Paradigma atual:
Os livros didáticos, as diretrizes de saúde pública e materiais de educação para pacientes caracteristicamente conceituam a obesidade como um distúrbio de equilíbrio energético. Uma declaração científica da Endocrine Society conclui que “A patogênese da obesidade envolve … equilíbrio energético positivo sustentado (ingestão de energia > gasto de energia)” [2] e um relatório de painel de especialistas de grandes associações profissionais de saúde afirma, “Para atingir a perda de peso, um déficit energético é necessário” [3].
No entanto, essas reiterações da primeira lei da termodinâmica confundem física com fisiopatologia [4–7]. Um ganho em reservas de energia corporal — massa gorda, para fins práticos — constitui necessariamente um equilíbrio energético positivo; explicar o primeiro pelo último é tautológico. A primeira lei da termodinâmica, também conhecida como lei da conservação da energia, estabelece que a energianão pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma para outra.
Claramente, a febre só pode se desenvolver na presença de um “equilíbrio térmico” positivo, mas pacientes com febre não requerem instrução neste conceito autoevidente e revisões acadêmicas da doença febril não se debruçam sobre a física do calor. Qualquer hipótese biológica útil de patogênese da obesidade deve considerar a direção causal, e a lei da conservação de energia permite mais de uma possibilidade.
De acordo com a visão convencional, conforme refletida no modelo de balanço energético (EBM), comer demais leva ao excesso de adiposidade. Assim, o tratamento dietético se concentra em diminuir a ingestão de energia para reduzir a gordura corporal armazena.
Uma visão alternativa, o modelo carboidrato-insulina (CIM), propõe um caminho oposto — que o aumento da adiposidade leva à alimentação excessiva. O tratamento dietético visa, em vez disso, reduzir o armazenamento de gordura corporal principalmente por meio de mecanismos hormonais que impactam diretamente o tecido adiposo, produzindo, assim, um balanço energético negativo.
A Figura 1 descreve esse contraste fundamental nos mecanismos. (Os termos “comer demais” e “balanço energético positivo” são usados de forma intercambiável para significar ingestão de energia > gasto energético [1]. Como o tecido adiposo é o principal depósito de armazenamento de energia do corpo, o aumento da massa de gordura corporal indica a presença de um balanço energético positivo e vice-versa).
Embora as versões desses dois modelos tenham competido por quase um século, essa controvérsia se intensificou recentemente, conforme destacado pelas formulações expandidas do CIM por Ludwig et al. [2] e EBM por Hall et al. [3] no The American Journal of Clinical Nutrition.
Começando pela Rússia
O debate sobre o quanto de energia necessitamos para viver é antigo. Galina Schatalova iniciou suas pesquisas sobre o gasto energético humano nas décadas de 1960 e 1970, quando atuava como chefe do setor de seleção e treinamento de cosmonautas no Instituto de Pesquisa Espacial da Academia de Ciências da URSS. Seu trabalho foi pioneiro ao desafiar os paradigmas tradicionais da nutrição e fisiologia humana, especialmente no contexto de ambientes extremos e alta performance física.
Principais Estudos e Contribuições:
Sistema de Saúde Natural Schatalova desenvolveu um sistema holístico de saúde baseado em alimentação natural, jejum controlado, atividade física intensa e práticas de fortalecimento mental. Ela acreditava que o corpo humano precisa de muito menos energia (calorias) do que se supõe convencionalmente.
Dieta de Baixa Caloria com Alta Vitalidade Seu modelo propunha uma dieta extremamente frugal, composta principalmente por alimentos vegetais crus, grãos integrais e ervas. Ela argumentava que essa dieta não só era suficiente para sustentar a vida, mas também para promover longevidade e desempenho físico superior.
Aplicações em Treinamento de Cosmonautas O sistema de Schatalova foi adotado em parte pelo Instituto de Biologia Espacial e Aviação em Moscou, onde ela aplicou seus métodos em treinamentos de astronautas. Os resultados mostraram que indivíduos submetidos à sua abordagem conseguiam realizar atividades físicas extremas com mínima ingestão calórica.
Experimentos em Ambientes Extremos Ela organizou e participou de expedições em desertos, montanhas e trilhas de longa distância, onde seus pacientes — muitos anteriormente doentes — demonstraram resistência física impressionante com base em sua dieta e estilo de vida. Um dos seus mais famosos livros foi o "Wir Fressen unz zu Tod", que se traduz, do alemão como: "A gente devora a comida mesmo é para morrer".
O Contador de Calorias
O pesquisador Herman Pontzer tem se descatado na vanguarda da pesquisa em relação ao gasto energetico humano. As respostas que vêm de seus dados costumam ser surpreendentes: exercícios não ajudam a queimar mais energia em média; caçadores-coletores ativos na África não gastam mais energia diariamente do que trabalhadores de escritório sedentários em Illinois; mulheres grávidas não queimam mais calorias por dia do que outros adultos, após ajuste para massa corporal.
Além de desmistificar os mitos sobre o gasto energético humano, o trabalho de Pontzer oferece uma nova perspectiva para a compreensão da fisiologia e evolução humanas. Como ele escreveu em Burn, “Na economia da vida, as calorias são a moeda”. “Seu trabalho é revolucionário”, diz a paleoantropóloga Leslie Aiello, ex-presidente da Fundação Wenner-Gren, que financiou o trabalho de Pontzer. “Agora temos dados... que nos deram uma estrutura completamente nova para pensarmos sobre como os humanos se adaptaram aos limites energéticos. "Burn" foi seu livro de 2021: "Novas Pesquisas Desvendam como realmente queimamos calorias, perdemos peso e mantemos a Saúde".
No início dos anos 2000, os cientistas sabiam pouco sobre o gasto energético total (GET) dos humanos — o número de calorias que as 37 trilhões de células de uma pessoa queimam em 24 horas. Os pesquisadores haviam medido a taxa na qual nossos corpos queimam energia em repouso — a taxa metabólica basal (TMB), que inclui a energia usada para respiração, circulação e outras funções vitais. Eles sabiam que a TMB era aproximadamente a mesma entre mamíferos maiores, quando ajustada para o tamanho do corpo. Portanto, embora a TMB capture apenas 50% a 70% do uso total de energia, os pesquisadores calcularam que, quilo por quilo, os humanos queimam energia aproximadamente na mesma taxa que outros macacos. Mas os humanos têm um gasto energético adicional: nossos cérebros grandes, que respondem por 20% do nosso uso de energia por dia.
Aiello havia proposto que nossos ancestrais compensaram esses cérebros caros desenvolvendo intestinos menores e outros órgãos (Science 15 de junho de 2007, p. 1560). Outros acreditavam que os humanos haviam economizado energia ao evoluir para andar e correr com mais eficiência.
Em Harvard, Pontzer queria testar essas ideias. Mas percebeu que não havia dados suficientes para isso: ninguém sabia quanta energia total os primatas usam quando se movem, muito menos como as diferenças na anatomia ou compensações no tamanho dos órgãos impactam o uso de energia. "Falamos sobre adaptações locomotoras em hominídeos, falamos sobre eficiência, potência e força, mas tudo [era] meio que inventado", diz Pontzer.
Ele percebeu que precisava voltar ao básico, medindo as calorias gastas pelos humanos e animais caminhando e correndo em esteiras. Os mamíferos usam oxigênio para converter açúcares dos alimentos em energia, tendo o CO2 como subproduto. Quanto mais CO2 um mamífero exala, mais oxigênio — e calorias — ele queima.
A razão entre oxigênio e hidrogênio marcado na urina serve, portanto, como uma medida de quanto oxigênio as células de uma pessoa usaram em média por dia e, portanto, quantas calorias foram queimadas. O método é o padrão-ouro para o consumo total de energia, mas custa US$ 600 por teste e estava fora do alcance da maioria dos biólogos evolucionistas.
A primeira de muitas descobertas de Pontzer com o método ocorreu em 2008, quando, com US$ 20.000 da Fundação Wenner-Gren, ele teve a chance de coletar amostras de urina no então Great Ape Trust, um santuário e centro de pesquisa em Iowa. Lá, o primatologista Rob Shumaker despejou chá gelado isotopicamente açucarado sem açúcar na boca de quatro orangotangos. Pontzer se preocupou em coletar a urina de um macaco adulto, mas Shumaker o tranquilizou, pois os orangotangos eram treinados para urinar em um copo. Mais tarde naquele outono, quando Pontzer recebeu os resultados da urina, não acreditou: os orangotangos queimaram um terço da energia esperada para um mamífero do seu tamanho. Um novo teste retornou os mesmos resultados: Azy, um homem adulto de 113 kg, por exemplo, queimou 2.050 quilocalorias por dia, muito menos do que as 3.300 que um homem de 113 kg normalmente queima. "Eu estava totalmente incrédulo", diz Pontzer.
Os orangotangos eram talvez as "preguiças na árvore genealógica dos macacos", pensou ele, porque sofreram escassez prolongada de alimentos no passado e evoluíram para sobreviver com menos calorias por dia. Estudos subsequentes com água duplamente marcada de macacos em cativeiro e em santuários quebraram a visão consensual de que todos os mamíferos têm taxas metabólicas semelhantes quando ajustadas à massa corporal. Entre os grandes macacos, os humanos são a exceção. Quando ajustados à massa corporal, queimamos 20% mais energia por dia do que chimpanzés e bonobos, 40% a mais do que gorilas e 60% a mais do que orangotangos, relataram Pontzer e colegas na Nature em 2016 (veja o gráfico abaixo).
Pontzer afirma que a diferença na gordura corporal é tão chocante quanto: homens acumulam duas vezes mais gordura que outros macacos machos e as mulheres três vezes mais que outras fêmeas. Ele acredita que nossa gordura corporal robusta evoluiu em conjunto com nossa taxa metabólica mais rápida: a gordura queima menos energia do que o tecido magro e fornece uma reserva de combustível. "Nossos motores metabólicos não foram criados por milhões de anos de evolução para garantir um corpo de biquíni pronto para a praia", escreve Pontzer em Burn.
No entanto, nossa capacidade de converter alimentos e reservas de gordura em energia mais rapidamente do que outros macacos tem importantes recompensas: nos dá mais energia todos os dias para que possamos alimentar nossos grandes cérebros, bem como alimentar e proteger os descendentes com infâncias longas e energeticamente dispendiosas.
Pontzer acredita que traços caracteristicamente humanos no comportamento e na anatomia nos ajudam a manter metabolismo acelerado. Por exemplo, humanos rotineiramente compartilham mais comida com outros adultos do que outros macacos. Compartilhar comida é mais eficiente para o grupo e teria dado aos primeiros humanos uma rede de segurança energética. E nossos cérebros grandes criaram um ciclo de feedback positivo. Eles demandavam mais energia, mas também deram aos primeiros humanos a inteligência para inventar ferramentas melhores, controlar o fogo, cozinhar e se adaptar de outras maneiras para obter ou economizar mais energia.
Pontzer aprendeu uma sobre o valor da partilha de alimentos em 2010, quando viajou para a Tanzânia para estudar os caçadores-coletores de Hadza. Uma das primeiras coisas que ele percebeu foi a frequência com que os Hadza usavam a palavra "za", que significa "dar". É a palavra mágica que todos os Hadza aprendem quando crianças para fazer com que alguém compartilhe frutas vermelhas, mel ou outros alimentos com eles. Essa partilha ajuda todos os Hadza a serem ativos: enquanto caçam e buscam alimentos, as mulheres Hadza caminham cerca de 8 quilômetros diariamente; os homens, 14 quilômetros — mais do que um americano típico caminha em 1 semana.
Para saber sobre o gasto energético deles, Pontzer perguntou aos Hadza se eles beberiam seu coquetel de água sem sabor e dariam amostras de urina. Eles concordaram. "Todos sabiam que os Hadza tinham um gasto energético excepcionalmente alto porque eram muito ativos fisicamente", ele lembra. "Só que eles não tinham."
Individualmente, os Hadza tinham dias com mais e menos atividade, e alguns queimavam 10% a mais ou menos calorias do que a média. Mas, quando ajustados para a massa corporal magra, homens e mulheres Hadza queimavam a mesma quantidade de energia por dia, em média, que homens e mulheres nos Estados Unidos, bem como na Europa, Rússia e Japão, ele relatou na PLOS ONE em 2012. "É surpreendente quando você considera as diferenças na atividade física", diz Schoeller.
Uma pessoa que não ficou surpresa foi a epidemiologista Amy Luke, da Universidade Loyola, em Chicago. Ela já havia obtido um resultado semelhante com estudos com água duplamente marcada, mostrando que agricultoras na África Ocidental consumiam a mesma quantidade de energia diária, quando ajustada para massa corporal livre de gordura, que as mulheres de Chicago — cerca de 2.400 quilocalorias para uma mulher de 75 quilos. Luke diz que seu trabalho não era muito conhecido — até que o artigo de Pontzer fez sucesso. Os dois têm se ajudado desde então. Pontzer é "muito bom em vender grandes ideias", seja nas redes sociais ou escrevendo para o público em geral, diz seu ex-pós-doutorado, Sam Urlacher, da Universidade Baylor. "Isso irrita alguns, mas ele não tem medo de ser provado errado."
Estudos com outros grupos de caçadores-coletores e forrageadores confirmaram que os Hadza não são uma anomalia. Pontzer acredita que os corpos dos caçadores-coletores se ajustam a mais atividades gastando menos calorias em outras tarefas invisíveis, como inflamação e respostas ao estresse. "Em vez de aumentar as calorias queimadas por dia, a atividade física dos Hadza estava mudando a maneira como eles gastam suas calorias", diz ele. Ele reforçou isso com uma nova análise de dados do estudo de outra equipe com mulheres sedentárias treinadas para correr meias maratonas: após semanas de treinamento, elas mal queimavam mais energia por dia quando corriam 40 quilômetros por semana do que antes de começarem a treinar.
Em outro estudo com maratonistas que correram 42,6 quilômetros diariamente, 6 dias por semana durante 140 dias na Race Across the USA, Pontzer e seus colegas descobriram que os corredores queimaram gradualmente menos energia ao longo do tempo — 4.900 calorias por dia no final da corrida, em comparação com 6.200 calorias no início.
À medida que os atletas corriam cada vez mais ao longo de semanas ou meses, seus mecanismos metabólicos reduziam a atividade em outras áreas para dar espaço aos custos extras do exercício, diz Pontzer. Por outro lado, se você é sedentário, ainda pode gastar quase a mesma quantidade de calorias diariamente, deixando mais energia para o seu corpo gastar em processos internos, como uma resposta ao estresse.
Esta é a "ideia mais controversa e interessante" de Pontzer, diz o paleoantropólogo de Harvard. Daniel Lieberman, que foi orientador da tese de Pontzer. "Esta manhã corri cerca de 8 km; gastei cerca de 500 calorias correndo.
Em um modelo muito simplista, isso significaria que meu GET seria 500 calorias a mais. De acordo com Herman, humanos mais ativos não têm um GET tão alto quanto seria de se esperar... mas ainda não sabemos por que ou como isso ocorre."
As descobertas de Pontzer têm uma implicação desanimadora para pessoas que desejam perder peso. "Você não pode se livrar da obesidade com exercícios", diz o fisiologista evolucionista John Speakman, da Academia Chinesa de Ciências. "É uma daquelas ideias zumbis que se recusa a morrer." A pesquisa já está influenciando as diretrizes alimentares para nutrição e perda de peso. A Estratégia Nacional Alimentar do Reino Unido, por exemplo, observa que "você não pode fugir de uma dieta ruim".
Mas Thyfault alerta que essa mensagem pode, contudo, causar mais mal do que bem. Pessoas que se exercitam têm menos probabilidade de ganhar peso, em primeiro lugar, e aquelas que se exercitam enquanto fazem dieta tendem a manter o peso perdido com mais facilidade, diz ele. O exercício também pode impactar o local onde a gordura é armazenada no corpo e o risco de diabetes e doenças cardíacas, afirma ele.
Pontzer concorda que o exercício é essencial para uma boa saúde: os hadza, que são ativos e em forma aos 70 e 80 anos, não desenvolvem diabetes nem doenças cardíacas. E, ele acrescenta, "Se o exercício está controlando a resposta ao estresse, essa compensação é algo bom". Mas ele diz que não é justo enganar quem está de dieta: "O exercício previne que você fique doente, mas a dieta é sua melhor ferramenta para o controle de peso".
Enquanto isso, Pontzer estava preparando o terreno para outras surpresas. No ano passado, ele e Speakman colideraram um esforço para montar um novo recurso notável, o Banco de Dados de Água Duplamente Marcada da Agência Internacional de Energia Atômica. Isso inclui estudos existentes sobre água duplamente marcada de quase 6.800 pessoas entre 8 dias e 95 anos de idade. Eles usaram o banco de dados para realizar o primeiro estudo abrangente sobre o uso de energia humana ao longo da vida. Mais uma vez, uma suposição popular estava em jogo: a de que adolescentes e mulheres grávidas têm metabolismos mais acelerados. Mas Pontzer descobriu que as crianças pequenas são os dínamos. Recém-nascidos têm a mesma taxa metabólica que suas mães grávidas, o que não é diferente de outras mulheres quando ajustado para o tamanho corporal. Mas entre as idades de 9 e 15 meses, os bebês gastam 50% mais energia por dia do que os adultos, quando ajustados para o tamanho corporal e a gordura (veja o gráfico, p. 711). Isso provavelmente alimentará seu cérebro em crescimento e, talvez, o sistema imunológico em desenvolvimento. As descobertas, publicadas na Science, ajudam a explicar por que bebês desnutridos podem apresentar crescimento atrofiado.
O metabolismo das crianças permanece alto, quando ajustado para o tamanho corporal, até cerca de 5 anos, quando começa um lento declínio até os 20 anos, e se estabiliza na idade adulta. Os humanos começam a usar menos energia aos 60 anos e, aos 90 anos, os idosos usam 26% menos do que os adultos de meia-idade.
Pontzer agora está investigando um mistério que surgiu de seus estudos com atletas: parece haver um limite rígido para a quantidade de calorias que nossos corpos podem queimar por dia, definido pela velocidade com que digerimos os alimentos e os transformamos em energia. Ele calcula que o limite para um homem de 85 quilos seria de cerca de 4.650 calorias por dia.
Speakman considera esse limite muito baixo, observando que ciclistas do Tour de France nas décadas de 1980 e 1990 o excederam. Estes, porém, estavam injetando gordura e glicose diretamente na corrente sanguínea, uma prática que Pontzer acredita que pode tê-los ajudado a contornar os limites fisiológicos de conversão de alimentos em energia.
Atletas de elite podem ultrapassar os limites por vários meses, como mostrou o estudo com maratonistas, mas não conseguem sustentá-los indefinidamente, diz Pontzer.
Para entender como o corpo pode alimentar exercícios intensos ou combater doenças sem ultrapassar os limites de energia, Pontzer e seus alunos estão explorando como o corpo reduz outras atividades. "Acho que vamos descobrir que esses ajustes reduzem a inflamação, reduzem nossa reação ao estresse. Fazemos isso para equilibrar os registros de energia."
É por isso que ele queria saber quanta energia Christina queimava enquanto ele a interrogava no laboratório. Após o teste, Christina disse que "definitivamente estava estressada". À medida que o teste avançava, sua frequência cardíaca subiu de 75 a 80 batimentos por minuto para 115. E seu consumo de energia aumentou de 1,2 quilocalorias por minuto para até 1,7 quilocalorias por minuto.
“Ela queimou 40% mais energia por minuto na prova de matemática e 30% na entrevista”, diz Pontzer. “Pense em qualquer outro processo que aumente sua energia em cerca de 40%.”
Ele espera que dados como os dela ajudem a revelar o custo oculto do estresse mental. Medir como o estresse e as reações imunológicas amplificam o uso de energia pode ajudar a revelar como essas atividades invisíveis se somam e são compensadas em nossos gastos energéticos diários. Pontzer sabe que tem muito trabalho pela frente. “Até que possamos mostrar como as alavancas são acionadas para fazer esses ajustes no uso de energia, as pessoas sempre serão céticas. Cabe a nós realizar a próxima geração de experimentos.”
FONTE:
1. European Journal of Clinical Nutrition 2022;76:1209–1221.
2. Ludwig DS et al. The carbohydrate-insulin model: a physiological perspective on the obesity pandemic. Am J Clin Nutr. 2021;114:1873–85.
3. Hall KD et al. The energy balance model of obesity: beyond calories in, calories out. Am J Clin Nutr. 2022;115:1243–54.
4. Gibbons N. The Calorie Counter. Science 2022;375(6582): 710-713.
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