Laborat?rio de Nutri??o Carnegie: onde nasceu a ci?ncia do jejum

Quando o assunto ? jejum intermitente, os nomes que v?m ? mente costumam ser os de pesquisadores modernos ? Valter Longo, Mark Mattson, Yoshinori Ohsumi. Mas o trabalho cient?fico de base que estabeleceu o que de fato acontece no corpo humano durante um jejum prolongado foi realizado h? mais de um s?culo, dentro de um laborat?rio constru?do especificamente para esse fim em Boston, financiado por uma das maiores institui??es filantr?picas da hist?ria: a Carnegie Institution of Washington.

Entender o Laborat?rio de Nutri??o Carnegie ? sua miss?o, seus m?todos e o estudo hist?rico que produziu ? ? um contexto essencial para quem quer compreender as origens da ci?ncia do jejum.

A Carnegie Institution e a ci?ncia da nutri??o

No in?cio do s?culo XX, a Carnegie Institution of Washington direcionava recursos para as quest?es cient?ficas mais urgentes da ?poca. A nutri??o era uma delas. O estudo de como o corpo humano utiliza os alimentos ? e o que acontece quando eles s?o retirados ? era considerado n?o apenas importante do ponto de vista m?dico, mas tamb?m essencial para a sociedade. Pobreza, doen?as e m? nutri??o eram crises de sa?de p?blica na Am?rica em processo de industrializa??o, e compreender as necessidades metab?licas do organismo era um pr?-requisito para enfrent?-las.

Francis Gano Benedict foi nomeado diretor do Laborat?rio de Nutri??o Carnegie em Boston, Massachusetts. Era um cientista met?dico e tecnicamente rigoroso ? o tipo de pesquisador que constru?a seus pr?prios instrumentos quando os dispon?veis n?o eram suficientemente precisos. Seu laborat?rio tornou-se uma das instala??es de pesquisa metab?lica mais sofisticadas do mundo.

O calor?metro respirat?rio: o cora??o do laborat?rio

O instrumento central do Laborat?rio de Nutri??o Carnegie era o calor?metro respirat?rio ? um aparelho projetado e constru?do pelo pr?prio Benedict para medir a produ??o de calor do corpo humano com precis?o excepcional. A pessoa entrava no calor?metro e passava a noite (ou per?odos prolongados) em seu interior, enquanto o equipamento registrava o calor produzido, o oxig?nio consumido e o di?xido de carbono exalado.

Essa medi??o direta de calor ? chamada de calorimetria ? deu a Benedict algo que nenhum pesquisador antes dele havia alcan?ado com tamanha precis?o: uma medi??o cont?nua e em tempo real do gasto energ?tico do organismo durante o jejum. Com isso, ele p?de responder com seguran?a cient?fica ? pergunta: como exatamente o uso de energia pelo corpo muda quando n?o h? ingest?o de alimentos?

O calor?metro era complementado por um aparelho respirat?rio separado, usado durante o dia para medir as trocas gasosas ? oxig?nio consumido e di?xido de carbono produzido ?, o que permitia calcular o quociente respirat?rio. Essa rela??o revela qual combust?vel o organismo est? queimando: carboidratos produzem um quociente pr?ximo de 1,0; gorduras, um quociente pr?ximo de 0,70. Durante o jejum de 31 dias estudado em 1912 e publicado em 1915, Benedict acompanhou a queda do quociente respirat?rio de valores pr?ximos a 1,0 nos primeiros dias para abaixo de 0,72 nas semanas seguintes ? evid?ncia direta e objetiva da transi??o do organismo dos carboidratos para a gordura como combust?vel prim?rio.

O experimento de 1912: 31 dias de jejum completo

O ?pice dos primeiros estudos de jejum de Benedict foi um experimento controlado realizado entre abril e maio de 1912 com um participante malt?s chamado Agostino Levanzin, publicado em 1915 sob o t?tulo A Study of Prolonged Fasting ? Carnegie Institution of Washington, Publica??o n? 203.

Levanzin tinha 40 anos no in?cio do jejum. Tinha experi?ncia pr?via com jejum ? incluindo um jejum autoorientado de 37 dias em Malta ? e havia passado o ano anterior ao experimento fazendo apenas uma refei??o por dia. Era fisicamente saud?vel e mentalmente capaz. Chegou ao laborat?rio em 10 de abril de 1912, passou por tr?s dias de medi??es de linha de base e iniciou o jejum completo em 14 de abril, ingerindo apenas ?gua destilada por 31 dias consecutivos.

A escolha da ?gua destilada foi deliberada. Qualquer teor mineral na ?gua da torneira afetaria a an?lise da urina, que era um dos componentes mais cr?ticos do estudo. Ao controlar com precis?o a ingest?o de l?quidos ? come?ando em 750 mililitros por dia e ajustada por recomenda??o m?dica conforme o jejum avan?ava ?, Benedict podia acompanhar com confian?a o que o organismo estava excretando e o que isso revelava sobre sua qu?mica interna.

O que foi medido e por qu?

A amplitude cient?fica do estudo Carnegie foi extraordin?ria para a ?poca. Todos os dias durante o jejum de 31 dias, Levanzin era submetido a:

Medi??es f?sicas: peso (registrado toda manh? ap?s a mic??o e antes de se vestir), temperatura retal, frequ?ncia de pulso, press?o arterial, circunfer?ncia abdominal e exame cl?nico do cora??o, pulm?es, f?gado e abdome pelo m?dico do laborat?rio.

Medi??es respirat?rias: sess?es matinais no aparelho respirat?rio medindo o oxig?nio consumido e o CO2 produzido, fornecendo o quociente respirat?rio e, portanto, a mistura de combust?veis sendo queimados.

Calorimetria noturna: Levanzin passava as noites no calor?metro respirat?rio, que media a produ??o total de calor e fornecia os dados mais precisos sobre a taxa metab?lica basal.

An?lise de urina: toda a urina era coletada diariamente. Os componentes medidos inclu?am: nitrog?nio (indicador do catabolismo proteico), creatinina, ?cido ?rico, f?sforo, c?lcio, magn?sio, s?dio, cloreto e acidez total, incluindo corpos cet?nicos (?cido beta-hidroxibut?rico e acetona). Esta foi uma das primeiras documenta??es cient?ficas sistem?ticas da cetose nutricional no jejum humano.

Testes psicol?gicos: testes di?rios de mem?ria (10 palavras monossil?bicas recordadas ap?s um intervalo), tempo de rea??o (velocidade de resposta a um est?mulo), associa??o de palavras (velocidade e tipo de resposta verbal) e acuidade visual. A for?a de preens?o era medida com um dinam?metro.

An?lise de sangue: amostras peri?dicas de sangue medindo contagem de gl?bulos vermelhos, hemoglobina e, mais adiante no estudo, diferenciais de gl?bulos brancos.

Essa abordagem multidisciplinar ? cobrindo simultaneamente metabolismo, fisiologia, bioqu?mica e psicologia ? produziu um conjunto de dados que permanece cientificamente valioso mais de um s?culo depois.

Principais descobertas cient?ficas do estudo Carnegie

A publica??o de Benedict em 1915 trouxe diversas descobertas que se conectam diretamente ? ci?ncia moderna do jejum:

Cronologia do esgotamento do glicog?nio. A combust?o de carboidratos atingiu o pico de 68,8 gramas no primeiro dia de jejum e caiu para aproximadamente 4 gramas por dia entre os dias 10 e 13. Ap?s o dia 13, a combust?o de carboidratos havia efetivamente cessado ? o organismo havia esgotado completamente seus estoques de glicog?nio. As estimativas modernas para o esgotamento do glicog?nio em pessoas t?picas s?o mais curtas (12 a 48 horas), mas Levanzin havia feito apenas uma refei??o por dia durante um ano, o que lhe conferia uma flexibilidade metab?lica basal incomum (Cahill, G.F., 2006, Annual Review of Nutrition).

Adapta??o metab?lica. A produ??o total de calor caiu de aproximadamente 836 calorias no dia 3 para um m?nimo de cerca de 625 calorias na noite do dia 21 ? uma redu??o de aproximadamente 25% na taxa metab?lica basal. Isso espelha o que a pesquisa moderna descreve como adapta??o metab?lica durante a restri??o cal?rica (Leibel et al., 1995, New England Journal of Medicine).

Preserva??o proteica. A excre??o de nitrog?nio ? medida do catabolismo proteico ? atingiu seu pico no dia 4 e depois diminuiu progressivamente, alcan?ando seus valores mais baixos nos dias finais do jejum. Isso demonstrou que o organismo se afasta agressivamente da queima de prote?nas uma vez estabelecido o catabolismo de gorduras ? processo hoje compreendido pelos efeitos poupadores de prote?nas da cetose (Longo & Mattson, 2014, Cell Metabolism).

Cetose nutricional. O ?cido beta-hidroxibut?rico e os corpos de acetona foram detectados sistematicamente na urina ao longo de todo o jejum ? uma das primeiras documenta??es cient?ficas controladas da cetose nutricional no jejum humano. A acidose foi moderada e os sistemas tamp?o do organismo compensaram ao longo de todo o per?odo, sem nenhum desequil?brio ?cido-base perigoso.

Adapta??o cardiovascular. A frequ?ncia de pulso diminuiu dos valores elevados do in?cio do jejum para uma m?nima de 73 batimentos por minuto no dia 23. A press?o arterial tamb?m caiu. Esses resultados s?o compat?veis com o que a pesquisa moderna de jejum terap?utico descreve como redu??es ben?ficas na carga de trabalho card?aco (Wilhelmi de Toledo et al., 2019, Nutrients).

Resili?ncia cognitiva. Apesar de 31 dias sem comer, Levanzin n?o apresentou nenhum colapso cognitivo grave. Suas respostas de associa??o de palavras permaneceram coerentes e sofisticadas ao longo de todo o per?odo. No dia 29, ele escreveu notas autobiogr?ficas detalhadas de v?rias p?ginas ? uma demonstra??o da preserva??o da fun??o cognitiva de alto n?vel perto do final de um jejum completo de um m?s. Seu desempenho mental variou de dia para dia, sendo o estado mental identificado como a vari?vel mais significativa nos resultados dos testes cognitivos (Mattson et al., 2018, Nature Reviews Neuroscience).

A quebra do jejum: uma li??o fundamental

O momento mais perigoso de todo o experimento n?o ocorreu durante o jejum, mas imediatamente ap?s. No dia 31, o jejum foi quebrado com lim?es (consumidos inteiros), laranjas, mel e suco de uva. A reintrodu??o s?bita de alimentos causou c?lica intestinal severa ? Levanzin precisou de uma breve hospitaliza??o.

Esse epis?dio, documentado no estudo de 1915, antecipa o que s? seria formalmente nomeado e descrito ap?s a Segunda Guerra Mundial: a s?ndrome de realimenta??o. O mecanismo fisiol?gico ? a restaura??o s?bita de carboidratos impulsionando a capta??o celular r?pida de fosfato, pot?ssio e magn?sio, criando desequil?brios perigosos ? foi observado em a??o no laborat?rio Carnegie em 1912, d?cadas antes de receber um nome cl?nico (Mehanna et al., 2008, BMJ).

A li??o contida nesses dados permanece t?o relevante hoje quanto era em 1912: quanto mais longo o jejum, mais cuidadosa e gradual deve ser a sua quebra.

Por que o estudo Carnegie ainda importa

A Study of Prolonged Fasting permanece relevante por diversas raz?es. ? o estudo mais cientificamente controlado de jejum prolongado completo conduzido em um ser humano at? aquele momento. Sua metodologia ? medi??o fisiol?gica di?ria, ingest?o controlada de ?gua, calorimetria respirat?ria, testes psicol?gicos ? estabeleceu um modelo para a pesquisa rigorosa sobre jejum que os cientistas modernos ainda reconhecem.

O estudo tamb?m demonstrou, com precis?o cient?fica e n?o com base em relatos aned?ticos, que um ser humano poderia passar por um jejum completo de 31 dias em condi??es controladas e sair cognitivamente ?ntegro, fisicamente capaz (Levanzin subiu escadas no dia 31, fotografado para documenta??o) e metabolicamente compreens?vel. A extraordin?ria adaptabilidade do organismo ? sua capacidade de mudar as fontes de combust?vel, preservar prote?nas, reduzir a produ??o de calor e manter as fun??es essenciais ? foi apresentada em dados pela primeira vez.

A ci?ncia moderna do jejum intermitente e do jejum prolongado se apoia nessa funda??o. Cada artigo sobre transi??o metab?lica, cetose, preserva??o proteica ou adapta??o metab?lica induzida pelo jejum deve algo ao que Benedict e sua equipe mediram e documentaram naquele laborat?rio em Boston h? mais de um s?culo.

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Perguntas frequentes

Quem dirigia o Laborat?rio de Nutri??o Carnegie? Francis Gano Benedict, um dos principais fisiologistas e cientistas da nutri??o americanos, dirigia o laborat?rio. Ele contava com uma equipe de cientistas de Harvard e da Carnegie, incluindo m?dicos, qu?micos, psic?logos e fisiologistas.

Quem foi o participante do experimento de jejum de 1912? Agostino Levanzin, um pol?mata malt?s de 40 anos ? farmac?utico, linguista e jejuador experiente. Havia realizado anteriormente um jejum autoorientado de 37 dias e recebeu autoriza??o m?dica para o experimento.

Qual foi a dura??o do jejum no estudo? 31 dias consecutivos de jejum completo, ingerindo apenas ?gua destilada. As medi??es preliminares come?aram em 10 de abril de 1912; o jejum ocorreu de 14 de abril a 14 de maio.

O que era o calor?metro respirat?rio? Uma c?mara constru?da especialmente para medir o calor produzido pelo corpo de uma pessoa durante o repouso, permitindo o c?lculo direto da taxa metab?lica basal. Era um dos instrumentos de medi??o metab?lica mais precisos de sua ?poca.

Onde posso ler o estudo original? O texto completo de A Study of Prolonged Fasting (1915) est? em dom?nio p?blico e pode ser acessado por meio de arquivos digitais, incluindo o Internet Archive.

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Este artigo se baseia em pesquisas cient?ficas hist?ricas de 1915 e tem fins exclusivamente informativos ? n?o constitui aconselhamento m?dico. Consulte sempre um profissional de sa?de qualificado antes de realizar qualquer jejum prolongado.

Benedict, F.G. (1915). A Study of Prolonged Fasting. Carnegie Institution of Washington, Publication No. 203.

Este artigo ? apenas para fins informativos e n?o constitui aconselhamento m?dico. Consulte sempre um profissional de sa?de qualificado antes de iniciar qualquer protocolo de jejum, especialmente se tiver alguma condi??o de sa?de pr?-existente.