Termogeneza este definită ca disiparea energiei prin producția de căldură și are loc în țesuturi specializate, inclusiv țesut adipos maro și mușchi scheletic.

Termeni asociați:

  • Hormonul tiroidian
  • Temperatura miezului
  • Consum de energie
  • Hipotalamus
  • Mușchi scheletic
  • Țesut adipos maro

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

TERMOGENEZA

fundal

Termenul „termogeneză” provine din cuvântul grecesc thermos pentru căldură. Toate procesele metabolice la animale (și plante) produc căldură, ca o reflectare a ineficienței termodinamice și, prin urmare, sunt termogene. În general, totuși, termogeneza este utilizată pentru a descrie un proces facultativ sau adaptativ de generare a căldurii, adică un proces în care căldura este produsul primar al metabolismului. De asemenea, este folosit pentru a descrie căldura produsă ca răspuns direct la masă.

Conceptul de termogeneză facultativă este bine stabilit în raport cu generarea de căldură pentru a menține temperatura corpului (termogeneza termoreglatorie). De asemenea, este utilizat pe scară largă în știința nutrițională pentru a descrie producția adaptivă de căldură ca răspuns la supraalimentare (termogeneza indusă de dietă), în special ca o componentă a reglării echilibrului energetic al întregului corp.

Neurobiologia citokinelor

Nicholas J. Busbridge, Nancy J. Rothwell, în Methods in Neurosciences, 1993

Introducere

Termogeneza, literalmente definită ca producție de căldură, este o variabilă fiziologică importantă, precum și un produs secundar normal al proceselor metabolice. Creșterea termogenezei este o caracteristică comună a răspunsului în faza acută și poate fi observată după leziuni, inflamații, infecții, stres fizic sau emoțional și în anumite boli cronice, cum ar fi malignitatea. Termogeneza este, de asemenea, un efect principal al termoreglării în homeoterme și un important mediator al febrei.

Citokinele au fost propuse pentru a media multe aspecte ale răspunsului în faza acută, inclusiv activarea termogenezei și a febrei. Studiile experimentale au demonstrat acum efecte puternice și mecanisme probabile de acțiune a unui număr de citokine asupra termogenezei.

State sistemice generale

Producția de căldură

Producția de căldură are loc ca urmare a activității metabolice și a digestiei furajelor, a mișcării musculare și a menținerii tonusului muscular. Termogeneza tremurândă este un răspuns la expunerea bruscă la frig și contribuie major la creșterea producției de căldură. Termogeneză fără frisoane este indusă și de expunerea la frig și este mecanismul prin care căldura este produsă de efectul calorigen al epinefrinei și norepinefrinei. La nou-născut, căldura este produsă de metabolismul țesutului adipos maro, care este prezent la animalele de fermă nou-născut și este un mecanism deosebit de important de producere a căldurii pentru a preveni hipotermia neonatală.

Termoreglare: de la Neuroștiințe de bază la Neurologie clinică Partea I

Dovezi pentru asocierea dintre boala de mișcare și termogeneza redusă

Termogeneza poate apărea prin mecanisme de frisoane și fără frisoane la nivelul mușchilor scheletici (vezi capitolul 10) și prin creșterea activată prin simpatie a activității țesutului adipos brun (vezi capitolul 9).

Doar câteva studii la om au testat dacă boala de mișcare afectează termogeneza. Pentru a aborda această problemă, cercetătorii au folosit calorimetrie indirectă - măsurarea volumului minut de O2 consumat (V o 2) care reflectă direct modificările producției de căldură. Într-un studiu s-a constatat că imersiunea într-un bazin de apă caldă (28 ° C) a dus la o creștere aproximativ dublă a V o 2 în timpul a 90 de minute de imersie, fără nicio diferență între boala de mișcare și condițiile de control (Mekjavic și colab., 2001 ). În lucrările ulterioare, același grup de cercetare a demonstrat că creșterea V o 2 indusă de frig a fost de fapt redusă prin provocarea bolii de mișcare (Nobel și colab., 2006) și a susținut că diferența față de studiul anterior se datorează temperaturii apă în timpul imersiunii, astfel încât creșterea mai mare a termogenezei a reprezentat un substrat mai mare pentru efectele induse de boala de mișcare. Acest lucru pare destul de plauzibil cu condiția ca, în acest al doilea studiu, cu o temperatură a apei de numai 15 ° C, creșterea V o 2 a fost de peste patru ori comparativ cu creșterea dublă în primul caz.

Cu toate acestea, într-un alt studiu de urmărire, în care temperatura apei în timpul imersiunii a fost, de asemenea, de 15 ° C, nu s-au demonstrat efecte ale provocării bolii de mișcare asupra V o 2 (Nobel și colab., 2010). Aici, autorii au oferit o explicație potențială pentru discrepanță: în studiul lor din 2006, unde efectele bolii de mișcare erau prezente, pe lângă provocarea pseudo-Coriolis a bolii de mișcare înainte de imersiune, subiecții au fost expuși la stimularea tamburului optokinetic în timpul imersiunii pentru a menține boală de mișcare la starea de echilibru. Astfel, se poate ca termogeneza să fie afectată în principal în timpul stimulării provocatoare, dar nu și după aceasta.

Pe scurt, datele publicate la om sugerează că, chiar dacă boala de mișcare afectează termogeneza indusă de frig, aceste efecte sunt relativ ușoare. De asemenea, calorimetria indirectă nu a permis determinarea dacă boala de mișcare a afectat termogeneza tremurândă sau fără tremurături, deoarece o electromiogramă nu a fost înregistrată în studiile citate mai sus.

În prezent, nu există date directe despre animale despre legătura dintre boala de mișcare și termogeneza redusă; există însă unele dovezi indirecte destul de convingătoare. În primul rând, așa cum sa menționat în secțiunea anterioară, hipotermia indusă de mișcarea provocatoare la șobolani și șoareci durează mult dincolo de creșterea tranzitorie a fluxului sanguin din coadă (Ngampramuan și colab., 2013; Tu și colab., 2017) și, prin urmare, necesită mecanisme suplimentare, în afară de pierderi crescute de căldură. În al doilea rând, într-un studiu murin recent publicat, am constatat că cursul de timp al scăderii temperaturii corpului în timpul provocării bolii mișcării este identic cu scăderea temperaturii corpului imediat după eutanasie în primele 15 minute ale ambelor condiții (Tu și colab., 2017). Este greu de imaginat cum ar putea fi atins un efect atât de profund fără o termogeneză redusă.

Homeostazia energetică: mecanisme eferente ☆

Termogeneza tremurândă

ST apare atunci când practic toate grupurile de mușchi scheletici sunt conduse involuntar să se contracte sincron (la ∼40 și respectiv 31 HZ la șoarece și respectiv la șobolan), producând căldură (eficiența mecanică a tremurului este de 0%).

HP în timpul expunerii la frig poate fi crescut de ∼ de 3 până la 4 ori prin tremurături. Temperaturile pielii și ale miezului acționează sinergic în activarea tremurului (dar o relație aditivă mai simplă este presupusă în modelul prezentat în Fig. 2). Deși tremurul poate crește Tcore cu ± 0,5 ° C la om, acest mod termogen este ineficient deoarece crește transferul convectiv al căldurii corpului departe de miez prin creșterea fluxului de sânge muscular și crește pierderea de căldură convectivă în mediu prin mișcarea corporală brută. (frig de vânt).

prezentare

Figura 2. Model pentru controlul termogenezei tremurânde. O scădere a activității neuronale sensibile la POAH W dezinhibă DMH și neuronii hipotalamici posteriori (PH) care semnalează neuronilor din nucleul roșu (RN) și formarea reticulară (RF). Acest lucru permite o creștere a excitației la motoneuronii gamma (γ) [și probabil alfa (α)] din cornul ventral (VH) al măduvei spinării. Creșterea descărcării γ către fibrele intrafuzale (IF) în mușchiul scheletic (SM) crește impulsul excitator către motoneuronii α (analog reflexului de întindere), provocând contracții involuntare ale fibrelor musculare scheletice (SF). DH = cornul dorsal al măduvei spinării.

Contribuția creșterii ratei metabolice în pierderea în greutate asociată cu boala Alzheimer

Termogeneza adaptivă

Termogeneza adaptivă poate fi definită ca producția reglementată de căldură ca răspuns la modificările de temperatură sau dietă ale mediului și reprezintă aproximativ 10% din cheltuielile energetice zilnice totale. Efectul modificărilor temperaturii ambiante asupra producției de căldură la pacienții cu AD nu a fost studiat. Termogeneza indusă de dietă este efectul termic al alimentelor asociat cu digestia, absorbția și depozitarea alimentelor. Deoarece unele studii raportează că pacienții cu AD consumă de fapt mai multe alimente pe kilogram de greutate corporală, este posibilă o creștere a termogenezei induse de dietă. Cu toate acestea, până în prezent, niciun studiu nu a examinat efectul termic al alimentelor la pacienții cu AD. Șoarecii 3xTgAD consumă mai multă mâncare, deci este posibil ca creșterea termogenezei induse de dietă ca răspuns la calorii crescute să explice hipermetabolismul observat la acești șoareci [20]. Cu toate acestea, acest lucru este puțin probabil, deoarece aportul de alimente este crescut la șoarecii masculi 3xTgAD de 2 luni, atunci când nu se observă nicio diferență în rata metabolică în comparație cu șoarecii martor.

Stresul asupra mediului

Reglarea căldurii

Producția de căldură în condiții de repaus este de aproximativ 1 kcal/kg pe oră (1500–1700 kcal/zi la o persoană medie). Exercițiul poate crește acest lucru până la 6000 kcal/zi. Fără pierderi de căldură, temperatura corpului în repaus ar crește cu 1 ° C/oră. Corpul menține normotermia prin echilibrarea producției de căldură cu disiparea căldurii. Hipotalamusul anterior detectează creșteri ale temperaturii corpului central; ca răspuns stimulează sistemul nervos autonom pentru a produce vasodilatație cutanată și transpirație. 3

Pe măsură ce temperatura centrală crește, vasele de sânge periferice se dilată și fluxul sanguin al pielii crește (până la 8 L/min). 4 Acest lucru duce la creșterea livrării de căldură în aerul înconjurător pentru schimb convectiv. Sistemul cardiovascular trebuie să mărească ritmul cardiac și volumul accidentului vascular cerebral (până la un debit cardiac de 20 L/min în cazuri extreme), pentru a compensa acumularea de sânge periferic. Cei cu boli cardiovasculare sau care iau anumite medicamente care interzic această compensare, se vor descurca prost.

Efectul uleiului de măsline asupra termogenezei postprandiale, oxidării grăsimilor și sațietății

92.3.2 Există un efect preferențial al uleiului de măsline în obezitatea abdominală?

Tabelul 92.1. Fapte de bază despre termogeneza postprandială și metabolismul macronutrienților.

Omul există într-o stare postprandială pentru cea mai mare parte a zilei din cauza ingestiei multor mese

Termogeneza postprandială, cunoscută și sub denumirea de termogeneză indusă de dietă (DIT), este cantitatea de energie produsă în urma ingestiei de alimente

Măsurarea DIT se bazează pe calorimetrie indirectă și se calculează ca creștere a cheltuielilor de energie după o masă, în raport cu valoarea de dimineață după un post peste noapte. În practică, este exprimat ca procent din conținutul de energie al mesei

DIT are două componente. Unul este obligatoriu și ține cont de costul energetic al digestiei, absorbției, transportului și depozitării mesei. Acesta variază în funcție de încărcătura calorică, compoziția macronutrienților, compoziția corpului și starea metabolică a individului

Cealaltă componentă este reglatoare și controlată în principal de sistemul nervos simpatic (SNS). Activitatea SNS ajustează fin cheltuielile de energie; crescând atunci când este nevoie să ardeți calorii și scăzând când trebuie conservată energia

Utilizarea substratului se referă la cantitatea de alcool, carbohidrați, proteine ​​sau grăsimi care se oxidează în timpul mesei pentru a elibera energie

Oxidarea are ca rezultat producerea de dioxid de carbon (CO2) și consumul de oxigen (O2), iar raportul CO2 la O2 este denumit coeficient respirator (RQ)

Un RQ tipic pentru alcool, grăsimi, proteine ​​și carbohidrați este de 0,66, 0,70, 0,82 și respectiv 1,0

Tabelul 92.2. Efectul uleiului de măsline asupra dietei a indus termogeneza și utilizarea substratului la bărbați și femei cu circumferința taliei înalte.

DIT ajustat a (%) Făină cu cremă Făină cu ulei de măsline Multivariat 2 × 2 ANOVAMealWaistMeal x Talie
Talie joasă b (n = 13)
Talie înaltă (n = 13)		5,9 ± 0,87
3,9 ± 0,88		4,7 ± 0,87
5,8 ± 0,87		NSNS0,028
Oxidarea grăsimilor ajustată A (%)
Talie joasă (n = 13)
Talie înaltă (n = 13)		−31 ± 7,3
−11 ± 7,4		−19 ± 7,3
+4,7 ± 7,3		0,0250,044NS
Ajustarea oxidării carbohidraților A (%)
Talie joasă (n = 13)
Talie înaltă (n = 13)		47 ± 7,7
21 ± 7,7		33 ± 7,7
9 ± 7,6		0,0380,028NS

Datele sunt medii ± SEM la 26 de subiecți după ajustarea în funcție de vârstă, sex, masa fără grăsime și masa de grăsime.

a Calculat ca [valoare postprandială peste 5 h - (valoare bazală × 5)]/aport) × 100, unde aportul este energia mesei (kcal), grăsimea (g) sau respectiv carbohidrații (g). b Pe baza tăieturilor de 88 cm și respectiv 102 cm pentru femei și bărbați caucazieni.

Adaptat din Soares și colab. (2003). Asia-Pacific J Sănătate Publică; 15 (supl.): S18-S21 cu permisiunea.

Deșert și mediu tropical

5.7.1 Producția de căldură în timpul lucrului fizic

Producția de căldură în timpul muncii fizice absorbția maximă a oxigenului () depinde de ritmul cardiac maxim (HFmax), volumul maxim al cursei (SVmax) și diferența maximă de oxigen arteriovenos (AV o 2 diffmax):