ARTÍCULO DE REVISIÓN
Pierre Singer, MD.,1 Jonathan Rieck, MB:BS.2
1. Director Unidad de Cuidado Intensive Care, Herzlia Medical Center, Israel. Director Instituto de Investigación en Nutrición, Rabin Medical Center, Beilinson Hospital, Israel. Profesor de Anestesia y Cuidado Intensivo, Sackler School of Medicine, Tel Aviv University
2. Director Clínico, Herzlia Medical Centre, Israel
Recibido:
Diciembre 12, 2022
Aceptado:
Febrero 24, 2023
Correspondencia: Pierre.singer@gmail.com, jonathanri@hmc.co.il
DOI: 10.56050/01205498.2229
Resumen
Palabras clave: Calorimetría indirecta; Requerimientos energéticos; Ecuaciones predictivas.
Abstract
Keywords: Indirect calorimetry; Energy expenditure; Predicive equations.
En 1793, Antoine Lavoisier, químico francés, presentó su teoría sobre la combustión del oxígeno (1); fue quien desarrolló el primer calorímetro de hielo para determinar el calor involucrado en varios cambios químicos. Lavoisier descubrió que la producción de calor se puede predecir a partir del consumo de oxígeno. A partir de este momento, la calorimetría directa e indirecta se ha convertido en la herramienta obligatoria para evaluar el gasto energético en humanos y en un adecuado método de medición en la práctica de nutrición clínica. Se ha utilizado en voluntarios normales, pacientes ambulatorios y hospitalizados, así como en pacientes críticos ventilados. Es nuestro propósito en esta revisión desarrollar las bases teóricas de la calorimetría indirecta (CI) y su aplicación en diversas situaciones clínicas.
El principio básico de CI se deriva de la suposición de que el cuerpo humano quema sus combustibles disponibles usando oxígeno (O₂) mientras produce dióxido de carbono (CO₂). Este dispositivo no detecta las interconversiones metabólicas que puede sufrir un sustrato antes de su desaparición de la reserva metabólica. En este modelo, todo el oxígeno se consume por completo y el dióxido de carbono espirado se produce solo a partir de la oxidación completa de los combustibles (2, 3). La mayoría de los circuitos integrados utilizan la concentración y los volúmenes de gas inspirado y espirado para calcular el consumo de oxígeno (VO₂) y la producción de dióxido de carbono (VCO₂) (4, 5, 6). Algunos de ellos miden solo VCO₂ con menos precisión (7, 8). Los monitores metabólicos ahora disponibles como módulos de cabecera portátiles, permiten a los médicos estimar con precisión las demandas metabólicas del paciente para una amplia variedad de condiciones clínicas. La mayoría de los instrumentos disponibles comercialmente pueden medir el VO₂ con una precisión superior al 95 %. La ecuación de Weir (2) es la más utilizada para calcular el gasto energético en reposo (REE por sus siglas en inglés, resting energy expenditure):
REE = 3,91 x VO₂ + 1,1 VCO₂ - 3,34 NM.
NM es la excreción de nitrógeno urinario y tiene un pequeño impacto en el cálculo.
La CI se puede utilizar en clínicas ambulatorias y en pacientes ventilados según se requiera (6, 9, 10). Algunas categorías de pacientes no son elegibles para la medición, por ejemplo, pacientes que requieren oxígeno suplementario superior a 0,6 FIO₂, aquellos que sufren de fuga de aire (neumotórax) o pacientes inestables (11).
Calorimetría Indirecta vs. ecuaciones predictivas
El gasto energético total diario (TDEE, por sus siglas en inglés: total daily energy expenditure) en humanos tiene tres componentes: la tasa metabólica basal (BMR, por sus siglas en inglés: basal metabolic rate), el efecto térmico de los alimentos y la termogénesis activa (11). La BMR está muy cerca del gasto de energía en reposo (REE) cuando un individuo en estado posabsortivo está en reposo. En individuos sedentarios, el REE representa alrededor de dos tercios del TDEE. Sin embargo, a veces se asume -erróneamente- que este concepto también se puede aplicar en pacientes en estado crítico. Harris y Benedict, y muchos investigadores después de ellos, sugirieron ecuaciones predictivas desde hace más de 100 años y estas son ampliamente utilizadas en el mundo (12). No obstante, cuando se compara con REE obtenido por calorimetría indirecta (el estándar de oro), se ha demostrado que la mayoría de las ecuaciones predictivas son inexactas en varios entornos clínicos, incluidos obesidad, diabetes, cuidados intensivos, insuficiencia renal, etc. (13, 14). La mayoría de las ecuaciones (en más del 50 % de los casos) presentan errores tanto por encima como por debajo de la evaluación (Figura 1) (15). Por lo tanto, la CI se ha convertido en el estándar de oro para la determinación de REE (14) y es recomendado por múltiples guías ESPEN (16-26).
Las guías ESPEN recomiendan el uso de calorimetría indirecta para evaluar el gasto de energía cuando esté disponible (16). Esta medida guiará al médico en la prescripción de la terapia nutricional médica, del mismo modo que son necesarios los niveles de azúcar en sangre para prescribir insulina o la presión arterial para prescribir vasopresores. Recientemente se ha obtenido más evidencia basada en estudios de ensayos clínicos aleatorios prospectivos (PRCT por sus siglas en inglés) (27, 28) y 2 metaanálisis (29, 30) que indican una ventaja clínica al usar la CI como guía para la terapia. Parece que la sobrealimentación y la subalimentación son perjudiciales para el resultado de los pacientes y, por lo tanto, es obligatoria una evaluación cuidadosa del paciente, principalmente en aquellos de alto riesgo y con estancias hospitalarias prolongadas (31). El gasto energético puede variar durante la estancia en la UCI y, en situaciones de alteraciones clínicas, repetir las mediciones puede ser útil (31). Hoy en día, muchos dispositivos brindan una fácil medición de REE en un corto período de tiempo o incluso de forma continua a través de un módulo (5). Si la medición de VO₂ y VCO₂ no están disponibles de manera simultánea, se puede usar la medición de VCO₂ proveniente del ventilador, si está disponible se puede aplicar la ecuación REE = 8,2 VCO₂ (32). Parece que el requerimiento energético a un valor en torno del 70 % del REE medido se asocia con la mejor supervivencia, sin embargo, no se debe olvidar la importancia de la proteína en la terapia nutricional (31).
Algunas asociaciones científicas se han mostrado reacias a utilizar la calorimetría indirecta durante la pandemia con el objeto de reducir los riesgos para los profesionales de la salud (33). Sin embargo, otros alentaron su empleo (34, 35) siguiendo la guía que publicamos (36). El uso de calorimetría indirecta en esta población demostró un aumento en el gasto energético en reposo en comparación con lo previsto, principalmente después de dos semanas de hospitalización (37). Los autores concluyeron que “El empleo de mediciones longitudinales de CI son necesarias para proporcionar objetivos energéticos precisos y delinear la duración de la respuesta hipermetabólica prolongada. En particular, las medidas de CI son vitales para prevenir la sobrealimentación temprana y, lo que es más importante, la subalimentación significativa y los grandes déficits calóricos potenciales después de la primera semana en la UCI, que fácilmente podrían persistir y acumularse durante períodos prolongados de hipermetabolismo durante la estancia en la UCI”. El hipermetabolismo en las fases aguda y pos-aguda junto con una pérdida creciente de nitrógeno urinario puede indicar que los pacientes con COVID-19 permanecen en una fase catabólica aguda prolongada (38).
Figura 1. Curvas de Bland Altman de cada ecuación predictiva: el eje ‘x’ marca la media de las mediciones (CI y REE predicho) y el eje ‘y’ como su diferencia. A partir de la referencia 15 con autorización de los autores.
La desnutrición es muy frecuente en pacientes oncológicos y se asocia con un aumento de la mortalidad. Un soporte nutricional adecuado puede reducir esta mortalidad y la CI puede orientar la prescripción de energía durante las fluctuaciones del REE durante la enfermedad (16). Es notable notar que los niveles más altos de REE están asociados con una presentación más agresiva del cáncer (39). La masa libre de grasa suele disminuir, pero el REE no siempre refleja esta disminución, ya que se ve afectado por muchos otros factores como la quimioterapia o la radioterapia y, por supuesto, la cirugía (40). Por lo tanto, existen pacientes hipermetabólicos, incluso con caquexia (40). El REE elevado antes de la quimioterapia puede estar asociado con una mayor toxicidad del fármaco y una supervivencia deficiente. Las directrices de ESPEN (17) recomiendan la medición de REE en pacientes con cáncer. Recientemente descubrimos que la REE medida en pacientes con cáncer disminuyó con la edad (41). Este hallazgo es crítico para la provisión calórica apropiada para pacientes mayores con cáncer.
Insuficiencia renal
En 124 pacientes críticamente enfermos con falla renal aguda (AKI, acute renal failure, por sus siglas en inglés) se midió el gasto de energía por CI y se comparó con ecuaciones predictivas (42). Se encontró que el 62 % eran hipermetabólicos y el 14 % hipometabólicos (42). Sin embargo, existen algunas limitaciones teóricas con respecto al uso de CI en la terapia de reemplazo renal continuo (CRRT, por sus siglas en inglés, continuous renal replacement therapy). En primer lugar, durante el procedimiento CRRT, el dióxido de carbono se elimina hasta cierto punto, por lo que el empleo del CO2 medido en las ecuaciones de Weir podría conducir a una subestimación de REE (43,44). En segundo lugar, la CRRT tiene un efecto complejo sobre el metabolismo, la exposición de la sangre del paciente al circuito extracorpóreo y las membranas de los filtros inducen una activación inmunológica y pérdida de calor, un concepto denominado “trauma de diálisis” que resulta en un aumento de la tasa metabólica, aumentando la REE (45).
Estos temas fueron examinados en varios estudios que no demostraron cambios significativos en REE. Las membranas que se utilizan hoy en día en los filtros son biocompatibles y no inducen una respuesta inmunológica significativa. En cuanto a la pérdida de calor, se contrarresta parcialmente mediante el uso de dispositivos de calefacción. Un estudio observacional investigó a 42 pacientes en estado crítico ventilados mecánicamente con AKI; seis de ellos estaban en CRRT. No se encontraron diferencias en la CI medida entre los pacientes con AKI que no recibían CRRT en comparación con los pacientes con AKI que recibían CRRT (46). El estudio de MECCIAS investigó el impacto de CRRT en CI y demostró que las alteraciones del dióxido de carbono debidas a CRRT no son clínicamente significativas, por lo cual no se necesita un factor de corrección para REE. Estos investigadores concluyeron que la CI debe usarse para determinar los objetivos nutricionales durante la CRRT (47). Algunos autores sugieren hacer mediciones de CI durante los intervalos de inactividad durante la RRT, reduciendo el efecto del procedimiento. Las pautas de ESPEN recomiendan el uso de calorimetría en pacientes en CRRT (24).
En pacientes con obesidad debe tenerse en cuenta que el gasto energético basal/en reposo aumenta, la termogénesis inducida por la dieta disminuye relativamente y el gasto energético de la actividad aumenta para el mismo ejercicio, pero en general disminuye debido a menores niveles de actividad. La evaluación del gasto energético total en el paciente con obesidad debe tener en cuenta el nivel de actividad (13). La calorimetría indirecta es valiosa cuando las ecuaciones predictivas basadas en el peso son poco precisas. En la pérdida de peso después de la gastrectomía en manga, REE/kg no cambió con el tiempo en pacientes mayores de 30 años (48).
En las personas mayores, el gasto energético de la actividad es menor y, por tanto disminuye el TDEE. Este resultado puede explicarse por la reducción de grasa y tejido muscular, y la contribución relativa de órganos con una tasa metabólica alta. En comparación con la calorimetría indirecta, las ecuaciones de Harris-Benedict funcionaron bien en pacientes de edad avanzada y, cuando se utilizó la masa corporal libre de grasa, la ecuación de Mifflin-St. Jeor fue aún más precisa (13)].
Las pautas actuales de ESPEN para el soporte nutricional en ancianos (49) abogan por la provisión de calorías a 30 kcal/kg/día y proteínas a alrededor de 1 g/kg/día, dirigidas a pacientes malnutridos con metas concretas de calorías y proteínas, recomendaciones específicas para enfermedades específicas, e hidratación tomando 1,6 L/día para mujeres, 2 L/día para hombres. La suplementación de calorías, proteínas y vitaminas guiadas por calorimetría indirecta o ecuaciones predictivas, resultó en una reducción a la mitad de las tasas de mortalidad a los 3 meses (50). En el ensayo EFFORT (51,52), el soporte nutricional individualizado a 2.088 pacientes médicos hospitalizados redujo las tasas de mortalidad, la necesidad de reingresos y mejoró las capacidades funcionales. (Tabla 1).
Tomando una visión general, la calorimetría indirecta puede apoyar la toma de decisiones en términos de objetivos energéticos en la mayoría de las enfermedades. Se ha demostrado que esta medida añade importante información diagnóstica y pronóstica. Por ello, debe considerarse como una prueba importante en el punto de atención (52).
Los dispositivos de bajo costo y fáciles de usar permitirán que el médico considere esta técnica cuando prescriba una terapia nutricional médica en un intento de evitar la subalimentación, la sobrealimentación y para disminuir las complicaciones relacionadas con una terapia nutricional inadecuada. Con las mejoras continuas en la tecnología médica, la dificultad del manejo de la CI ha cambiado para convertirse en una opción más compacta, asequible, fácil de usar y, por lo tanto, práctica. Los pacientes ambulatorios, hospitalizados y en estado crítico pueden beneficiarse de esta tecnología para disminuir el grado de incertidumbre relacionado con la evaluación de los requerimientos energéticos. Se debe fomentar la incorporación de CI en la práctica clínica como prueba en el punto de atención, como parte de la práctica de la medicina moderna individualizada.
| Recomendado por las guías de ESPEN |
Mejor que las ecuaciones |
Valor pronóstico |
Limitaciones |
Cáncer | Si | Sí – el REE es alto en el 40% de los pacientes con cán- cer. Gran variación en los resultados de las ecuaciones predictivas de REE basadas en parámetros antro- pométricos | Los pacientes hipermetabólicos presentan más caquexia El REE elevado antes de la qui- mioterapia au- menta la toxici- dad del fármaco y disminuye la supervivencia |
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| Si | La gran variabili- | Los pacientes | Si la calorimetría |
| (Recomendación | dad entre paciente | sépticos tienen | indirecta no está |
| grado B de ES- | y la baja precisión | un REE más alto, | disponible o no |
| PEN) | de las ecuaciones | los pacientes | es factible (FIO2 > |
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| basadas en el peso | frágiles tienen un | 0,6 o fuga de aire), |
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| REE bajo | el VO2 obtenido a |
Cuidado Intensivo |
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| través de un ca- téter de la arteria pulmonar o el |
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| VCO2 obtenido a |
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| partir del ventila- |
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| dor, dan un mejor |
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| cálculo del REE |
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| que las ecuacio- |
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| nes predictivas. |
| Si | Las ecuaciones | El REE es gene- |
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Fragilida Geriatría |
| predictivas tienen generalmente alre- dedor del 50% de | ralmente bajo, por lo que el riesgo de so- | |
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| precisión | brealimentación | |
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| puede ser consi- | |
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| derable |
Renal failure
Falla renal | Si incluso en CRRT | No se debe agre- gar un factor de estrés, ya que podría exponer al paciente a una so- brealimentación |
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Covid-19 | Si | Incremento del REE después de 14 días | La mayoría de los pacientes están hipermetabóli- cos | Debe seguir la guía para dismi- nuir la propaga- ción del virus |
Tabla 1. Recomendaciones y valores agregados de la calorimetría indirecta en diversas patologías. ESPEN es La Asociación Europea de Nutrición Clínica y Metabolismo, REE es gasto de energía en reposo, FIO2 es fracción inspirada de oxígeno, VO2 es consumo de oxígeno, VCO2 es producción de CO2, CRRT, insuficiencia renal continua.
Los autores declaran que no tienen intereses financieros ni relaciones personales que pudieran haber influido en este artículo.
Ninguna declarada por los autores.
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