Респираторният коефициент е много полезен параметър за оценка на метаболитната смес, използвана в покой или по време на физически упражнения. Поради химическите различия, които ги характеризират, пълното метаболизиране на мазнини, протеини и въглехидрати изисква различни количества кислород. Следователно, видът на окисления енергиен субстрат също ще повлияе на количеството произведен въглероден диоксид.
QR = CO 2, произведен / O 2 изразходван
Като се има предвид, че всеки макронутриент има специфичен QR, чрез оценка на този параметър е възможно да се проследи хранителната смес, метаболизирана в покой или по време на определена работна дейност.
Дихателен коефициент на въглехидратите
Общата молекулна формула на въглехидрата е Cn (H 2 O) n. От това следва, че в рамките на глюкагонова молекула съотношението между броя на водородните атоми и тези на кислорода е фиксирано на 2: 1. Следователно, за да се оксидира общ хексоза (въглехидрат с шест въглеродни атома, като например глюкоза), ще са необходими шест молекули кислород, с последващо образуване на 6 молекули въглероден диоксид (C 6 H 12 0 6 + 60 2 → 6H 2 0 + 6 C 2 ),
Следователно дихателният коефициент на въглехидратите ще бъде равен на: 6CO 2 / 6O 2 = 1.00
Дихателен коефициент на липидите
Липидите се отличават от въглехидратите с по-ниското съдържание на кислород пропорционално на броя на водородните атоми. В резултат на това тяхното окисляване изисква по-голямо количество кислород.
Като вземем за пример палмитиновата киселина, откриваме, че по време на окисляването му се образуват 16 молекули въглероден диоксид и вода за 23 консумирани молекули кислород. C16H32O2 + 23O2 → 16 С02 + 16 Н20
Следователно дихателният коефициент ще бъде равен на: 16 CO 2/23 OR 2 = 0.696
Обикновено се приписва на липидите респираторен коефициент, равен на 0.7, като се има предвид, че тази стойност варира от 0.69 до 0.73 по отношение на дължината на въглеродната верига, която характеризира мастната киселина.
Респираторен коефициент на протеините
Основната разлика, която отличава протеини от мазнини и въглехидрати, е наличието на азотни атоми. Поради тази химическа разлика протеиновите молекули следват определен метаболитен път. Черният дроб трябва преди всичко да елиминира азота чрез процес, наречен дезаминиране. Само в този момент останалата част от молекулата на аминокиселината (наречена кетоацид) може да окисли до въглероден диоксид и вода.
Подобно на липидите, кетокиселините са също относително бедни на кислород. Тяхното окисление ще доведе до образуването на по-малко въглероден диоксид, отколкото консумираният кислород.
Албуминът, най-разпространеният протеин в плазмата, окислява съгласно следната реакция:
C 72H 112N 2O 22 S + 77O 2 → 63 С02 + 38 Н2О + SO3 + 9СО (NH2) 2
Следователно дихателният коефициент ще бъде равен на: 63 CO 2/77 OR 2 = 0.818
QR на протеините е фиксиран, по конвенция при 0.82 .
Значение на респираторния коефициент
За да задоволи енергийните изисквания на организма, всеки от нас използва различни метаболитни смеси във връзка с физическото усилие. Колкото по-интензивно е това, толкова по-голям е процентът на окислена глюкоза. Голяма част от енергията, произведена в покой, произтича вместо от метаболизирането на мастни киселини. Поради тази причина е разумно да се очаква респираторен коефициент близо до 0.7 в покой и по-горе по време на интензивни упражнения.
Извършването на дейности, вариращи от абсолютна почивка до лека аеробна тренировка, е около 0.82 ± 4%. Тези данни, получени експериментално, свидетелстват за окислението на организма от смес, съставена от 60% мазнини и 40% въглехидрати (в условия на почивка или умерена физическа активност енергийната роля на протеините е незначителна, следователно се говори за непротеинов респираторен коефициент).
За всяка QR стойност съответства калоричен еквивалент на кислород, който представлява броят на изхвърлените калории на литър О2. Благодарение на тези данни е възможно с голяма точност да се проследи енергийният разход на работна дейност. Предполагаме, че по време на умерено аеробно упражнение дихателният коефициент, измерен чрез газовия анализ, е равен на 0, 86; като консултираме конкретна таблица, получаваме, че енергийният еквивалент на литър консумиран кислород е 4, 875 ккал. В този момент, за да се открие енергийният разход на упражнението, ще е достатъчно да се умножат консумираните литри на кислород от 4, 875.
При интензивно физическо натоварване ситуацията се променя радикално и дихателният коефициент претърпява големи промени. Поради масовото производство на млечна киселина се активират множество спомагателни метаболитни механизми, като буферни системи и хипервентилация. И в двата случая се наблюдава увеличаване на елиминирането на CO2, независимо от окисляването на енергийните субстрати. Чрез увеличаване на данните, присъстващи в числителя (CO2) и поддържането на знаменател (O2) постоянен, дихателният коефициент претърпява вълна, достигаща стойности, по-високи от единицата.
По време на възстановяването след интензивна активност, когато част от въглеродния диоксид се използва за реформиране на резервите от бикарбонат, респираторният коефициент пада под пределната стойност 0, 70.
Ето защо е ясно, че в тези ситуации респираторният коефициент не отразява точно какво се случва на клетъчното ниво по време на окислението на енергийните субстрати. В тези случаи респираторните физиолози предпочитат да говорят за външен респираторен коефициент или съотношение на дихателните обмени (R).
