Термогенез — это процесс производства тепла в организмах. Он встречается у всех теплокровных животных и некоторых видов термогенных растений , например, у , лилии Вуду ( ), гигантских водяных лилий рода Victoria . Сосновая карликовая омела обыкновенная ( ) рассеивает семена взрывным образом посредством термогенеза .

Типы

В зависимости от того, инициируются ли термогенные процессы движением или преднамеренным движением мышц , их можно классифицировать следующим образом:

• Сократительный термогенез, связанный с физическими нагрузками ( EAT )
• Несократительный термогенез, не связанный с физической нагрузками ( NEAT ): энергия, расходуемая на все, что не связано со сном, едой или спортивными упражнениями .
• ( DIT )

Сократительный термогенез

Один из способов поднять температуру — дрожь. Дрожь производит тепло, потому что преобразование химической энергии АТФ в кинетическую энергию путем частого сокращения мышц приводит к тому, что почти вся затраченная энергия рассеивается в виде тепла. Дрожь используется для повышения температуры тела впадающих в спячку млекопитающих (например, некоторых летучих мышей и сусликов), при выходе этих животных из спячки.

Несократительный термогенез

Несократительный термогенез происходит в бурой жировой ткани , которая присутствует почти у всех плацентарных животных ( свиньи — единственное известное в настоящее время исключение) . Бурая жировая ткань имеет уникальный разобщающий белок — термогенин (также известный как разобщающий белок-1). Термогенины уменьшают градиент протонов митохондрии, образующийся при окислительном фосфорилировании. Они делают это, увеличивая проницаемость внутренней мембраны митохондрий, позволяя протонам, которые были закачаны в межмембранное пространство, возвращаться в матрицу митохондрий.

Термогенины активируется в клетках бурого жира жирными кислотами и ингибируется нуклеотидами . Жирные кислоты высвобождаются следующим сигнальным каскадом (см. иллюстрацию): При активации симпатической нервной системы высвобождаются норадреналин на бета-3 адренергический рецептор, находящийся на плазматической мембране клетки. Это активирует аденилатциклазу , которая катализирует превращение АТФ в циклицескую-АМФ ( цАМФ ). цАМФ активирует протеинкиназу А , в результате чего её активные C-субъединицы освобождаются от регуляторных R-субъединиц. Активная протеинкиназа А , в свою очередь, фосфорилирует гормон-чувствительную липазу , тем самым активируя её. Липаза превращает триацилглицеролы в свободные жирные кислоты, которые активируют термогенин , подавляя ингибирование, вызванное пуриновыми нуклеотидами ( АДФ и ГДФ ), что вызывает приток протонов в матрикс митохондрии в обход АТФ-синтазы. Этот процесс разъединяет окислительное фосфорилирование ; энергия протонной движущей силы рассеивается в виде тепла, а не производит макроэрг АТФ из АДФ.

Термогенез также может быть вызван утечкой из натрий-калиевого насоса и насоса Ca ²⁺ . Термогенезу способствуют бесполезные циклы , такие как одновременное возникновение липогенеза и липолиза или гликолиза и глюконеогенеза . В более широком контексте на бесполезные циклы могут влиять циклы активности/отдыха, такие как цикл Летнего времени ( ) .

Во время прекращения термогенеза термогенин инактивируется, а остаточные жирные кислоты удаляются путем окисления, позволяя клетке вернуться к своему нормальному энергосберегающему состоянию.

Ацетилхолин стимулирует мышцы, повышая скорость метаболизма .

При низкой потребности в термогенезе, свободные жирные кислоты по большей части используются для производства энергии посредством липолиза .

Полный список генов человека и мыши, регулирующих индуцированный холодом термогенез (CIT) у живых животных ( in vivo ) или образцов тканей ( ex vivo ), был собран и доступен в CITGeneDB .

Регуляция

Несократительный термогенез регулируется главным образом гормонами щитовидной железы и симпатической нервной системой . Некоторые гормоны, такие как норэпинефрин и лептин , могут стимулировать термогенез, активируя симпатическую нервную систему. Повышение уровня инсулина после еды может быть причиной термогенеза, вызванного диетой ( ). Прогестерон также повышает температуру тела .

См. также

• Терморегуляция

Примечания

Ссылки

• MeSH