Dišni količnik vrlo je koristan parametar za procjenu metaboličke smjese koja se koristi u mirovanju ili tijekom tjelesnog vježbanja. Zbog kemijskih razlika koje ih karakteriziraju, potpuna metabolizacija masti, bjelančevina i ugljikohidrata zahtijeva različite količine kisika. Posljedično, vrsta oksidirane energetske podloge također će utjecati na količinu proizvedenog ugljičnog dioksida.
QR = proizvedeni CO2 / potrošeni O2
S obzirom da svaki makronutrijent ima specifičan QR, procjenom ovog parametra moguće je pratiti mješavinu hranjivih tvari koje se metaboliziraju u mirovanju ili tijekom određene radne aktivnosti.
Respiratorni količnik ugljikohidrata
Opća molekularna formula ugljikohidrata je Cn (H2O) n. Slijedi da je unutar molekule ugljikohidrata omjer između broja vodikovih atoma i kisikovih atoma stabilan i jednak 2: 1. Za oksidaciju generičke heksoze (ugljikohidrata sa šest atoma ugljika, poput glukoze) bit će potrebno šest kisika molekula, što rezultira stvaranjem 6 molekula ugljikovog dioksida (C6H1206 + 602 → 6H20 + 6C02).
Dišni količnik ugljikohidrata bit će stoga jednak: 6CO2 / 6O2 = 1,00
Respiratorni količnik lipida
Lipidi se od ugljikohidrata razlikuju po nižem sadržaju kisika proporcionalno broju atoma vodika. Posljedično, njihova oksidacija zahtijeva veću količinu kisika.
Uzimajući kao primjer palmitinsku kiselinu, otkrivamo da se tijekom njezine oksidacije za 23 potrošene molekule kisika stvara 16 molekula ugljičnog dioksida i vode. C16H32O2 + 23 O2 → 16 CO2 + 16 H2O
Dišni kvocijent će stoga biti jednak: 16 CO2 / 23 O2 = 0,696
Obično se respiratorni kvocijent od 0,7 pripisuje lipidima, imajući na umu da ta vrijednost varira od 0,69 do 0,73 u odnosu na duljinu ugljikovog lanca koji karakterizira masnu kiselinu.
Respiratorni količnik proteina
Glavna razlika koja razlikuje bjelančevine od masti i ugljikohidrata je prisutnost dušikovih atoma. Zbog ove kemijske razlike, proteinske molekule slijede određeni metabolički put. Jetra najprije mora eliminirati dušik postupkom koji se naziva deaminacija, a tek se tada preostali dio molekule aminokiseline (koja se naziva keto kiselina) može oksidirati u ugljikov dioksid i vodu.
Kao i lipidi, keto kiseline relativno su siromašne kisikom. Njihova oksidacija će stoga dovesti do stvaranja količine ugljičnog dioksida niže od one potrošenog kisika.
Albumin, najzastupljeniji protein u plazmi, oksidira prema sljedećoj reakciji:
C72H112N2O22S + 77O2 → 63CO2 + 38 H2O + SO3 + 9 CO (NH2) 2
Dišni kvocijent će stoga biti jednak: 63 CO2 / 77 O2 = 0,818
QR proteina je konvencionalno fiksiran na 0,82.
Značenje respiratornog količnika
Kako bi zadovoljio energetske potrebe organizma, svatko od nas koristi različite metaboličke smjese u odnosu na fizički napor. Što je to intenzivnije, to je veći postotak oksidirane glukoze. Veliki dio energije proizvedene u mirovanju proizlazi iz metabolizma kiselina. mast. Iz tog razloga razumno je očekivati respiratorni količnik blizu 0,7 u mirovanju i veći tijekom napornih vježbi.
Izvodeći aktivnosti u rasponu od apsolutnog odmora do laganih aerobnih vježbi, respiratorni kvocijent je oko 0,82 ± 4%. Ovaj podatak, dobiven eksperimentalno, svjedoči oksidaciji mješavine sastavljene od 60% masti i 40% ugljikohidrata u organizmu (u uvjetima odmora ili umjerene tjelesne aktivnosti energetska uloga proteina je zanemariva, pa govorimo o neproteinskom respiratornom kvocijentu).
Svaka QR vrijednost odgovara kalorijskom ekvivalentu kisika koji predstavlja broj oslobođenih kalorija po litri O2.Zahvaljujući tim podacima moguće je s velikom preciznošću pratiti utrošak energije radne aktivnosti. Pretpostavimo da je tijekom umjerenih aerobnih vježbi respiratorni kvocijent, mjeren analizom plina, jednak 0,86; konzultirajući posebnu tablicu možemo zaključiti da je ekvivalent energije po litri utrošenog kisika 4,875 Kcal. U ovom trenutku, da biste saznali potrošnju energije vježbe, bit će dovoljno pomnožiti litre potrošenog kisika s 4,875.
Tijekom intenzivnog fizičkog napora situacija se radikalno mijenja i respiratorni količnik prolazi kroz velike varijacije. Zbog masovne proizvodnje mliječne kiseline aktiviraju se brojni pomoćni metabolički mehanizmi, poput puferskih sustava i hiperventilacije. U oba slučaja dolazi do povećanja eliminacije CO2, neovisno o oksidaciji energetskih podloga. U brojnik (CO2 ) i održavajući nazivnik konstantnim (O2) respiratorni kvocijent doživljava porast koji doseže vrijednosti veće od jedan.
Tijekom oporavka nakon intenzivne aktivnosti, kada se dio ugljičnog dioksida koristi za reformu rezervi bikarbonata, respiratorni količnik pada ispod granične vrijednosti 0,70.
Stoga je jasno da u takvim situacijama respiratorni količnik ne odražava točno ono što se događa na staničnoj razini tijekom oksidacije energetskih podloga. U tim slučajevima fiziolozi disanja radije govore o vanjskom respiratornom kvocijentu ili o odnosu između respiratornih izmjena (R).
