MANAGING AUTHORITY OF THE OPERATIONAL PROGRAMME EDUCATION AND INITIAL VOCATIONAL TRAINING ΘΕΡΜΟΡΥΘΜΙΣΗ. ΘΑΝΑΣΗΣ ΤΖΙΑΜΟΥΡΤΑΣ, Ph.D., C.S.C.

Transcript

1 MANAGING AUTHORITY OF THE OPERATIONAL PROGRAMME EDUCATION AND INITIAL VOCATIONAL TRAINING ΘΕΡΜΟΡΥΘΜΙΣΗ ΘΑΝΑΣΗΣ ΤΖΙΑΜΟΥΡΤΑΣ, Ph.D., C.S.C.S

2 Ισοζύγιο θερμότητας Σύνολο μηχανισμών που αφορούν τη δυσχέρανση ή διευκόλυνση της αποβολής θερμότητας και από την άλλη την αύξηση της παραγωγής θερμότητας. Θερμοκρασία σώματος σταθερή.

3 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1. Βασικός Μεταβολικός Ρυθμός 2. Μυϊκή Δραστηριότητα 3. Ορμόνες 4. Αλλαγές στην στάση του σώματος 5. Περιβάλλον

4 ΑΠΟΒΟΛΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1. Αγωγή 2. Μεταφορά 3. Ακτινοβολία 4. Εξάτμιση

5 ΑΠΟΒΟΛΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1. Αγωγή 2. Μεταφορά 3. Ακτινοβολία 4. Εξάτμιση

6 Βασικός μεταβολικός ρυθμός Αντιπροσωπεύει την ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να διατηρηθεί ένας ξύπνιος οργανισμός ζωντανός % της συνολικής ενέργειας 1 kcal/kg Σ.Β.. (~1600 θερμίδες) Άλιπη σωματική μάζα

7 Συμμετοχή των ιστών στο ΒΜΡ Ήπαρ 29% Μυς 18% Εγκέφαλος 19% Καρδιά 10% Νεφροί 7% Άλλοι 17%

8 Παράγοντες επηρεασμού του ΒΜΡ 1. Συνολική επιφάνεια του σώματος 2. Φύλο 3. Θερμοκρασία του σώματος 4. Θυροειδικές ορμόνες 5. Ηλικία 6. Εγκυμοσύνη 7. Καφεΐνη και 8. Κάπνισμα

9 Παράγοντες επηρεασμού του ΒΜΡ % με μείωση πρόσληψης τροφής 2% μείωση για κάθε δεκαετία μετά τα 30 Η άσκηση αυξάνει ή διατηρεί την ΑΣΜ

10 Φυσική δραστηριότητα Αντιπροσωπεύει την ενέργεια που καταναλώνεται κατά την διάρκεια διαφόρων φυσικών δραστηριοτήτων που πραγματοποιούνται κατά την διάρκεια της ημέρας % της συνολικής ενέργειας Τα ανήσυχα άτομα καταναλώνουν θερμίδες παραπάνω ημερησίως. Έρευνες υποδεικνύουν πως καταναλώνουμε λίγο περισσότερες θερμίδες απ ότι στην αρχή του αιώνα αλλά ξοδεύουμε πολύ λιγότερες.

11 Πέψη τροφών Αντιπροσωπεύει την ενέργεια που χρειάζεται ο οργανισμός για την πέψη, απορρόφηση και επεξεργασία των διαφόρων τροφών. 5-10% της συνολικής ενέργειας Μεγαλύτερη όταν καταναλώνεται γεύμα πλούσιο σε CHO ή πρωτεΐνη. Μεγάλα γεύματα καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια απ ότι όταν απλώνεται η ίδια ποσότητα για πολλές ώρες.

12 Θερμογένεση Αντιπροσωπεύει την ενέργεια που απαιτείται σαν αντίδραση σε κρύο περιβάλλον ή υπερφαγία (overfeeding). ~5% της συνολικής ενέργειας Brown adipose tissue (μη-παραγωγή ΑΤΡ) ΣΝΣ (β3 αδρενεργικοί υποδοχείς)

13 Θυρεοειδικές ορμόνες Ο υπερθυρεοειδισμός επιφέρει μεγάλη δραστηριότητα στο αδρενεργικό σύστημα Η παροχή κατεχολαμινών επαυξάνει την κατανάλωση οξυγόνου σε άτομα με υπερθυρεοειδισμό Ασθενείς με θυροτοξικότητα παρουσίαζαν αυξημένη δραστηριόττηα των αδρενεργικών υποδοχέων

14 Θυρεοειδικές ορμόνες Συνδυασμός κατεχολαμινών και θυρεοειδικών ορμονών επιφέρουν αύξηση στο βασικό μεταβολικό ρυθμό Η υπο-ινσουλιναιμία επαυξάνει τη δράση των θυρεοειδκών ορμονών και των κατεχολαμινών στο βασικό μεταβολικό ρυθμό

15 Η αύξηση του βασικού μεταβολικού ρυθμού από τη δράση των κατεχολαμινών συνδυάζεται και με αύξηση του αναπνευστικού πηλίκου (αυξημένη καύση υδατανθράκων)

16 Νορεπινεφρίνη και φαιός λιπώδης ιστός Ο φαιός λιπώδης ιστός χαρακτηρίζει τον άνθρωπο και του δίνει ένα πλεονέκτημα όσον αφορά την καύση θερμίδων ακόμα και σε κρύο περιβάλλον, που σημαίνει μεγαλύτερη πιθανότητα επιβίωσης σε τέτοιου είδους περιβάλλον Βρίσκεται κάτω από τον έλεγχο της νορεπινεφρίνης που εκκρίνεται από τις απολήξεις του συμπαθητικού νευρικού συστήματος

17 Η νορεπινεφρίνη αποτελεί τον κυριότερο και πιο εξερευνημένο παράγοντα που επηρεάζει τη δράση του φαιού λιπώδους ιστού. Η νορεπινεφρίνη δεν επηρεάζει μόνο άμεσα τη διαδικασία θερμογένεσης αλλά παράλληλα ελέγχει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, την προχωρημένη διαίρεση αυτών και την απόπτωση τους.

18 Μεγάλη συγκέντρωση αποσυζευτικών πρωτεϊνών-1 1 (UCP( UCP-1) χαρακτηρίζει το συγκεκριμένο ιστό Μέλος της οικογένειεας των μιτοχονδριακών μεταφορικών πρωτεϊνών Χαμηλή διατροφή σε πρωτεΐνη αυξάνει τη δραστηριότητα του ιστού, πιθανόν διαμέσου δραστηριότητας της λεπτίνης και βρίσκεται κάτω από τον έλεγχο του υποθαλάμου Δραστηριότητα του ιστού συνοδεύεται από μεγάλη καύση λιπών και υδατανθράκων

19 UCP-1 Μέλος της οικογένειεας των μιτοχονδριακ ών μεταφορικών πρωτεϊνών

20

21 Η θερμογένεση προκαλείται από την αυξημένη δραστηριότητα των UCP1 διαμέσου της λιπόλυσης

22 Διέγερση της λιπόλυσης επιφέρει και διέγερση της θερμογένεσης

23 FIG. 4. Norepinephrine-induced induced stimulation of thermogenesis in brown adipocytes: events downstream of the protein kinase A (PKA) activation illustrated in Fig.. 2. HSL, hormone-sensitive lipase; ; TG, triglyceride droplet; AcCoA, acetyl CoA. Free fatty acids (FFA) activated to acyl CoAs by acyl-coa synthetase are first transferred to acyl-carnitine carnitine by the highly expressed muscle form of carnitine palmitoyltransferase I (M-CPT I), which is the CPT I form found in both brown and white adipose tissue (205) and which is very sensitive to inhibition by malonyl CoA. The acyl- carnitine probably enters the mitochondria through the carnitine transporter (not as yet explicitly described in brown adipose tissue) and is probably reconverted to acyl CoA by CPT II. The ensuing -oxidation ( -ox) of the fatty acids (acyl CoAs) as well as the activity of the citric acid cycle (CAC) lead to the formation of the reduced electron carriers FADH and NADH, which are then oxidized by the electron transport chain (respiratory chain; here indicated by the series of gray boxes), ultimately through oxygen consumption. This results in a pumping out of protons from the mitochondria and the formation of a proton-motive force that drives the protons back into the mitochondrial matrix through the uncoupling protein UCP1. The energy stored in the proton-motive force is then released as heat.

24 FIG. 1. A: an overview of the acute control of brown adipose tissue activity. Information on body temperature, feeding status, and body energy reserves is coordinated in an area in the brain that is probably the ventromedial hypothalamic nucleus (VMN). When there is reason to increase the rate of food combustion (decrease metabolic efficiency) or increase the rate of heat production,, a signal is transmitted via the sympathetic nervous system to the individual brown adipocytes. The released transmitter, norepinephrine (NE), initiates triglyceride breakdown in the brown adipocytes, primarily via 3-adrenergic receptors. The intracellular signal is transmitted via camp and protein kinase A, leading to the release from triglycerides (TG) of fatty acids (FFA) that are both the acute substrate for thermogenesis and (in some form) the regulators of the activity of uncoupling protein-1 1 (UCP1, thermogenin). Combustion of the fatty acids in the respiratory chain (RC) leads to extrusion of H+, and UCP1 thus allows for mitochondrial combustion of substrates, uncoupled from the production of ATP, by functionally being (the equivalent of) ) a H+ transporter. The outcome is that an increased fraction of the food and the oxygen available in the blood is taken up by the tissue and combusted therein, leading to an increased heat production. The participation of brown adipose tissue in total energy metabolism is, at least in smaller mammals, very substantial; at "normal" ambient temperatures, nearly one-half of their energy metabolism may be related to brown adipose tissue activity, and in small mammals living in cold environments, the predominant energy utilizer is brown adipose tissue. The capacity of the tissue for the metabolism of the animals alters thus as an effect of environmental conditions: it atrophies when not needed and it becomes recruited when a chronic, high demand is encountered. B: brown adipose tissue distribution in the body.

25 Βιβλιογραφία Piolino V, KJ Acheson,, MJ Muller,, N Jeanpretre,, AG Burger, E Jequier. Thermogenic effect of thyroid hormones: interactions with epinephrine and insulin. Am J Physiol Endocrinol Metab 259: E305- E311, 1990 Cannon B and Nedergaard J. Brown Adipose Tissue: Function and Physiological Significance. Physiol. Rev.. 84: , 2004