Der Atmungsquotient ist ein sehr nützlicher Parameter, um die Stoffwechselmischung zu bewerten, die in Ruhe oder während einer körperlichen Übung verwendet wird. Aufgrund der chemischen Unterschiede, die sie charakterisieren, erfordert die vollständige Metabolisierung von Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten unterschiedliche Mengen an Sauerstoff. Folglich beeinflusst die Art des oxidierten Energiesubstrats auch die Menge des erzeugten Kohlendioxids.
QR = erzeugtes CO 2 / verbrauchtes O 2
In Anbetracht der Tatsache, dass jeder Makronährstoff einen spezifischen QR hat, ist es durch Auswertung dieses Parameters möglich, das in Ruhe oder während einer spezifischen Arbeitsaktivität metabolisierte Nährstoffgemisch nachzuverfolgen.
Atemquotient der Kohlenhydrate
Die generische Molekülformel eines Kohlenhydrats lautet Cn (H 2 O) n. Daraus folgt, dass innerhalb eines Kohlenhydratmoleküls das Verhältnis zwischen der Anzahl der Wasserstoffatome und der des Sauerstoffs fest ist und 2: 1 beträgt. Zur Oxidation einer generischen Hexose (Kohlenhydrate mit sechs Kohlenstoffatomen wie Glucose) werden daher sechs Sauerstoffmoleküle benötigt, wodurch 6 Moleküle Kohlendioxid entstehen (C 6 H 12 0 6 + 60 2 → 6H 2 0 + 6C0 2 ). .
Der Atmungsquotient der Kohlenhydrate beträgt daher: 6CO 2 / 6O 2 = 1, 00
Atmungsquotient der Lipide
Lipide unterscheiden sich von Kohlenhydraten durch ihren im Verhältnis zur Anzahl der Wasserstoffatome geringeren Sauerstoffgehalt. Folglich erfordert ihre Oxidation eine höhere Sauerstoffmenge.
Am Beispiel der Palmitinsäure stellen wir fest, dass bei ihrer Oxidation 16 Moleküle Kohlendioxid und Wasser für 23 verbrauchte Sauerstoffmoleküle gebildet werden. C 16 H 32 O 2 + 23 O 2 → 16 CO 2 + 16 H 2 O
Der Atmungsquotient beträgt daher: 16 CO 2/23 O 2 = 0, 696
Normalerweise wird Lipiden ein Atmungsquotient von 0, 7 zugeordnet, wenn man bedenkt, dass dieser Wert im Verhältnis zur Länge der Kohlenstoffkette, die die Fettsäure kennzeichnet, zwischen 0, 69 und 0, 73 liegt.
Atmungsquotient von Proteinen
Der Hauptunterschied, der Proteine von Fetten und Kohlenhydraten unterscheidet, ist das Vorhandensein von Stickstoffatomen. Aufgrund dieses chemischen Unterschieds folgen Proteinmoleküle einem bestimmten Stoffwechselweg. Die Leber muss zunächst Stickstoff durch einen Prozess namens Desaminierung beseitigen. Nur dann kann der verbleibende Teil des Aminosäuremoleküls (Ketosäure genannt) zu Kohlendioxid und Wasser oxidieren.
Wie Lipide sind auch Ketosäuren relativ sauerstoffarm. Ihre Oxidation führt daher zur Bildung einer Kohlendioxidmenge, die geringer ist als die des verbrauchten Sauerstoffs.
Albumin, das im Plasma am häufigsten vorkommende Protein, oxidiert nach folgender Reaktion:
C 72 H 112 N 2 O 22 S + 77 O 2 → 63 CO 2 + 38 H 2 O + SO 3 + 9 CO (NH 2 ) 2
Der Atmungsquotient beträgt daher: 63 CO 2/77 O 2 = 0, 818
Das Protein QR wird durch Konvention auf 0, 82 festgelegt .
Bedeutung des Atemquotienten
Um den Energiebedarf des Körpers zu decken, verwendet jeder von uns unterschiedliche Stoffwechselmischungen im Verhältnis zur körperlichen Anstrengung. Je intensiver dies ist, desto größer ist der Prozentsatz an oxidierter Glucose. Ein großer Teil der in Ruhe erzeugten Energie stammt aus der Metabolisierung von Fettsäuren. Aus diesem Grund ist es legitim, bei intensivem Training einen Atmungsquotienten nahe 0, 7 in Ruhe und höher zu erwarten.
Bei Aktivitäten von absoluter Ruhe bis zu leichtem Aerobic liegt der Atmungsquotient bei 0, 82 ± 4%. Diese experimentell gewonnenen Daten belegen die Oxidation eines Gemisches aus 60% Fett und 40% Kohlenhydraten durch den Organismus (bei ruhender oder mäßiger körperlicher Aktivität ist die energetische Rolle des Proteins vernachlässigbar). Wir sprechen daher von einem Nicht-Protein-Quotienten der Atemwege.
Jeder QR-Wert entspricht einem Kalorienäquivalent des Sauerstoffs, das die Anzahl der pro Liter O2 freigesetzten Kalorien darstellt. Dank dieser Daten ist es möglich, den Energieaufwand einer Arbeitstätigkeit sehr genau zu verfolgen. Wir nehmen an, dass während eines moderaten aeroben Trainings der durch Gasanalyse gemessene Atmungsquotient 0, 86 beträgt; In einer Tabelle finden wir, dass das Energieäquivalent pro verbrauchtem Liter Sauerstoff 4.875 Kcal beträgt. Um den Energieaufwand der Übung zu ermitteln, ist es an dieser Stelle ausreichend, die verbrauchten Liter Sauerstoff mit 4, 875 zu multiplizieren.
Während einer intensiven körperlichen Anstrengung ändert sich die Situation radikal und der Atmungsquotient unterliegt großen Schwankungen. Durch die massive Produktion von Milchsäure werden zahlreiche zusätzliche Stoffwechselmechanismen wie Puffersysteme und Hyperventilation aktiviert. In beiden Fällen steigt die CO2-Elimination unabhängig von der Oxidation der Energiesubstrate. Durch Erhöhen der im Zähler vorhandenen Daten (CO2) und Konstanthalten des Nenners (O2) erfährt der Atmungsquotient einen Anstieg, der Werte über 1 erreicht.
Während der Erholung nach intensiver Aktivität, wenn ein Teil des Kohlendioxids zur Reformierung der Bicarbonatreserven verwendet wird, fällt der Atmungsquotient andererseits unter den Grenzwert von 0, 70.
Es ist daher klar, dass in solchen Situationen der Atmungsquotient nicht genau widerspiegelt, was auf zellulärer Ebene während der Oxidation der Energiesubstrate geschieht. In diesen Fällen sprechen Atmungsphysiologen lieber über den externen Atmungsquotienten oder die Beziehung zwischen dem Austausch der Atemwege (R).
