Termogeneza

Termogeneza je proces proizvodnje toplote u živim organizmima. Javlja se kod svih toplokrvnih životinja, kao i nekoliko vrsta termogenih biljaka, kao što su istočni smrdljivi kupus, vudu ljiljan i gigantski lokvanj roda Victoria. Patuljasta imela Arceuthobium americanum koja živi na jednoj vrsti bora, putem termogeneze eksplozivno raspršuje svoje sjemenke.^[1]

Općenito posmatrajući, toplota se, kao nusproizvod, oslobađa u svim procesima katabolizma. Organizmi je iskorištavaju za odvijanje ostalih životnih procesa, a višak se nepovratno gubi u atmosferi. Hemijska energija organskih spojeva se tako pretvara u kinetičku i toplotnu.^[2][3][4]

Tipovi

Ovisno o tome da li ili ne inicirani kretanjem i namjernim kretanjem mišića, termogeni procesi mogu se klasificirati u jednu od sljedećih kategorija:

• termogeneza putem vježbanja (EAT),
• termogeneza bez veze sa vježbanjem (NEAT)
• hranom inducirana termogeneza (DIT)

Drhtanje

Jedan od načina da se podigne temperatura je drhtanje. To stvara toplotu putem konverzije hemijske energije adenozin-trifosfata (ATP) u kinetičku energiju uzrokujući da se nešto energije pojavi u vidu toplote. To nije 100% efikasno, što znači da neki dio energije postaje toplina, a dio se pretvara u kinetičku energiju koja se ispoljava kao karakteristično trzanje mišića. Pri drhtanju ne nastaje niti jedan produktivni pokret jer se istovremeno aktiviraju antagonistički parovi mišića. Drhtavica je proces u kojem se podiže tjelesna temperatura hiberniranih sisara (kao što su neki šišmiši i vjeverice koje žive na tlu); tako ove životinje izlaze iz hibernacije.

Nedrhteća termogeneza

Aktiviranje kaskade termogeneze u ćelijama smeđeg masnog tkiva

Termogeneza koja se odvija bez drhtanja karakteristična je za smeđe masno tkivo (smeđu mast)^[5] koja je prisutna u svim višim sisarima (svinje su jedini poznati izuzetak).^[6] Ovo masno tkivo ima jedinstven protein (termogenin) koji omogućava neuparenim protonima kretanje niz njihov mitohondrijski gradijent, nastao sintezom ATP-a, čime se omogućava stvaranje energije koja se rasijava u vidu toplote.^[7] U tom procesu, supstance kao što su slobodne masne kiseline (izvedeni od triacilglicerola) uklanjaju purinsku (ADP, GDP i drugi) inhibiciju termogenina (neupareni protein 1), što uzrokuje priliv H⁺ u matriks mitohondrija i zaobilazak kanala ATP-sintaze. Ova neuparena oksidacijska fosforilacija i energija iz sila protonskog motiva, rasipa se kao toplota, a ne na proizvodnju ATP-a iz ADP-a, koji bi čuvao hemijsku energiju za odvijanje tjelesnih funkcija. Termogeneza može nastati putem propuštanja natrij-kalij pumpe i Ca²⁺ pumpe.^[8] Doprinosi i uzaludnim ciklusima, kao što su simultana pojava lipogeneze i lipolize ili glikolize i glukoneogeneze. Niski zahtjevi za termogenezom znače da su slobodne masne kiseline iscrpljene, u većini slučajeva, lipolizom kao načinom proizvodnje energije.

Regulacija

Nedrhtavična termogeneza je regulirana uglavnom putem hormona štitnjače i simpatičkog nervnog sistema. Neki hormoni, kao što su norepinefrin i leptin, mogu stimulirati termogenezu aktiviranjem simpatičkog nervnog sistema. Porast razine inzulina poslije jela može biti odgovoran za ishranom izazvane termogeneze (termički efekt hrane).

Potencijalna upotreba u borbi protiv pretilosti

Kao značajna komponenta stope metabolizma, termogeneza potencijalno može biti stimulirajuća za povećanje potrošnje energije i oksidaciju masti. Termogenici se obično prave od biljaka roda Ephedra, te gorke narandže, paprika, đumbira, guar guma i piruvata. Kofein i EGCG, koji se nalaze u zelenom čaju, mogu povećati termogenezu koju reguliraju kateholaminima, kao što su norepinefrini.^[9] Također se istražuje mogućnost povećanja količine smeđeg masnog tkiva u organizmu, putem termogeneze. Leptinska infuzija, koja se proučava zbog otpora leptina u gojaznosti, može povećati metabolizam stimulacijom termogeneze i smanjiti glad i apetit.

Iako "bodi bilding" formulacije najčešće uključuju korištenje termogenika, dodaci ulaze u glavne dijetne industrije.

Također pogledajte

• Termoregulacija