Термогенез - огляд тем ScienceDirect

Термогенез визначається як розсіювання енергії через виробництво тепла і відбувається у спеціалізованих тканинах, включаючи коричневу жирову тканину та скелетні м’язи.

Пов’язані терміни:

  • Гормон щитовидної залози
  • Температура серцевини
  • Витрати енергії
  • Гіпоталамус
  • Скелетні м’язи
  • Коричнева жирова тканина

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

ТЕРМОГЕНЕЗ

Передумови

Термін „термогенез” походить від грецького слова „термос” для тепла. Всі метаболічні процеси у тварин (і рослин) виробляють тепло, як відображення термодинамічної неефективності, і тому є термогенними. Однак загалом термогенез використовується для опису факультативного, або адаптивного, процесу вироблення тепла, тобто процесу, в якому тепло є основним продуктом метаболізму. Він також використовується для опису тепла, що виробляється у відповідь на їжу.

Концепція факультативного термогенезу є добре усталеною щодо вироблення тепла для підтримки температури тіла (терморегуляційний термогенез). Він також широко використовується в харчовій науці для опису адаптивного виробництва тепла у відповідь на перегодовування (індукований дієтою термогенез), особливо як компонент регулювання енергетичного балансу всього тіла.

Нейробіологія цитокінів

Ніколас Дж. Басбрідж, Ненсі Дж. Ротвелл, у Методах у нейронауках, 1993

Вступ

Термогенез, буквально визначений як виробництво тепла, є важливою фізіологічною змінною, а також нормальним побічним продуктом обмінних процесів. Підвищений термогенез є загальною особливістю реакції гострої фази і може спостерігатися після травми, запалення, інфекції, фізичного чи емоційного стресу, а також при деяких хронічних захворюваннях, таких як злоякісні новоутворення. Термогенез також є основним фактором терморегуляції в гомеотермах і важливим посередником лихоманки.

Запропоновано цитокіни, що опосередковують багато аспектів реакції гострої фази, включаючи активацію термогенезу та лихоманку. Зараз експериментальні дослідження продемонстрували потужний вплив та ймовірні механізми дії ряду цитокінів на термогенез.

Загальні системні стани

Виробництво тепла

Виробництво тепла відбувається в результаті метаболічної діяльності та перетравлення корму, м’язових рухів та підтримки м’язового тонусу. Тремтячий термогенез є реакцією на раптовий вплив холоду і є головним фактором посилення виробництва тепла. Незворушний термогенез також індукується впливом холоду і є механізмом, за допомогою якого тепло виробляється за рахунок калоригенного ефекту адреналіну та норадреналіну. У новонароджених тепло виробляється метаболізмом бурої жирової тканини, яка присутня у новонароджених сільськогосподарських тварин і є особливо важливим механізмом вироблення тепла для запобігання переохолодженню новонароджених.

Терморегуляція: від базової неврології до клінічної неврології, частина I

Докази зв'язку між хворобою руху та зниженим термогенезом

Термогенез може відбуватися за допомогою тремтливих і незворушних механізмів скелетних м’язів (див. Розділ 10) та через симпатично активоване збільшення активності коричневої жирової тканини (див. Розділ 9).

Лише декілька досліджень на людях перевірили, чи впливає хвороба руху на термогенез. Для вирішення цього питання дослідники застосували непряму калориметрію - вимірювання хвилинного обсягу споживаного O2 (V o 2), що безпосередньо відображає зміни у виробництві тепла. В одному дослідженні було встановлено, що занурення в басейн з теплою (28 ° C) водою призвело приблизно до двократного збільшення V o 2 протягом 90 хвилин занурення, без різниці між хворобою руху та умовами контролю (Mekjavic et al., 2001 ). У подальшій роботі та сама дослідницька група продемонструвала, що індукований холодом підйом V o 2 насправді був зменшений провокацією хвороби руху (Nobel et al., 2006), і стверджувала, що відмінність від попереднього дослідження зумовлена ​​температурою вода під час занурення, така що більший приріст термогенезу представляв більший субстрат для ефектів, спричинених хворобою руху. Це виглядає цілком правдоподібним за умови, що у цьому другому дослідженні при температурі води лише 15 ° C зростання V o 2 було більш ніж у чотири рази порівняно із двократним підвищенням у попередньому випадку.

Однак в іншому подальшому дослідженні, де температура води під час занурення також становила 15 ° C, не було продемонстровано наслідків провокації хвороби руху на V o 2 (Nobel et al., 2010). Тут автори запропонували потенційне пояснення розбіжностей: у своєму дослідженні 2006 року, де були наявні наслідки морської хвороби, на додаток до псевдокоріолісової провокації перед зануренням, під час занурення суб’єкти піддавались оптокінетичній стимуляції барабана для підтримки хвороба руху в стаціонарному стані. Таким чином, може бути, що на термогенез впливає переважно під час провокаційної стимуляції, але не після неї.

Підсумовуючи, опубліковані людські дані свідчать про те, що навіть якщо хвороба руху впливає на термогенез, викликаний холодом, ці ефекти відносно помірні. Крім того, непряма калориметрія не дозволяла визначити, чи впливає морська хвороба на тремтячий або незворушливий термогенез, оскільки електроміограма не реєструвалась у цитованих вище дослідженнях.

В даний час відсутні прямі дані про тварини про зв’язок між хворобою руху та зниженим термогенезом; однак є кілька досить переконливих непрямих доказів. По-перше, як зазначалося в попередньому розділі, переохолодження, викликане провокаційними рухами у щурів та мишей, триває далеко поза тимчасовим підйомом хвостового кровотоку (Ngampramuan et al., 2013; Tu et al., 2017) і, отже, вимагає додаткових механізмів, крім збільшені втрати тепла. По-друге, в нещодавно опублікованому дослідженні мишей ми виявили, що часовий хід падіння температури тіла в процесі провокації морської хвороби ідентичний падінню температури тіла відразу після евтаназії протягом перших 15 хвилин обох станів (Tu et al., 2017). Важко уявити, як можна досягти такого глибокого ефекту без зниженого термогенезу.