Termogeneza indusă de frig

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Termogeneza indusă de frig, TIF sau CIT, engleză rece induse de termogeneza, este un proces metabolic , subproces de termogenezei . TIF reprezintă consumul de energie indus de temperatura ambiantă. TIF este producția de căldură a organismului într-o măsură mai mare cu cât temperatura ambiantă este mai scăzută. Este împărțit la rândul său în „palpitant” și „non palpitant” TIF [1] .

Fiziologie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Termoreglare .

Primele civilizații de pe pământ au fost situate în zone în care temperatura mediului ambiant a corespuns aproximativ neutralității termice umane [2] . Expunerea la temperaturi peste sau sub zona termică crește consumul de energie. Oamenii sunt homeotermi și au nevoie de o temperatură corporală relativ constantă pentru a supraviețui [3] . De asemenea, sunt endotermi (din greacă , endos și therme , adică căldură internă ), ceea ce înseamnă că se bazează pe producția de căldură internă pentru a regla temperatura corpului. Capacitatea de a regla fiziologic temperatura corpului trebuie să fie posibilă pentru a trece de la zone calde la zone reci. În regiunile calde sau reci, termoreglarea este evidentă și se manifestă sub formă de transpirație și , respectiv, frisoane . Acestea sunt modalități eficiente de dispersare sau acumulare a căldurii, fenomene necesare supraviețuirii. Cu toate acestea, condițiile reci sau calde nu sunt confortabile și, prin urmare, sunt de obicei evitate, prin intermediul așa-numitei termoreglări „comportamentale” sau „voluntare”. De fapt, cea mai puternică formă de termoreglare este tocmai cea voluntară: schimbarea îmbrăcămintei, a posturii sau a locului [4] . Prin urmare, ființele umane rareori au nevoie să crească producția de căldură pentru a-și regla temperatura corpului, deoarece sunt capabili să caute un mediu adecvat sau să poarte îmbrăcăminte adecvată, astfel încât corpul lor să fie în general menținut într-o stare de neutralitate termică. La temperaturi scăzute, rata lor metabolică de repaus (și, prin urmare, producția de căldură) crește. De exemplu, femeile cu greutate normală îmbrăcate identic într-o cameră în care temperatura a fost modificată, și-au ajustat producția de căldură cu aproximativ 7% în 24 de ore când temperatura din cameră a fost redusă de la 28 la 22 ° C [5] . Diferitele reacții ale termogenezei induse de frig includ vasoconstricția vaselor de sânge ale pielii pentru a modifica pierderile de căldură fără a provoca modificări în producția sa. De asemenea, mușchiul cardiac își mărește activitatea, pentru a putea satisface cerințele metabolice ale țesuturilor active implicate în principal (țesut adipos maro, mușchi scheletic) și pentru a crește difuzia căldurii. Temperatura corpului este menținută constantă dacă câștigul de căldură este egal cu pierderea [6] [7] . Temperatura bazală la om este menținută relativ constantă în medii cu temperaturi cuprinse între temperatura corporală sub sau peste. Aceasta implică faptul că, în ciuda variațiilor mari ale temperaturii ambiante, producția de căldură echilibrează pierderea, cu menținerea consecventă a temperaturii stabile [2] . În general, oamenii pot crește producția de căldură dintr-o creștere a secreției de norepinefrină prin activarea sistemului nervos simpatic , folosind depozitele de grăsime ( trigliceride ) din țesutul adipos maro ca substrat principal pentru această cerere crescută de energie [8] . Descoperirile recente atribuie, de asemenea, mușchiului scheletic un rol important în termogeneza indusă de frig prin decuplarea mitocondrială, un mecanism similar cu cel care apare în țesutul adipos maron [9] [10] [11] .

Decuplarea mitocondriilor este un fenomen activat pentru a produce căldură din energia provenită din substraturi energetice precum lipidele și carbohidrații. Aceste substraturi sunt de fapt utilizate parțial pentru procesele celulare și parțial pentru a produce căldură. Din subdivizarea utilizării lor în cadrul acestor organite celulare, vorbim de decuplare. În cazurile în care este necesară mai multă energie termică pentru a menține temperatura constantă în medii reci, se utilizează cantități mai mari de substraturi.

Termogeneza indusă de frig „palpitantă” și „non-palpitantă”

Termogeneza indusă de frig este împărțită în 2 tipuri:

  • TIF non-palpitant (sau „termogeneză care nu tremură sau NST”): termogeneza „non-palpitantă” reprezintă o creștere a producției de căldură care nu este asociată cu contracția musculară și se datorează activității crescute a sistemului nervos simpatic , legată de țesuturi, și anume țesutul adipos maro (BAT) , mușchiul scheletic și ficatul la mamifere [12] . NST durabil la omul adult contribuie la o cheltuială de energie egală cu 15% din cheltuielile medii zilnice [12] . Termogeneza non-thrill este principalul mecanism de termoreglare ca răspuns la frig, este invers corelată cu dimensiunea corpului, vârsta și temperatura ambiantă [8] . Recent s-a stabilit definitiv că BAT reprezintă unul dintre țesuturile implicate în principal în termogeneza „non-thrill” la omul adult [1] [13] , dar activitatea sa este redusă la bărbații supraponderali și obezi [14] .
  • TIF tremurând (sau „termogeneză tremurândă sau ST”): termogeneza „tremurândă” este contracția ritmică izometrică (fără mișcare) de către mușchiul scheletic , joacă un rol mai mic decât termogeneza „non-tremurândă” și preia mai târziu. Frisoanele musculare produc o căldură care poate crește de până la 6-8 ori în comparație cu mușchiul în stare de repaus. Mușchiul scheletic este deja activ în timpul fazei „non-thrill” și, împreună cu țesutul adipos maro, exploatează în principal lipidele prin mecanismul de decuplare mitocondrială. La intensități scăzute ale fazei „fiorii”, mușchiul scheletic începe să exploateze carbohidrații din glicogenul muscular împreună cu lipidele, dar cu intensitate crescândă arderea glicogenului pe măsură ce combustibilul crește [15] [16] . În special, se menționează intervenția suplimentară a fibrei musculare albe (sau de tip 2) , care este mai bogată în depozite de glicogen [17] [18] .

TIF poate fi în mod normal definit și măsurat ca o creștere a termogenezei de la momentul inițial în timpul expunerii la frig, în care frisoanele sunt absente. Pe măsură ce răcirea continuă, TIF „palpitant” preia și crește și mai mult termogeneza. Expunerea frecventă la frig duce la trecerea de la TIF „palpitant” la „non-palpitant”. După câteva zile de expunere la frig, frisoanele scad, în timp ce TIF „fiorul” crește [19] . La om, scăzând temperatura de la 28 la 22 ° C, s-a constatat o creștere termogenică medie de 7% fără apariția TIF „palpitant” [20] .

NST și decuplarea mitocondrială

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: mitocondriile și proteina de decuplare .

Mecanismul termogenezei fără tremurături induse de frig (NST; Termogeneză fără tremurături ) are caracteristica exploatării așa-numitei decuplări mitocondriale în țesuturile biologice furnizate. În cadrul lor, mitocondriile acestor sisteme au proteina mitocondrială UCP1 (proteina de decuplare 1 sau proteina de decuplare 1 ), numită și termogenină . Această moleculă are capacitatea de a „decupla” fosforilarea oxidativă (procesul de energie aerobă al respirației celulare), reușind să prevaleze utilizarea lipidelor pentru producerea de căldură (energie termică) mai degrabă decât cea a ATP (energie chimică) [21] . Activarea acestui mecanism ca răspuns la frig este legată în principal de producerea neurotransmițătorului noradrenalină în interacțiune cu receptorii β3 sub controlul hipotalamusului prin stimularea nervilor simpatici și este susținută și de factori endocrini, în principal prin creșterea a activității tiroidiene cu producție de triiodotironină (T3) și tiroxină (T4) [22] . Principalele țesuturi implicate în procesul de decuplare mitocondrială în NST sunt țesutul adipos maro și mușchiul scheletic . Ficatul este, de asemenea, adesea menționat ca un țesut minor capabil să participe la aceste mecanisme [12] . Principalul substrat energetic al termogenezei „non-palpitante” este dat de lipidele depuse în țesutul adipos [8] .

Țesutul adipos maro este slab distribuit la oameni (este mai prezent la nou-născuți) și este astfel definit pentru culoarea sa maro dată de carotenoizii prezenți în mitocondrii. Literatura științifică limitată recunoaște că termogeneza indusă de BAT poate reprezenta 5% din metabolismul bazal [12] . Cea mai mare distribuție a BAT este recunoscută în siturile interscapulare, periaortice și perirenale. În aceste locații, acestea sunt plasate lângă vasele de sânge pentru a difuza căldura prin fluxul de sânge către diferitele zone ale corpului.

În vremuri mai recente, s-a constatat că mușchiul scheletic are, de asemenea, capacitatea de a exploata decuplarea mitocondrială, când anterior se credea că intervenția sa a avut loc numai în timpul "palpitantului" TIF [9] [10] .

Mai multe cercetări recente sugerează că țesuturile care participă la termogeneza „non-palpitantă” (în special BAT) și la decuplarea mitocondrială sunt capabile să controleze nivelurile de adipozitate [23] , să reducă concentrațiile de trigliceride și să lupte împotriva obezității. La om [24] .

ST și emoție

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Thrill .

Termogeneza tremurândă (ST) implică intervenția mecanismului tremurului de către mușchiul scheletic. După cum sa menționat deja, cercetări mai recente au descoperit că mușchiul scheletic joacă deja un rol important în termogeneza „non-thrill” împreună cu țesutul adipos maro [9] [10] , totuși în faza ulterioară de termogeneză palpitantă (cea care intervine pe pe termen lung și la temperaturi mai extreme), acoperă o sarcină majoră. Pe termen lung, în medii reci, acest mecanism preia pentru a produce căldură suplimentară pentru a contrabalansa pierderea crescută. Aceste procese sunt încă în studiu și, din cele concluzionate, în timpul fiorii, intensitatea recrutării musculare și modul în care diferitele fibre ( roșu și alb ) sunt recrutate sunt foarte variabile între mușchi și între indivizi. Mai mult, o serie de studii au indicat faptul că senzația fiorii poate fi susținută cu combustibili diferiți (carbohidrați, lipide) timp de câteva ore în condiții diferite de stres, frig și disponibilitate de carbohidrați [25] .

Deși expunerea acută la frig induce variații metabolice similare între indivizi, utilizarea lipidelor și a carbohidraților are o gamă foarte largă de variabilitate. Cu toate acestea, în timpul emoției, utilizarea carbohidraților (glicogen muscular) a fost în medie puțin mai mare decât cea a lipidelor. Această mare variabilitate în selecția combustibilului între indivizi este explicată în principal de punctul de declanșare a fiorii individuale, indicând modul în care recrutarea fibrelor musculare albe (sau de tip 2) joacă un rol cheie în gestionarea utilizării substratului [17] . Pentru a fi precis, s-a constatat că în timpul tremurărilor de intensitate scăzută, lipidele joacă un rol important [15] , dar în acest caz sursa umană de energie poate fi extrasă din surse mixte din aceleași fibre musculare [26] . Contribuția glicogenului muscular devine dominantă în condiții de frig mai extreme, în timp ce utilizarea glucozei plasmatice rămâne mai mică [15] . În acest sens, se evidențiază faptul că mușchiul poate susține fiorul mai multe ore prin exploatarea substraturilor mixte și prin gestionarea recrutării diferitelor fibre, adică prin creșterea sau scăderea recrutării fibrelor albe și prin creșterea prezenței mușchiului glicogen, printr-o dietă bogată.aport de carbohidrați [18] .

Acest lucru sugerează că compoziția fibrelor musculare ale fiecărui individ (prevalența fibrelor albe sau roșii) poate afecta supraviețuirea la temperaturi scăzute și a condus la teoria că, prin creșterea distribuției și prezenței fibrelor musculare albe și a depozitelor conexe de glicogen (mai prezente în acest tip), prin antrenament specific și dietă, este posibilă prelungirea capacității de supraviețuire a omului la frig [15] .

Notă

  1. ^ a b PG Kopelman, ID Caterson, WH Dietz. Obezitatea clinică la adulți și copii . John Wiley & Sons, 2009. p. 70. ISBN 1405182261
  2. ^ a b Cannon B, Nedergaard J. Brown țesut adipos: funcție și semnificație fiziologică . Physiol Rev. 2004 ianuarie; 84 (1): 277-359.
  3. ^ Pennes HH. Analiza temperaturilor țesuturilor și a sângelui arterial în antebrațul uman în repaus . J Appl Physiol. 1948 aug; 1 (2): 93-122.
  4. ^ Severens și colab. Un model pentru a prezice temperatura pacientului în timpul intervenției chirurgicale cardiace . Phys Med Biol. 7 septembrie 2007; 52 (17): 5131-45. Epub 2007 7 august.
  5. ^ Dauncey MJ. Influența frigului ușor asupra consumului de energie de 24 de ore, metabolismul în repaus și termogeneza indusă de dietă . Br J Nutr. 1981 mar; 45 (2): 257-67.
  6. ^ Silva JE. Mecanisme termogene și reglarea lor hormonală . Physiol Rev. 2006 apr; 86 (2): 435-64.
  7. ^ Astrup, Mac Donald. Sistemul simpatoadrenal și metabolismul. Manual de obezitate, 1997
  8. ^ a b c Jessen K. O evaluare a termogenezei umane de reglare fără frisoane . Acta Anaesthesiol Scand. 1980 aprilie; 24 (2): 138-43.
  9. ^ a b c Wijers și colab. Decuplarea mitocondrială a mușchilor scheletici umani este asociată cu termogeneza adaptativă indusă de frig . Plus unu. 12 martie 2008; 3 (3): e1777.
  10. ^ a b c van den Berg și colab. Decuplarea mitocondrială a mușchilor scheletici, termogeneza adaptativă și cheltuielile de energie . Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2011 mai; 14 (3): 243-9.
  11. ^ van den Berg și colab. Progrese recente în termogeneza adaptivă: implicații potențiale pentru tratamentul obezității . Obes Rev. 2009 Mar; 10 (2): 218-26. Epub 2008 23 octombrie.
  12. ^ a b c d van Marken Lichtenbelt WD, Schrauwen P. Implicații ale termogenezei fără frisoane pentru reglarea echilibrului energetic la oameni . Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2011 aug; 301 (2): R285-96. Epub 2011 13 aprilie.
  13. ^ Saito și colab. Incidența ridicată a țesutului adipos maro activ metabolic la oamenii adulți sănătoși: efecte ale expunerii la frig și adipozitate . Diabet. 2009 iulie; 58 (7): 1526-31. Epub 2009 28 aprilie.
  14. ^ van Marken Lichtenbelt și colab. Țesutul adipos maro activat la rece la bărbații sănătoși . N Engl J Med. 2009 9 aprilie; 360 (15): 1500-8.
  15. ^ a b c d Weber JM, Haman F. Selecția combustibilului la oameni tremurând . Acta Physiol Scand. 2005 aug; 184 (4): 319-29.
  16. ^ Martineau L, Jacobs I. Utilizarea glicogenului muscular în timpul termogenezei tremurânde la oameni . J Appl Physiol. 1988 noiembrie; 65 (5): 2046-50.
  17. ^ a b Haman și colab. Selecția combustibilului în timpul tremurăturilor intense la om: modelul EMG reflectă oxidarea carbohidraților . J Fiziol. 2004 apr 1; ​​556 (Pt 1): 305-13. Epub 2004 23 ianuarie.
  18. ^ a b Haman F. Tremurând în frig: de la mecanismele de selecție a combustibilului la supraviețuire . J Appl Physiol. 2006 mai; 100 (5): 1702-8.
  19. ^ Fiala și colab. Predicția computerizată a răspunsurilor termoreglării și temperaturii umane la o gamă largă de condiții de mediu . Int J Biometeorol. 2001 septembrie; 45 (3): 143-59.
  20. ^ Fiala și colab. Un model computerizat de termoreglare umană pentru o gamă largă de condiții de mediu: sistemul pasiv . J Appl Physiol. 1999 noiembrie; 87 (5): 1957-72.
  21. ^ Watanabe și colab. Modificări induse de frig în expresia genelor în țesutul adipos maro: implicații pentru activarea termogenezei . Biol Pharm Bull. 2008 mai; 31 (5): 775-84.
  22. ^ Zaninovich AA. Hormonii tiroidieni, obezitatea și termogeneza țesutului adipos maro . Medicină (B Aires). 2001; 61 (5 Pt 1): 597-602.
  23. ^ Yoneshiro și colab. Țesutul adipos maro, cheltuielile de energie ale întregului corp și termogeneza la bărbații adulți sănătoși . Obezitatea (izvorul de argint). 2011 ianuarie; 19 (1): 13-6. Epub 2010 6 mai.
  24. ^ Bartelt și colab. Activitatea țesutului adipos maro controlează clearance-ul trigliceridelor . Nat Med. 2011 februarie; 17 (2): 200-5. Epub 2011 23 ianuarie.
  25. ^ Haman și colab. Cerințe metabolice ale oamenilor care tremură . Front Biosci (Schol Ed). 2010 1 iunie; 2: 1155-68.
  26. ^ Haman și colab. Efectele disponibilității glucidelor asupra tremurăturilor susținute II. Corelarea recrutării musculare cu selecția combustibilului . J Appl Physiol. 2004 ianuarie; 96 (1): 41-9. Epub 2003 29 aug.

Elemente conexe

linkuri externe

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Termogenesis_induced_dal_freddo&oldid=120824554 ”