O quociente respiratório, também conhecido como coeficiente respiratório, é a relação entre o volume de dióxido de carbono (CO 2 ) que um organismo produz e o volume de oxigênio (O 2 ) que ele consome . É uma forma de calorimetria indireta e medida em repouso é muito útil como estimativa da taxa metabólica basal, um dos principais componentes do gasto energético . Pode ser aplicado a animais em geral, e não apenas a humanos. Também oferece informações gerais sobre o estado metabólico por ter uma relação direta com o nutriente metabolizado como fonte de energia pelo organismo.

Cálculo e medição

O quociente respiratório é calculado dividindo o volume de CO 2 liberado e o volume de O 2 consumido:

Onde:

  • CR é o quociente respiratório
  • V C é o volume de CO 2 produzido
  • V O é o volume de O 2 consumido

Nessa fórmula, os volumes de ambos os gases devem ser expressos em unidades que permitam conhecer a equivalência molar; as unidades mais utilizadas são os moles ou volume do gás em condições padrão de pressão e temperatura (20º C e 1 atm). O resultado, o quociente respiratório, é uma unidade adimensional. Geralmente varia entre ± 0,7 e 1, dependendo do substrato metabólico, situando-se em 0,8 em média em condições normais. Algumas situações metabólicas podem fazer com que seja maior que 1.

Para medir os volumes de ambos os gases, é utilizado um aparelho denominado respirômetro , geralmente dentro de uma câmara isolada, que permite a obtenção de valores muito precisos de forma minimamente invasiva. O respirômetro mais usado é o respirômetro de Ganong.

Significado e relação com os nutrientes energéticos

As células animais utilizam o oxigênio para oxidar nutrientes e obter ATP , molécula de cuja hidrólise é obtida a energia necessária para diferentes processos celulares. Carboidratos e ácidos graxos são os principais nutrientes energéticos, embora aminoácidos também possam ser usados. Na reação de oxidação, os elétrons das ligações químicas nas moléculas de nutrientes se combinam com o oxigênio e o hidrogênio para formar dióxido de carbono e água; a energia liberada é usada para sintetizar ATP. A hidrólise subsequente do ATP libera essa energia de volta à forma utilizável pela célula.

A reação geral de oxidação de substratos metabólicos é:

C x H y O z + (x + y / 4 – z / 2) O 2 → x CO 2 + (y / 2) H 2 O

Portanto, conhecendo o volume de oxigênio consumido e o dióxido de carbono produzido, o tipo de nutriente usado como substrato metabólico pode ser estimado:

Carboidratos CR

A oxidação de carboidratos (fórmula geral C n H 2n O n ) pode ser expressa como:

C n H 2n O n + nO 2 → nCO 2 + nH 2 O

A partir da equação estequiométrica acima, uma relação molecular de 1 para 1 é deduzida entre o oxigênio consumido e o CO 2 produzido (nO 2 → nCO 2 ). Portanto, um CR igual a 1 indica que o corpo está queimando carboidratos . Quando os carboidratos são utilizados para a síntese lipídica, o CR é superior a 1. Essa situação pode ocorrer, por exemplo, em animais em preparação para a hibernação ou em situações de superalimentação em que o excesso de calorias é armazenado na forma de gordura. Em situações anaeróbias, o CR também será maior que 1 quando ocorrerem reações que liberam CO 2, mas não consomem O 2 .

Ácidos graxos CR

A oxidação de ácidos graxos (fórmula geral (CH 2 O) 3 (CH 2 ) 3 n (CO 2 H) 3 ) pode ser expressa como:

C3n + 6H6n + 9O9 + (4,5n + 3,75) O2 → (3n + 6) CO2 + (3n + 4,5) H2O

A partir da equação estequiométrica acima, segue-se que:

CR = (3n + 6) / (4,5n + 3,75) -> 3n / 4,5n = 0,667

Portanto, falamos de um CR ≈ 0,7 para lipídios , o que implica um maior consumo de oxigênio do que o metabolismo de carboidratos.

Aminoácidos CR

O CR para proteínas costuma estar entre 0,8 e 0,9, embora, dada a complexidade e as diferentes vias do metabolismo energético dos aminoácidos, não seja possível falar de um CR geral para proteínas.

Use na medicina

O quociente respiratório na medicina é utilizado como um teste diagnóstico que permite avaliar o estado metabólico do paciente . O uso mais comum é o cálculo da taxa metabólica basal , medida que representa o gasto energético em repouso. Mudanças na taxa metabólica basal nos permitem identificar possíveis alterações metabólicas que podem estar causando alguns sintomas de doença ou que podem ser os próprios sintomas de uma doença.

É também amplamente utilizado na preparação de diretrizes dietéticas , por exemplo, em pacientes gravemente enfermos nos quais o excesso ou deficiência alimentar pode ser um problema significativo. Outro campo onde o quociente respiratório é amplamente utilizado é nos círculos esportivos para a elaboração de diretrizes dietéticas e de atividade física.