentarán los resultados obtenidos durante el estudio, abarcando cinco aspectos principales: aporte energético, gasto energético, balance energético, composición corporal y tasa metabólica basal. Cada uno de estos componentes será analizado de manera individual y se proporcionará una descripción detallada de los datos recopilados en relación con estos. 4.1 Aporte energético En la figura 5 podemos observar la cantidad de kcal ingeridas por día, el número de arriba de cada columna representa las kcal de ese día en concreto, y abajo el número del día del estudio que corresponde. Podemos observar tres días de una ingesta de más de 4.000kcal/día, los días 6, 11 y 12 del estudio, que más adelante veremos que se relaciona también con un día con mayor gasto energético (figuras 6 y 7). La cantidad total de calorías ingeridas en los 15 días ha sido de 48.351 kcal, a una media de 3223kcal/día. La desviación estándar es de 733kcal y un coeficiente de variación del 23%. En relación con los macronutrientes, el promedio de ingesta en porcentaje durante los 15 días de estudio de carbohidratos, grasas y proteínas fue de 37%, 44% y 19% respectivamente. Figura 5: Evolución del aporte energético. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 25 4.2 Gasto energético En este apartado, vamos a ver el gasto energético que se obtuvo durante el estudio. Por un lado, vamos a mostrar las kcal que nos midió el acelerómetro y por otro lado las kcal que nos midió la pulsera Fitbit. Después, mostraremos una comparativa de ambas para ver si siguen la misma relación. En la figura 6 podemos observar la cantidad de kcal gastadas medidas con acelerómetro por día, el número de arriba de cada columna representa las kcal gastadas de ese día en concreto, y abajo el número del día del estudio que corresponde. Podemos observar tres días de un gasto de más de 4.500kcal/día, los días 6, 11 y 12 del estudio, que se relacionan con los días que más ingesta calórica tenemos también, visto en la figura 5. La cantidad total de calorías gastadas en los 15 días ha sido de 51.773 kcal, a una media de 3452kcal/día. La desviación estándar es de 864kcal y un coeficiente de variación del 25%. Figura 6: Evolución del gasto energético con acelerómetro. En la figura 7 podemos observar la cantidad de kcal gastadas medidas con la pulsera Fitbit por día, el número de arriba de cada columna representa las kcal gastadas de ese día en concreto, y abajo el número del día del estudio que corresponde. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 26 La cantidad total de calorías gastadas en los 15 días ha sido de 55.748 kcal, a una media de 3717kcal/día. La desviación estándar es de 1063kcal y un coeficiente de variación del 29%. Figura 7: Evolución del gasto energético con pulsera Fitbit. En la figura 8, podemos ver una comparación de, en verde las kcal de gasto del acelerómetro, y en naranja la kcal de gasto del Fitbit. Como podemos observar, siguen ambas una relación bastante parecida. Figura 8: Comparativa de kcal gastadas medidas con el acelerómetro y con la pulsera Fitbit. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 27 En la figura 9, se muestra la alta correlación que se obtienen al comparar los datos del acelerómetro con los de la pulsera Fitbit. Figura 9: correlación entre los datos de acelerometría y datos de la pulsera Fitbit. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 28 4.3 Balance energético Como tenemos dos gastos energéticos diferentes, el del acelerómetro y el de la pulsera Fitbit, también vamos a crear dos balances energéticos diferentes, uno con cada gasto. El aporte en ambos casos es el mismo. 4.3.1 Balance energético aplicación Fitbit frente a gasto energético acelerómetro. Como podemos observar en la figura 10, excepto 4 días, todos los balances han sido negativos. Y los que son positivos, están muy cerca del 0. En general, he gastado más kcal de las que he consumido durante todo el estudio. El número de cada columna representan las kcal de balance energético de ese día en concreto, en positivo o en negativo en función del día del balance, y el número del medio el día del estudio que corresponde. El balance energético total en los 15 días ha sido de -3.422 kcal, siendo el aporte total 48.351kcal y el gasto total medido con el acelerómetro 51.773kcal. La media es -228kcal/día. La desviación estándar es de 223kcal y un coeficiente de variación del -98%. Figura 10: Balance energético que relaciona las kcal consumidas con las kcal gastadas medidas con el acelerómetro. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 29 4.3.2 Balance energético aplicación Fitbit frente a gasto energético Fitbit. Como podemos observar en la figura 11,excepto 1 día, todos los balances han sido negativos. El único día con balance energético positivo fue el día 7 del estudio, con 111 kcal, prácticamente al lado del 0. En general, he gastado más kcal de las que he consumido durante todo el estudio. El número de cada columna representan las kcal de balance energético de ese día en concreto, en positivo o en negativo en función del día del balance, y el número del medio el día del estudio que corresponde. El balance energético total en los 15 días ha sido de -7.397kcal, siendo el aporte total 48.351kcal y el gasto total medido con la pulsera Fitbit 55.748kcal. La media es -493kcal/día. La desviación estándar es de 403kcal y un coeficiente de variación del -82%. Figura 11: Balance energético que relaciona las kcal consumidas con las kcal gastadas medidas con la pulsera Fitbit. Como se puede observar, aunque la dinámica del balance es muy similar entre el acelerómetro y la pulsera, no es exactamente el mismo. Posteriormente podremos observar cuál de ellos se acerca más al valor del cambio acontecido en la composición corporal. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 30 4.4 Composición corporal 4.4.1 Peso El peso durante el seguimiento no ha sido 100% igual todos los días, ha ido variando. Lo podemos ver representado en la figura 13. La gráfica representa los pesos de cada día con cuadrados de color verde. Se empezó el estudio en 84,4kg y se ha acabado en 84,8kg, lo que supone un incremento de apenas 400g. He tendido a pesar menos hasta un poco más de la mitad del estudio, el día 11, donde al final iba aumentando cada día. El valor más bajo de peso al que llegué fue de 83,8kg, y el más alto 84,5kg, los días 11 y 15 respectivamente. Figura 12: Fluctuación del peso durante el seguimiento. El promedio del peso durante el estudio es de 84,1kg, la desviación estándar de 0,29kg y el coeficiente de variación del 0,3%. Pero si lo vemos a una escala mayor, es decir, con unos valores de los ejes superiores, pero manteniendo los datos del peso, vemos como sí se aplana la gráfica (figura 13) y que la variación que he comentado antes que he tenido durante el estudio es insignificante. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 31 Figura 13: Fluctuación del peso durante el seguimiento con la escala alterada. En la siguiente gráfica podemos ver la relación que ha tenido el EE (energy expenditure, es decir, el gasto energético) de cada día, con el peso obtenido al día que corresponde. Figura 14: Relación entre el gasto energético diario y el peso (EE/d = Energy Expenditure/day). Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 32 4.4.2 DXA Los datos de composición corporal se muestran en la Tabla 4, que como se ha indicado se midieron antes y después de los 15 días de evaluación del balance energético El principal dato que podemos estudiar es la diferencia de grasa tanto en la prueba pre como en el post, lo tenemos expresado por una parte en % de grasa corporal, y por otro lado en gramos totales de grasa en todo el cuerpo. En % de grasa corporal, el sujeto comenzó con un 16,7% de grasa corporal y terminó con un 15,8%, con lo que se experimentó un cambio de un 0,9% de grasa corporal. En g de grasa corporal, el comienzo de la observación mostró 13.474g y se terminó la misma con 12.799g, Tabla 4: Datos tejido composición corporal. Los datos de % de cambio que están en negro, significan que ha aumentado el valor medido de la prueba pre al post, por el contrario, los datos de % de cambio que están en rojo, significan que ha disminuido el valor medido de la prueba del pre al post. REGIÓN % Grasa MASA TOTAL (Kg) GRASA (g) MAGRO (g) CMO (g) PRE POST % DE CAMBIO PRE POST % DE CAMBIO PRE POST % DE CAMBIO PRE POST % DE CAMBIO PRE POST % DE CAMBIO Brazo Izq. 9,7 9,5 -2% 5,4 5,6 4% 495 512 3% 4634 4856 5% 262 262 0% Pierna Izq. 19,7 18,6 -6% 15,2 15,5 2% 2834 2722 -4% 11541 11951 3% 801 789 -2% Brazo Dcho. 9,7 9,5 -2% 5,0 5,5 9% 459 498 8% 4292 4734 9% 257 266 3% Pierna Dcha. 19,7 18,6 -6% 15,1 15,4 2% 2812 2704 -4% 11462 11874 3% 794 780 -2% Tronco 17,1 16,1 -6% 38,6 38,2 -1% 6403 5940 -8% 30957 31035 0% 1248 1204 -4% Androide 14,6 15,2 4% 5,1 5,4 6% 739 808 9% 4321 4498 4% 77 84 8% Ginoide 25,9 24,9 -4% 13,2 13,8 4% 3310 3349 1% 9478 10078 6% 432 416 -4% Total 16,7 15,8 -6% 84,5 85,1 1% 13474 12799 -5% 67089 68419 2% 3908 3840 -2% Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 33 lo que supone una reducción de 675g de grasa corporal, lo que viene siendo un 5% de cambio negativo. La masa magra por su lado, calculada como el peso corporal menos la grasa y menos el contenido mineral óseo de cada segmento comenzó con 67089g y se finalizó con 68419g, lo que da un total de 1330 gramos de ganancia de masa magra, o lo que es lo mismo un 2% de cambio positivo con respecto a los valores iniciales. Aunque en nuestro estudio de un caso no había objetivo sobre los cambios en el hueso, pero dado que el DXA aporta estos resultados los hemos querido mostrar, más como un análisis de la posible variación en dos medidas separadas por 15 días, que por la posibilidad real de que exista un cambio. En la tabla 5 se muestran los datos que se han obtenido del cambio óseo. Podemos observar en la última fila, donde están los datos totales, que ha habido un aumento del 2% de la DMO del pre al post; pero, por el contrario, el contenido mineral óseo (CMO) y el área ambos han disminuido. Respecto a la puntuación T y Z de DMO, los valores son normales, por encima de la media según mis características comparándolo con un protocolo de osteoporosis (28). Tabla 5: Datos densitometría ósea. Los datos de % de cambio que están en negro, significan que ha aumentado el valor medido de la prueba pre al post, por el contrario, los datos de % de cambio que están en rojo, significan que ha disminuido el valor medido de la prueba del pre al post. REGIÓN DMO (g/cm²) CMO (g) ÁREA (cm²) PRE POST % DE CAMBIO PRE POST % DE CAMBIO PRE POST % DE CAMBIO Cabeza 2,388 2,456 3% 545 540 -1% 228 220 -4% Brazo Izq. 1,027 1,232 17% 262 262 0% 255 213 -20% Pierna Izq. 1,584 1,566 -1% 801 789 -2% 506 502 -1% Tronco Izq. 1,074 1,074 0% 617 619 0% 574 576 0% Izquierdo Total 1,344 1,368 2% 1932 1886 -2% 1438 1379 -4% Brazo Dcha. 1,071 1,191 10% 257 266 3% 240 224 -7% Pierna Dcha. 1,590 1,582 -1% 794 780 -2% 500 493 -1% Tronco Dcha. 1,077 1,061 -2% 631 584 -8% 586 551 -6% Derecho Total 1,361 1,395 2% 1976 1953 -1% 1452 1401 -4% Brazos 1,048 1,211 13% 519 529 2% 495 437 -13% Piernas 1,587 1,574 -1% 1596 1567 -2% 1006 995 -1% Tronco 1,075 1,068 -1% 1248 1204 -4% 1160 1127 -3% Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 34 En cualquier caso, los resultados más importantes de este estudio de un caso es analizar si el balance energético que se ha observado ha correspondido o no con los cambios en la composición corporal encontrados por DXA. Tabla 6: Cambios del peso y la grasa, real y teórico del estudio. Cambio en el peso real = peso final - peso inicial; Cambio en el peso teórico = sumatorio del BE/7,7 kcal/g; Cambio de grasa real = grasa final - grasa inicial; Cambio de grasa teórica = sumatorio del BE/9,3 kcal/g. Gramos % de error Cambio del peso real 600 1,2% Cambio peso teórico -444 Cambio de grasa real -675 2,3% Cambio de grasa teórica -368 La parte real son los datos que nos han dado con los informes del DXA, y lo teórico lo que deberíamos haber obtenido en funcióndel balance energético realizado, con los equivalentes conocidos en el artículo de M. Redman, et al., 2007 (29). El % de error representa lo que ha diferido la parte real de la teórica, en valor absoluto. El % error en grasa es un poco mayor porque estamos trabajando con valores pequeños comparados con los del peso, 13474g y 84500g respectivamente. Dado que el peso inicial era 84,5kg y el peso final fue 85,1kg, el sujeto experimentó un cambio de 600 g de peso positivo, teniendo en cuenta que como indican los datos ese incremento es de peso magro, el equivalente energético necesario para ese incremento es de 600 x 2,2 kcal/g, es decir un balance energético positivo de 1200 kcal. Pero también sabemos que se ha producido una pérdida de grasa de -675 g. Si cada gramo de grasa gastado equivale a 9,3 kcal/g Costillas 0,758 0,742 -2% 386 355 -9% 509 478 -6% Pelvis 1,396 1,372 -2% 537 514 -4% 385 375 -3% Columna 1,217 1,219 0% 325 335 3% 267 274 3% Total 1,352 1,381 2% 3908 3840 -2% 2889 2779 -4% Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 35 (Redman et al. 2017) el equivalente energético necesario para esta pérdida sería de -6277,5 kcal. Por tanto, si hemos tenido que construir 1200 kcal de músculo, pero hemos gastado -6278 kcal de grasa, el balance de este cambio es de -5078 kcal, cuando el balance total de la intervención ha sido de -3422 kcal (equivalente a -444 g de peso) según el acelerómetro y de -7.397 según la pulsera Fitbit. La distancia del acelerómetro al cambio real en composición corporal es de -1656Kcal (3422-5078 kcal) y en el caso de la pulsera de -2320 kcal (5078-7397 kcal), lo que deja claro que el acelerómetro se ha acercado con mayor precisión al dato real. En la tabla 6 se muestra el error en la estimación del cambio en el peso corporal. Cuando el peso real ha sido una diferencia positiva de más 600 g, la estimación teórica en base al balance energético debería haber sido de -444g. Eso arroja un error de 1044 g que, con respecto al peso inicial de 84,5 kg, representa un error de estimación del 1,2%. Finalmente, para acabar con los resultados, se calculó el IMC (Índice de Masa Corporal) que corresponde del sujeto en función de los valores promedios del estudio: IMC = 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 (𝑘𝑘𝑘𝑘) 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴2 (𝑐𝑐𝑐𝑐) = 84,1 1802 = 25,9𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑐𝑐2 Siguiendo con la clasificación de la obesidad según la OMS, el sujeto presentó un IMC de 25,9kg/m2, estando este dentro del rango de 25 - 29.9 kg/m2, denominado sobrepeso o preobeso (30). Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 36 4.5 Tasa metabólica basal En relación con la TMB, la calculamos de dos formas diferentes para poder compararlo. Por un lado, lo calculamos de la manera más sencilla pero más imprecisa que hay, que es mediante la fórmula de Harris Benedict, conociendo peso, altura y edad del sujeto: Estimación TMB: DATOS PRE Peso = 84,4kg; Altura = 180cm; Edad = 22años Mi RMR = (10 x 84,4) + (6,25 x 180) – (5 x 22) + 5 = 844 + 1125 – 110 + 5 = 1864 kcal/día DATOS POST Peso = 84,8kg; Altura = 180cm; Edad = 22años Mi RMR = (10 x 84,8) + (6,25 x 180) – (5 x 22) + 5 = 848 + 1125 – 110 + 5 = 1868 kcal/día En segundo lugar, se calculó esa misma tasa por calorimetría indirecta, obteniendo una TMB pre, mediante los cálculos realizados, obtuvimos una TMB de 2328 kcal/día, con un 6% de VO2, un 5% de VCO2, UN RQ del 3% y un EE/d del 6%. Por el contrario, en la TMB post, obtuvimos una TMB de 2062 kcal/día, con un 2,8% de VO2, un 6% de VCO2, UN RQ del 5% y un EE/d del 3,1%. Ambos métodos están correctamente validados (31). La ecuación de Harris-Benedict tiene sus limitaciones (32), pero sigue siendo la herramienta más comúnmente utilizada en la práctica clínica debido a su facilidad de uso y su disponibilidad sin costos adicionales. Para este estudio, se eligió la TMB pre como real ya que fue la primera que se obtuvo. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 37 5. DISCUSIÓN El principal hallazgo de nuestro TFG es que existe una gran concordancia entre el balance energético realizado y los cambios que se han encontrado en la composición corporal. El balance en general fue negativo, pero se acabó el estudio con más masa corporal, habiendo disminuido la masa grasa y aumentado la masa libre de grasa. Toda técnica de medición incorpora un margen de error. El análisis de los errores de medición resulta crucial para discernir la existencia de modificaciones en los sujetos en estudio, o bien si dichas variaciones son atribuibles a artefactos del procedimiento, ya sea de índole electrónica o errores de medición, o meramente derivados de la fluctuación intrínseca circadiana de diversas variables biológicas. El presente trabajo fin de grado ha arrojado algo de luz a este respecto, y me ha permitido conocer herramientas que hacen que mis competencias como graduado hayan salido fortalecidas. 5.1 Aporte energético Según un estudio de enero del 2023 de la Universidad de Sri Lanka sobre la ingesta nutricional de jóvenes universitarios que estudian ciencias del deporte (33) nos dice que, estas carreras que intercalan clases teóricas con clases prácticas físico-deportivas, tienden a no tener hábitos de comida, ni en cantidad ni en calidad (34), ya que sus comidas no están monitorizadas y dependen mucho de la cafetería de la universidad. Por lo tanto, la ingesta de alimentos, en general, es menos saludable y rica en carbohidratos y grasas. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) recomienda una ingesta diaria de referencia del 45% al 65% de las kilocalorías totales procedentes de los hidratos de carbono, del 20% al 35% de las grasas, y 15% al 20% (35). Como pudimos ver en los resultados, se excede bastante en grasas, casi un 10% más de lo recomendado, y se encuentra por debajo en un 5% en carbohidratos. En relación con las proteínas, sí que se constata que hay un complimiento en las recomendaciones diarias. Lo que queda claro a todas luces es que ese exceso de grasa no ha provocado que haya un incremento en el % de grasa. Análisis de efecto del balance energético en los cambios de la composición corporal. Estudio de un caso. 38 En cuanto a la ingesta de kcal diaria recomendada, hemos encontrado un estudio que analiza y detalla la cantidad de kcal que una persona debe de consumir en función de su sexo, edad, altura, peso, IMC y nivel de actividad física (36). En el caso del sujeto, que es un chico de 22 años, de 180cm, de 84kg, con un IMC más cercano a 24,99kg/m2 que a 18,5kg/m2 y activo físicamente; su consumo de kcal diario debería de ser de 3.280kcal/día. He tenido un promedio de 3.223kcal/día, por lo que sí he cubierto esas necesidades calóricas diarias. 5.2 Gasto energético Según un estudio realizado a estudiantes varones que practicaban deporte en Varsovia, con edades comprendidas entre 19 y 24 años (37). La masa corporal media era de 80,7 ± 7,7 kg y la altura media de 186,9 ± 5,2 cm, (IMC 23,09 ± 1,85 kg/m2). Midieron el gasto energético diario de estos deportistas y obtuvieron de resultado un TEE (Total Energy Expenditure) medio de 3877 ± 508 kcal/día. Comparándolo con los resultados que fueron de media 3452 ± 864 kcal/día y viendo también los datos de composición corporal en los cuáles entra dentro de todos los rangos, se puede considerar que el gasto energético diario se corresponde con los de un deportista varón físicamente activo. 5.3 Balance energético Vamos a seleccionar como balance energético total el que comparamos de la ingesta con el gasto del acelerómetro, ya que este último
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