Il quoziente respiratorio

Il quoziente respiratorio (RQ) è il rapporto:

RQ = CO2 eliminato / O2 consumato

dove il termine “eliminato” si riferisce all’anidride carbonica (CO2) rimossa dal corpo.

In questo calcolo, il CO2 e l’O2 devono essere dati nelle stesse unità, e in quantità proporzionali al numero di molecole. Gli input accettabili sarebbero o le moli, o i volumi di gas a temperatura e pressione standard.

Molte sostanze metabolizzate sono composti contenenti solo gli elementi carbonio, idrogeno e ossigeno. Gli esempi includono acidi grassi, glicerolo, carboidrati, prodotti di deaminazione ed etanolo. Per l’ossidazione completa di tali composti, l’equazione chimica è

CxHyOz + (x + y/4 – z/2) O2 → x CO2 + (y/2) H2O

e quindi il metabolismo di questo composto dà un RQ di x/(x + y/4 – z/2). Così, la RQ= 6 CO2/ 6 O2=1.

Per i grassi, la RQ dipende dagli acidi grassi specifici presenti. Tra gli acidi grassi comunemente conservati nei vertebrati, l’RQ varia da 0,692 (acido stearico) fino a 0,759 (acido docosaesaenoico). Storicamente, si presumeva che il “grasso medio” avesse un RQ di circa 0,71, e questo vale per la maggior parte dei mammiferi, compresi gli esseri umani. Tuttavia, un’indagine recente ha mostrato che gli animali acquatici, specialmente i pesci, hanno un grasso che dovrebbe produrre RQ più alti sull’ossidazione, raggiungendo fino a 0,73 a causa di elevate quantità di acido docosaesaenoico.

La gamma di coefficienti respiratori per gli organismi in equilibrio metabolico varia solitamente da 1,0 (che rappresenta il valore atteso per l’ossidazione pura dei carboidrati) a ~0,7 (il valore atteso per l’ossidazione pura dei grassi). In generale, le molecole che sono più ossidate (per esempio, il glucosio) richiedono meno ossigeno per essere completamente metabolizzate e, quindi, hanno quozienti respiratori più alti. Al contrario, le molecole che sono meno ossidate (ad esempio, gli acidi grassi) richiedono più ossigeno per il loro metabolismo completo e hanno quozienti respiratori più bassi. Vedi BMR per una discussione su come questi numeri sono derivati. Una dieta mista di grassi e carboidrati risulta in un valore medio tra questi numeri.

Il valore RQ corrisponde a un valore calorico per ogni litro (L) di CO2 prodotto. Se i numeri del consumo di O2 sono disponibili, di solito sono usati direttamente, poiché sono stime più dirette e affidabili della produzione di energia.

RQ come misurato include un contributo dell’energia prodotta dalle proteine. Tuttavia, a causa della complessità dei vari modi in cui i diversi amminoacidi possono essere metabolizzati, nessun singolo RQ può essere assegnato all’ossidazione delle proteine nella dieta.

L’insulina, che aumenta lo stoccaggio dei lipidi e diminuisce l’ossidazione dei grassi, è positivamente associata agli aumenti del quoziente respiratorio. Un bilancio energetico positivo porterà anche a un aumento del quoziente respiratorio.