Termogeneze reprezentuje významnou složku celkového energetického výdeje a její stimulace tak může přispívat k udržování negativní energetické bilance. Vedle třesu a klasické netřesové termogeneze v hnědé tukové tkáni je dnes zvýšená pozornost věnována i několika možným alternativním mechanismům netřesové termogeneze, mimo jiné souběhu lipolýzy a lipogeneze, nebo cyklování vápníku ve svalových vláknech.
K dalšímu čtení v Živě
Hnědá tuková tkáň: tuk, který pálí tuk (2020, 4)
Použitá a doporučená literatura
VON ESSEN, Gabriella, et al. Highly recruited brown adipose tissue does not in itself protect against obesity. Molecular Metabolism, 2023, 76: 101782. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37499977/
OECKL, Josef, et al. Loss of UCP1 function augments recruitment of futile lipid cycling for thermogenesis in murine brown fat. Molecular metabolism, 2022, 61: 101499. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35470094/
STANIC, Sara, et al. Prolonged FGF21 treatment increases energy expenditure and induces weight loss in obese mice independently of UCP1 and adrenergic signaling. Biochemical Pharmacology, 2024, 221: 116042. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38325495/
BARDOVA, Kristina, et al. Adaptive Induction of Nonshivering Thermogenesis in Muscle Rather Than Brown Fat Could Counteract Obesity: This paper is a tribute to Leslie Paul Kozak, PhD (1940–2023). Physiological Research, 2024, 73.Suppl 1: S279. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38752772/
JANOVSKA, Petra, et al. Impairment of adrenergically-regulated thermogenesis in brown fat of obesity-resistant mice is compensated by non-shivering thermogenesis in skeletal muscle. Molecular Metabolism, 2023, 69: 101683. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36720306/
SMITH, Wendy S., et al. Sarcolipin uncouples hydrolysis of ATP from accumulation of Ca2+ by the Ca2+-ATPase of skeletal-muscle sarcoplasmic reticulum. Biochemical Journal, 2002, 361.2: 277-286.
PANT, Meghna; BAL, Naresh C.; PERIASAMY, Muthu. Sarcolipin: a key thermogenic and metabolic regulator in skeletal muscle. Trends in Endocrinology & Metabolism, 2016, 27.12: 881-892.
Thermogenesis represents a significant component of total energy expenditure, and its stimulation may contribute to maintaining a negative energy balance. In addition to shivering and classical non-shivering thermogenesis in brown adipose tissue, several possible alternative mechanisms of non-shivering thermogenesis are now receiving increased attention, including the parallel stimulation of lipolysis and lipogenesis, or calcium cycling in muscle fibers.
-
Infračervené snímky obnažené kůže myší po podání kontrolního roztoku (obr. vlevo) a roztoku fibroblastového růstového faktoru 21 (FGF21, obr. vpravo). Protože FGF21 silně stimuluje odpřahovací protein 1 (UCP1), má myš po podání FGF21 jednak výrazně zvýšenou teplotu mezilopatkové oblasti, kde se nachází největší depo hnědé tukové tkáně, jednak vyšší teplotu ocasu, kterým je odváděno přebytečné teplo (viz srovnání vyznačených teplot v obr. vlevo a vpravo). Blíže v textu a podrobněji viz čtveřice snímků na konci obrazové galerie. Upraveno podle: S. Stanic a kol. (2024)
-
Schéma dýchacího řetězce s ATP syntázou a UCP1. Při oxidaci živin jsou elek trony (e–) předávány komplexům dýchacího řetězce buď přímo (např. ze sukcinátu na komplex II), nebo prostřednictvím redukovaného elektronového přenašeče NADH. Při průchodu elektronů dýchacím řetězcem směrem ke komplexu IV a ke konečnému akceptoru (kyslíku) dochází k translokaci kationtů vodíku (H+) z mitochondriální matrix do mezimembránového prostoru. Tím vzniká elektrochemický gradient, který pak pohání syntézu ATP komplexem ATP syntázy. V hnědé tukové tkáni mohou H+ ionty pronikat zpět do mi tochondriální matrix také prostřednictvím aktivovaného UCP1. Tímto způsobem do chází v hnědé tukové tkáni k odpřažení oxidace živin od produkce ATP, takže aktivita ATP syntázy již nelimituje činnost dý chacího řetězce a metabolický obrat se tak maximalizuje. Upraveno podle: R. Zhou- -Zhao a kol. (2019), P. Zouhar (Živa 2020, 4: LXXXIX–XC), orig. R. Bošková
-
Mechanismus třesové a předpokládané netřesové termogeneze ve svalu. Svalový stah je způsoben posunováním myozinových a aktinových filament za využití energie uvolněné rozkladem ATP na ADP. Část energie uniká jako teplo. Svalový stah je zahájen obnažením vazebných míst pro myozin na aktinovém filamentu. Ta jsou v klidovém stavu kryta proteinovým komplexem, jehož důležitou složkou je troponin vážící vápník (Ca2+). Stah nastává, pokud se na troponin váže Ca2+, jehož hladina v cytoplazmě je regulována výlevem ze sarkoplazmatického retikula skrze ryadoninový receptor RyR a zpětným odčerpáváním Ca2+ pumpou SERCA (Sarco-En doplasmic Reticulum Calcium ATPase), která rovněž spotřebovává ATP. Na SERCA se může vázat malý protein sarkolipin, blokující čerpání Ca2+, ale nebrzdící rozklad ATP. Veškerá energie ATP se tak při vazbě sarkolipinu uvolňuje jako teplo. Vytvořeno v Biorenderu (https://BioRender.com/n08m588). Orig. J. Kopecký (2025)
-
Termogeneze ve svalu a v hnědém tuku. V hnědém tuku spouští výlev nor adrenalinu signalizační kaskádu vedoucí k okamžité aktivaci existujícího UCP1. Při dlouhodobějším působení noradrenalinu (typicky při adaptaci na chlad) pomalu narůstá termogenní kapacita skrze zvýšenou produkci UCP1. V kosterním svalu je okamžitý stah spouštěn výlevem acetylcholinu, který způsobuje uvolnění Ca2+ ze sarkoplazmatického retikula do cytoplazmy. Další teplo se uvolňuje při vazbě sarkolipinu na Ca2+ pumpu SERCA (viz obr. 4). Je možné, že pomalejší regulace množství sarkolipinu během chladové adaptace navíc moduluje svalovou kontraktilitu a celkovou produkci tepla. Upraveno podle: K. Bardová a kol. (2024)
-
Vliv rovnováhy mezi termogenezí a tepelnými ztrátami na povrchovou teplotu těla. Infračervené snímky znázorňují teplotu obnažené kůže pokusných myší, kterým bylo podáváno FGF21 (c, d) nebo kontrolní fyziologický roztok (a, b). Ve srovnání s kontrolním roztokem stimuluje FGF21 produkci tepla v mezilopatkové hnědé tukové tkáni především prostřednictvím aktivace UCP1 (viz kontrolní myš v c, srovnej s a), ale v menší míře i prostřednictvím alternativních mechanismů (viz UCP1-deficientní myš v d, srovnej s b). Tepelné ztráty jsou regulované změnami průtoku krve neochlupenými částmi těla, zejména ocasem. Kombinace vyšší termogeneze a větších tepelných ztrát může ovlivnit teplotu tělesného jádra stejným způsobem jako nižší termogeneze s nižšími ztrátami, takže v uvedeném příkladu je teplota tělesného jádra u kontrolních i UCP1-deficientních zvířat prakticky stejná (v a stejná jako v b, mírně vyšší v c a d). Upraveno podle: S. Stanic a kol. (2024)
