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Recientemente en Internet, un tema común es que la aplicación de la termodinámica para el cuerpo humano no es correcto. Esto por lo general viene de gente hablando de algo que es evidente que no entienden que es la ecuación del balance energético.
Voy a hacer mi mejor esfuerzo para aclarar las cosas sobre lo que la ecuación de balance de energía significa y no significa.

¿Cuál es la ecuación de balance de energía?

En su forma más simple, la ecuación de balance de energía es la intención de representar lo que (o al menos debería) ocurre en el cuerpo mirando la diferencia entre el ingreso de energía (de alimentos) y la salida de energía.

En su forma más simple en extremo, la ecuación de balance de energía es la siguiente:

Energía que entra = Energía que sale + Cambios en las reservas del cuerpo

Esto es esencialmente una reafirmación de la termodinámica básica, ya que la energía no se crea ni se destruye, todo tiene que ser tenido en cuenta de alguna forma o manera. En este caso, las diferencias entre el ingreso y la salida se muestran como los cambios en las reservas de energía del cuerpo.

Ahora, en el caso del cuerpo humano, los cambios en las reservas de energía se muestran como los cambios en la cantidad de los diferentes tejidos del cuerpo. El exceso de energía se convierte o almacena a través de la conversión en tejidos del cuerpo (por ejemplo, la grasa del cuerpo, el tejido muscular, etc.) Dado que el exceso de energía se almacena en el cuerpo como tejidos que contienen masa, yo (marginalmente incorrectamente) me referiré a cambios en la masa corporal a lo largo de este artículo.

Si la ingesta de energía es inferior a la salida, el cuerpo tira de la energía almacenada en el cuerpo y habrá una pérdida de tejido (grasa, músculos, etc.) Una vez más, me referiré a cambios en la masa en este artículo, tan sólo ten en cuenta de que, por precisión técnica, los cambios reales son en la reserva de energía del cuerpo.

Tenemos tres elementos básicos de la ecuación: energía de entrada, energía de salida y el cambio en las reservas corporales. Demos un vistazo a cada uno de ellos.

Energía de entrada

Ahora, la energía en realidad es el aspecto más simple de todo esto, lo que representa el número de calorías que tu ingieres cada día de la proteína, carbohidratos, grasa, fibra y alcohol.

Por supuesto, esto no es tan simple. En primer lugar y lo mas importante, no todos los alimentos se digieren con idéntica eficiencia. En promedio, las proteínas de origen animal de alta calidad son digeridas con más o menos 90-95% de eficiencia, las proteínas de origen vegetal alrededor de 80-85%, las grasas con un 97% de eficiencia y los carbohidratos pueden ser bajos como un 80% dependiendo del contenido de fibra.

Puede haber variaciones entre diferentes fuentes de un mismo nutriente. Por ejemplo un hidrato de carbono desarrollado hace poco llamado almidón resistente (que resiste la digestión) se absorbe con una eficiencia muy pobre y la mayoría de las calorías son perdidas en las heces.

Pero hablando estrictamente se puede hacer un ajuste de la energía en el lado de la ecuación para tener en cuenta la digestibilidad, con un factor de corrección (que varía en función del nutriente en cuestión).

Pero pienso que captas la idea: el punto es que la caloría en valor puede variar un poco dependiendo de los nutrientes específicos y la fuente de esos nutrientes. La cantidad de calorías que aparecen listadas en los alimentos que estás comiendo puede no ser exactamente igual al número de calorías que llegan a través de la digestión al cuerpo. En todo caso, el valor será un poco menos.

Dietas altas en fibra tienden a tener este efecto en general, como la fibra soluble amarra una pequeña cantidad de proteínas y grasas en el estómago y las transporta afuera sin ser digeridas. Así que si usted sube el consumo de fibra soluble, termina absorbiendo menos de las calorías que entraron a su boca, perdiéndolas en las heces.

También hay alguna evidencia de que basada en diferencias en las bacterias en el intestino, puede haber pequeñas diferencias en que tan bien o mal la gente extrae energía de los alimentos durante la digestión, el documento más reciente que he visto sugiere que esto puede variar en cerca de 100 calorías por día. Así que eso es otra cuestión donde la ecuación podría ser modificada para cada individuo.

Mencionar que, actualmente, nadie sabe cómo modificar esto en cualquier forma útil

Energía de salida

Esta parte de la ecuación es más complicada de lo que la gente entiende y recomiendo mi artículo Metabolic Rate Overview para una visión mas detallada para ver los diferentes componentes de la energía de salida.

En resumen, hay cuatro aspectos principales de la energía de salida los cuales son:

• Tasa metabolica de reposo/Tasa metabolica basal (Resting/Basal Metabolic Rate, RMR/BMR)

• Efecto térmico de la comida (Thermic effect of food, TEF)

• Efecto térmico de la actividad (Thermic Effect of Activity, TEA)

• Y un elemento mas reciente, Actividad física espontanea/Termogenesis de la actividad (No ejercicio) (Spontaneous Physical Activity/Non-Exercise Activity Thermogenesis (SPA/NEAT)

Esencialmente TEA se refiere a las calorías quemadas a través del ejercicio/actividad formal y SPA / NEAT es más subconsciente y representa el movimiento diario , al pasar de sentado a de pie, y un montón de otras cosas que no es ejercicio voluntario consciente.

Voy a volver a esto más adelante, pero algo que es muy importante para recordar es que nada de lo anterior es estático: todo cambia sobre la base de lo que está haciendo la persona y su dieta, la actividad, el entorno, etc.

Una revisión a mitad de artículo

Ahora podemos reescribir la ecuación un poco más útil, como:

Energía que entra (corregida por el factor de digestión) = (BMR/RMR + TEF + TEA + SPA/NEAT)+ Cambios en las reservas del cuerpo

Aún no es completa y hay otras cosas que pueden ir del lado de la energía de salida, diversas ineficiencias en las vías bioquímicas (que, básicamente, pierde calorías a través de calor) y cosas así. Quiero señalar que la mayoría de estos no parecen contribuir significativamente al lado de la energía de salida pero vale la pena señalarlo dado que modifican la ecuación.

Tambien quiero señalar que la gente suele hacer comentarios acerca de la ecuación anterior que demuestran que tan desinformados están. Por ejemplo, la gente señala que el reemplazo de carbohidratos por proteína conduce a mayor pérdida de peso a pesar de que tienen las mismas calorías, ergo, la ecuación sería errónea. Lo que no se dan cuenta es que la proteína tiene un efecto termogénico mayor y esto modifica el valor de TEF de la ecuación, el lado de la energía de salida de la ecuación cambia si se reemplaza carbohidratos por proteínas. Pero parece que ellos tratan de utilizar los lados de la ecuación de forma independiente en este caso, lo que está mal.

Ahora, a pesar de lo anterior, un argumento común de que la ecuación de balance de energía está mal es que, invariablemente, los cambios, ya sea en la ingesta o el gasto no parecen encajar con los cambios previstos o esperados en la masa corporal. Es decir, armados con lo anterior, si usted sabe la entrada y la salida, deberia ser capaz de saber exactamente la cantidad de masa corporal que va a cambiar, ¿verdad?

Dicho de otra manera, es comúnmente señalado que si se reduce la ingesta de alimentos en 500 calorías / día se pierde una libra por semana. Sin embargo, cuando la gente hace eso mismo, esto nunca sucede en el mundo real. O si se agregan 500 calorías / día de alimento, usted deberia ganar una libra, y eso casi nunca sucede en el mundo real.

Por lo tanto la ecuación no es válida, ¿no? Mal.

Hay tres razones por las cuales las expectativas de la mayoría de la gente en términos de cambios en el balance energético no son correctos y, de nuevo, se basa en su propia comprensión simplista de lo que está pasando. Estas tres razones son:

• Balance de agua
• Musculo y grasa no son idénticos
• El hecho de que la ecuación de balance de energía no es estática

Echemos un vistazo a cada uno.

Balance de agua

Primero quiero señalar que el agua contiene cero energía y cero calorías. Puedo añadir un millones de galones de agua a ambos lados de la ecuación y que no afecta a la misma.

Sin embargo, las cuestiones de balance de agua fastidian las expectativas sobre los cambios en la masa corporal. Cada mujer leyendo esto sabe que puede cambiar cierta cantidad de peso corporal (puede ser un par de libras, pueden ser 10 libras) a través de un ciclo menstrual y la ingesta de hidratos de carbono tiene un enorme impacto en el balance de agua. Pero esos cambios no significan nada en términos de la ecuación del balance energético.

Los primeros estudios de dietas muy bajas en carbohidratos informaron de la pérdida de agua que van desde 1-15 libras en los primeros días. Estoy bastante poco y puedo caída de 7 libras de agua en 3 días de restricción de carbohidratos (que viene de regreso con carga de hidratos de carbono).

Del mismo modo, si usted añade un montón de sodio a la dieta de una persona después de un período de bajo consumo de sodio, ganará varias libras de agua. Sin embargo, no afecta a la ecuación de balance de energía de ninguna manera porque el agua no tiene calorías / valor energético.

Ya he hablado de esto en la web en varios contextos, en el artículo

Of Whooshes and Squishy Fat , hablé de cómo la retención de agua puede ocultar la pérdida de grasa en algunas personas. El déficit está ahí, la actividad está ahí y no pasa nada. Luego boom, durante la noche, 5 libras se van. No es un milagro termodinámico sino que las variaciones de agua arruinan las cosas.

Hablé de esto en un contexto diferente en el artículo
Not Losing Fat at a 20% Deficit, What Should I Do? Algunas personas parecen propensos a la retención de agua. Ellos mantienen un déficit muy bonito, etc, pero no pasa nada. La ecuación de balance de energía está mal? No, es sólo agua.

Lo mismo funciona en la otra dirección, algunos estudios encontraron de dietas bajas en carbos encontraron mayor pérdida de peso en las dietas bajas en carbos que las altas en carbos. Ajá, hay una ventaja metabólica. No, es tan sólo pérdida de agua (debido a una variedad de mecanismos) y el agua no tiene calorías en ningun lado de la ecuación. Así que esto no desmiente la ecuación de balance de energía porque el agua no tiene calorías.

Así que esa es una de las razones, en que el cambio esperado en la masa corporal a menudo no concuerda con el déficit o las expectativas: la pérdida de agua lo arruina. Sin embargo esto no invalida la ecuación de balance de energía porque el agua no tiene calorías.

Músculo y grasa no son idénticos

Lo siguiente que lleva a la gente a la confusión acerca de la ecuación de balance de energía tiene que ver con la diferencia de ganar o perder grasa y músculo. Todos hemos escuchado durante décadas que, si se crea un déficit de 3.500 cal / semana, usted perderá una libra y esto es lo que la gente espera que suceda exactamente, sin fallar, y si no lo hace, claramente la ecuación de balance de energía no es válida.

¿Te has preguntado de donde proviene ese valor de 3.500 calorías?

El tejido adiposo blanco en humanos esta compuesto principalmente de lípidos (80-95%). Una libra de grasa son 454 gramos y asumiremos un 90% de lípidos en promedio. Entonces nos quedan 400 gramos. Un gramo de grasa puede proveer 9 calorias por lo que 400 gramos darían 3600 calorias de energía almacenada. Ahora usted sabe de donde proviene eso de crear un déficit de 3500 cal/semana para perder una libra de grasa.

Por lo que si usted crea un déficit de 3.500 cal / semana pierde una libra de grasa, ¿no? Una vez más, mal.

Esa suposición es que el 100% de grasa se ​​pierde cuando se crea un déficit. A menudo la gente también se pierde músculo y tejido conectivo en una dieta. Y el problema es que el músculo y el tejido conectivo no proporciona tanta energía para el cuerpo como una libra de grasa. En lugar de 3.500 calorías para romper una libra de grasa, una libra de músculo proporciona alrededor de 600 calorías al cuerpo cuando se descompone para producir energía.

Déjeme poner esto en términos matemáticos, que le muestre cómo un déficit de calorías idéntico de 3.500 / semana puede dar lugar a cambios drásticamente diferente de la masa corporal en función de cuál es el porcentaje de tejido que está perdiendo. Voy a utilizar los niveles extremos de 100% grasa, 50/50 y 100% de musculo.

Asumir lo de una libra por semana (3.500 déficit de cal / semana) sólo es válido para la condición en la que pierde el 100% de grasa. Si pierde 50% de grasa y 50% de músculo, perderá 1,7 libras en una semana para el mismo déficit. Pierda el 100% del músculo (esto no sucede, es sólo un ejemplo) y perderá 5.8 libras por semana.

Sospecho que es por eso que muchos centros de pérdida rápida de peso desaconsejan el ejercicio: el ejercicio límita la pérdida de masa muscular en una dieta y el simple hecho es que usted va a perder más peso más rápido si se pierde músculo.

La ecuación del equilibrio energético
no es estática

Cada factor del lado derecho de la ecuación, BMR/RMR, TEF, TEA y el SPA/NEAT pueden cambiar de acuerdo al entorno.
La gente tiene la extraña tendencia de suponer que si su ingesta calórica de mantenimiento es exactamente 2.500 calorías, si empiezan a consumir 2000 calorías (o incrementar la actividad para quemar 500 calorías / día) se debe perder exactamente una libra de grasa por semanas. O que las 2.500 calorías / día de mantenimiento no va a cambiar.

Ignorando el equilibrio del agua y el tema del músculo/grasa, esto sigue siendo incorrecto, y he aquí por qué: la ecuación no es estática. Cambia. A veces considerablemente.
Algunos ejemplos:

Cuando usted pierde peso, el BMR/RMR baja. Algo de esto es simplemente debido a la disminución del peso corporal (un cuerpo más pequeño quema menos calorías), pero también hay un componente de adaptación debido a los cambios en las hormonas como la leptina, la insulina y las hormonas tiroideas (este tema se discute en detalle en los dos libros The Rapid Fat Loss Handbook y A Guide to Flexible Dieting).

Esto disminuye el déficit real que se está creando porque el valor de mantenimiento que se había estimado anteriormente ya no es correcto (para mantener la pérdida de grasa aproximadamente a la misma velocidad, las calorías deben reducirse aún más para tomar en cuenta esta reducción).
El efecto térmico de los alimentos se relaciona directamente con la cantidad de alimento que usted está comiendo.

Ahora, el TEF es estimado groseramente en un 10% de la ingesta total de alimentos (esto es sólo un valor medio para dietas medias). Pero eso significa que si se reduce la ingesta de alimentos por 500 cal / día, usted estará quemando 50 calorías/día menos a través del TEF. Su anterior mantenimiento de 2500 cal/día ya se ha reducido a 2450 cal/día. Por lo tanto la suposicion de un mantenimiento estático de 2500 cal/día se hace inválido sólo por el hecho de reducir la ingesta de alimentos (aunque levemente).

Ok, usted dice, que pasa si agrego ejercicio? Bueno, algunas investigaciones han encontrado que (y esto suele ocurrir en las personas mayores) una cantidad excesiva de actividad durante el ejercicio causa que las personas se muevan menos al final del día. Por ejemplo, usted gasta 500 calorías en dura actividad de ejercicios, pero, debido a la fatiga, te sientas mas tiempo en el sofá esa noche, quemando 300 calorías menos de lo esperado.

Los supuestos 500 déficit de calorías que estás creando es en realidad sólo 200 calorías porque su SPA/NEAT se ha ajustado. Usted podría esperar una libra por semana de pérdida de grasa, pero el déficit es en realidad menos de la mitad (200 cal / día * 7 días = 1.400 calorías = 0,4 libras de grasa por semana).

Además, la gente suele tener letargo en una dieta, se mueven menos. Las 2500 cal/día del nivel de mantenimiento se reduce porque el SPA/NEAT baja debido a que tienen menos energía. La cantidad de movimiento diario que se produjo en el balance calórico baja. Por lo que el déficit previsto (y por lo tanto el cambio en la masa corporal) ya no es exacto ya que las piezas de la ecuación han cambiado.

Todo esto también cuenta para el aumentar de peso. Todos los componentes pueden cambiar, a veces considerablemente. Por lo que el aumento de peso previsto o esperado en respuesta a un cambio dado en el consumo de energía rara vez es exactamente lo que se ve.

Recapitulando

El punto de todo esto es lo siguiente: Cuando la gente dice que la ecuación del equilibrio energético no es válida, esto simplemente no es el caso. La ecuación es completamente válida, lo que no es válida son los supuestos que la gente está haciendo sobre lo que la ecuación significa o dice.

Las personas ignoran (o simplemente no son conscientes) de todo lo anterior. La ecuación es perfectamente válido y los seres humanos son sujetos a las leyes de la termodinámica como cualquier otra cosa en el universo. La física no es sólo una buena idea, es la ley.

Fuente: La ecuación del equilibrio energético por Lyle McDonald
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- El músculo está recubierto por una membrana llamada epimisio y está formado por fascículos.

- Los fascículos a su vez, están recubiertos por una membrana llamada perimisio y están formados por fibras musculares.

- La fibra muscular está recubierta por una membrana llamada endomisio y está compuesto por miofibrillas. La fibra muscular es una célula con varios núcleos y tiene la estructura similar a la de cualquier otra:

* El sarcolema es la membrana externa de plasma que rodea cada fibra. Está constituida por una membrana plasmática y una capa de material polisacárido ( hidratos de carbono), así como fibrillas delgadas de colágeno que ofrecen resistencia al sarcoplasma.

* El sarcoplasma representa la parte líquida (gelatinosa) de las fibras musculares. Llena los espacios existentes entre las miofibrillas. Equivale al citoplasma de una célula común. Se encuentra constituido de los organelas celulares (las mitocondrias, aparato de Golgi, liposomas, entre otras), glucógeno, proteínas, grasas, minerales (potasio, magnesio, fosfato), enzimas, mioglobina, entre otros.

* Los túbulos T, son extensiones del sarcolema que pasan lateralmente a través de la fibra muscular. Se encuentran interconectados (entre miofibrillas). Sirven de vía para la transmisión nerviosa (recibido por el sarcolema) hacia las miofibrillas, permiten que la onda de depolarización pase con rapidez a la fibra o célula muscular, de manera que se puedan activar las miofibrillas que se encuentran localizadas profundamente. Además, los túbulos T representan el camino para el transporte de líquidos extracelulares (glucosa, oxígeno, iones..)

* Retículo sarcoplasmático: son una compleja red longitudinal de túbulos o canales membranosos. Corren paralelos a las miofibrillas (y sus miofilamentos) y dan vueltas alrededor de ellas. Esta red tubular comunmente se extienden a través de toda la longitud del sarcómero y están cerrados en cada uno de sus extremos. Sirve como depósito para el calcio, el cual es esencial para la contracción muscular. La magnitud de su estructura es de gran importancia para producir contracción rápida

- La unidad funcional más pequeña está en la miofibrillas, son los sarcómeros, estructuras que se forman entre dos lineas “z” consecutivas. El sarcómero contiene los filamentos de actina y miosina. La actina es el filamento fino y la miosina el grueso. Cada filamento de miosina está rodeado de 6 miofilamentos finos.

* El filamento delgado está compuesto por actina, que es de forma globular y se agrupo formando dos cadenas; la tropomiosina, que es en forma de tubo y se enrolla sobre las cadenas de actina y la troponina, que se une a la cadena de actina y tropomiosina a intervalos regulares.

* El filamento grueso está formado por 200 moléculas de miosina, cuya forma tiene dos partes, dos colas de proteínas enrolladas y en sus extremos las cabezas de miosina que realizarán los puentes cruzados.

El sarcómero : representa la unidad funcional básica (más pequeña) de una miofibrilla. Son las estructuras que se forman entre dos membranas Z consecutivas. Contiene los filamentos de actina y miosina (formada por una banda A y media banda I en cada extremo de la banda A). Un conjunto de sarcómeros forman una miofibrilla. Los componentes del sarcómero (entre las líneas Z) son, la Banda I (zona clara), Banda A (zona oscura), Zona H (en el medio de la Banda A), el resto de la Banda A y una segunda Banda I. Estas bandas corresponden a la disposición y solapamiento de los filamentos.

Fuente: Fisiología muscular, componentes del músculo
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