Dispositivo respiratório mede a queima de gordura em casa

Acompanhar a forma como o organismo queima gordura costumava exigir uma agulha ou uma máquina laboratorial volumosa. As análises ao sangue conseguem detetar cetonas, enquanto os monitores de glicose acompanham agora o açúcar minuto a minuto.

O metabolismo das gorduras, porém, continuava a ser mais difícil de observar fora de uma clínica, apesar de influenciar a forma como tratamos a obesidade, a diabetes e doenças como a epilepsia.

Uma equipa da ETH Zurich dedicou quase uma década a eliminar essa lacuna.

A solução cabe numa mão. Deteta uma molécula chamada acetona, libertada pelo organismo assim que este começa a usar gordura como combustível.

Poder avaliar o metabolismo das gorduras com esta facilidade poderá mudar a forma como as pessoas controlam o peso, aperfeiçoam o treino ou avaliam o efeito de uma dieta. Também poderá permitir que os médicos acompanhem a resposta de um doente ao tratamento sem uma deslocação ao hospital.

A acetona indica a queima de gordura

Quando os hidratos de carbono escasseiam, o fígado decompõe ácidos gordos e liberta cetonas. A acetona, um desses subprodutos, é suficientemente volátil para sair através da respiração.

A sua concentração aumenta à medida que a queima de gordura acelera. Assim, uma única expiração oferece uma perspetiva surpreendentemente fiel do metabolismo.

Os instrumentos respiratórios mais antigos já recorriam a este sinal. Contudo, a maioria só funcionava com níveis muito elevados de acetona ou exigia aparelhos demasiado grandes para uma bancada de cozinha.

“Se quisermos disponibilizar essa informação aos doentes, temos de miniaturizar essas tecnologias em dispositivos compactos e fáceis de utilizar”, afirmou Andreas Güntner, da ETH Zurich, autor sénior do estudo.

Como funciona o dispositivo respiratório

O detetor recolhe uma amostra de ar expirado e fá-la passar por um sensor químico, fornecendo um resultado em cerca de 90 segundos.

Antes disso, uma pequena coluna de separação remove a água, precisamente o elemento que habitualmente interfere com estes sensores.

Esta única opção de conceção mantém as leituras estáveis, mesmo quando o ar expirado sai quente e húmido. Com uma humidade entre zero e 90 por cento, a medição variou apenas cerca de quatro por cento.

Uma aplicação para smartphone associada ao aparelho trata da orientação do utilizador. No ecrã, um círculo aumenta e diminui para indicar se a pessoa está a expirar com demasiada força ou de forma demasiado suave.

A aplicação também controla o momento da expiração para captar o ar profundo, no final da expiração, que melhor reflete o sangue. Expirações fracas ou ar contaminado são assinalados e excluídos antes de comprometerem o resultado.

Dispositivo respiratório iguala a precisão laboratorial

Para avaliar a precisão, a equipa comparou as leituras do aparelho portátil com a espetrometria de massa por reação de transferência de protões com tempo de voo (PTR-MS), um padrão de referência na análise do ar expirado.

Foram recolhidas 312 amostras de ar expirado de 12 adultos saudáveis, com idades entre os 20 e os 37 anos, em condições quotidianas.

O dispositivo mediu acetona entre 0,2 e 45 partes por milhão (ppm). Os seus resultados acompanharam quase ponto por ponto o instrumento de laboratório, com diferenças mínimas em toda a gama.

A forte concordância verificou-se tanto em vestígios reduzidos como em picos cetogénicos elevados. Algumas unidades continuaram ainda a funcionar durante oito meses sem perder fiabilidade.

“Estas conclusões mostram que dispomos do elevado desempenho necessário para aplicações como estudos clínicos, nos quais se pretende realmente distinguir estas pequenas diferenças no metabolismo das gorduras”, observou Simone Hersberger, primeira autora do estudo.

Dispositivo respiratório ignora outros compostos

Uma boa leitura respiratória tem de ignorar tudo o resto que circula numa expiração. A equipa testou o sensor perante isopreno, metanol, amoníaco e etanol, compostos frequentes no ar expirado humano.

Nenhum deles alterou o valor da acetona em níveis normais. Uma grande quantidade de álcool foi a exceção, pelo que o dispositivo simplesmente assinala essa expiração como inválida.

Esta seletividade resulta da ação da coluna de separação antes de a amostra chegar ao sensor. A coluna separa a acetona dos restantes compostos, mantendo a leitura limpa.

Acompanhamento do exercício e das refeições

Em seguida, a equipa submeteu o detetor a variações metabólicas reais. Cinco voluntários fizeram exercício e depois consumiram refeições diferentes, enquanto sensores acompanhavam em simultâneo a respiração, as cetonas no sangue e a glicose.

O exercício ligeiro combinado com uma refeição rica em hidratos de carbono quase não alterou a acetona. O exercício intenso revelou um cenário diferente.

Após os treinos mais exigentes, a acetona aumentou até cinco vezes, à medida que o organismo passou a depender mais da gordura como combustível. O que aconteceu a seguir dependeu da refeição consumida.

Uma refeição rica em hidratos de carbono fez o nível baixar novamente, uma refeição rica em gordura manteve-o elevado e o jejum aumentou-o ainda mais.

As leituras respiratórias refletiram, em cada etapa, os marcadores de cetonas no sangue e de glicose, subindo e descendo em paralelo com eles.

Três semanas em casa

O verdadeiro teste foi a utilização em casa. Três pessoas realizaram o teste quatro vezes por dia, durante três semanas de dietas em mudança.

Começaram com uma alimentação normal, passaram para uma dieta cetogénica e, posteriormente, adotaram o jejum intermitente. A acetona manteve-se baixa inicialmente, mas disparou quando os hidratos de carbono foram reduzidos.

Os picos variaram bastante entre participantes: um voluntário aproximou-se das 39 ppm durante a semana cetogénica, enquanto outro atingiu apenas cerca de sete. Este tipo de detalhe individual é exatamente o que os clínicos procuram captar.

Ao longo de todo o processo, as leituras do aparelho portátil acompanharam as da máquina de laboratório. O teste respiratório também detetou alterações na utilização de gordura que um monitor contínuo de glicose, por si só, não identificaria.

Do laboratório para a sala de estar

A tecnologia já saiu da bancada de trabalho. Uma empresa derivada da ETH, a Alivion AG, vende atualmente o analisador com o nome Nutrion.

O detetor já integra trabalhos clínicos sobre epilepsia. Também foi adotado por pessoas que acompanham o próprio metabolismo das gorduras, desde atletas a pessoas em dieta.

“Agora é realmente altura de o expandir para ensaios clínicos e responder a questões como a eficácia de diferentes terapias de jejum, fornecendo orientação personalizada”, afirmou Güntner.

“Estamos realmente a avançar para soluções de cuidados de saúde que, no futuro, já não exigirão uma ida ao hospital. Será possível fazê-las em casa.”

Crédito da imagem: Alivion AG.