Energieverbrauch und Thermogenese

Der Energieverbrauch ist die Rate, mit der der Körper Energie nutzt, und Thermogenese ist die Wärmeproduktion als Teil dieses Verbrauchs. Zusammen bilden sie eine Seite der Energiebilanzgleichung: Die Komponenten des täglichen Energieverbrauchs und die Fähigkeit bestimmter Gewebe, Energie als Wärme abzuführen, tragen dazu bei, zu bestimmen, ob Energie als Fett gespeichert oder verbrannt wird.

Definition

Energieverbrauch ist die Gesamtmenge an Energie, die ein Körper über die Zeit verbraucht, bestehend aus der basalen (Ruhe-)Stoffwechselrate, dem thermischen Effekt der Nahrung und dem Energieaufwand für körperliche Aktivität; Thermogenese ist die metabolische Wärmeerzeugung, einschließlich obligatorischer Wärme aus dem Stoffwechsel und fakultativer Wärme, die von Geweben wie braunem Fettgewebe produziert wird.

Scope

Das Thema umfasst die Komponenten des gesamten täglichen Energieverbrauchs, die Biologie des braunen und beigen Fettgewebes, die Rolle der mitochondrialen Entkopplung bei der Wärmeproduktion und die adaptive Thermogenese nach Gewichtsveränderungen. Es wird als Physiologie dargestellt, die für die Energiebilanz und Adipositas relevant ist, nicht als klinische Leitlinie.

Core questions

• Welche Komponenten hat der gesamte tägliche Energieverbrauch und wie groß sind ihre relativen Anteile?
• Wie erzeugen braunes und beiges Fett Wärme, und wie viel tragen sie bei Erwachsenen dazu bei?
• Warum sinkt der Energieverbrauch nach Gewichtsverlust, und was bedeutet das für die Gewichtserhaltung?

Key concepts

• Gesamter täglicher Energieverbrauch (Grundumsatz, thermischer Effekt der Nahrung, Aktivität)
• Basale und Ruhe-Stoffwechselrate
• Braunes Fettgewebe und Entkopplungsprotein 1 (UCP1)
• Beige (brite) Adipozyten
• Mitochondriale Entkopplung und zitterfreie Thermogenese
• Adaptive Thermogenese nach Gewichtsveränderung

Mechanisms

Der gesamte tägliche Energieverbrauch wird hauptsächlich durch die basale Stoffwechselrate bestimmt, mit kleineren Beiträgen durch den thermischen Effekt der Nahrung und körperliche Aktivität. Eine eigenständige, fakultative Komponente ist die zitterfreie Thermogenese im braunen Fettgewebe, bei der das Entkopplungsprotein 1 den mitochondrialen Protonengradienten kurzschließt, sodass die Substratoxidation Wärme statt ATP produziert. Kälteexposition aktiviert dieses Gewebe durch sympathische Signalgebung, und bildgebende Studien haben gezeigt, dass metabolisch aktives braunes Fett bei Erwachsenen persistiert. Nach Gewichtsverlust sinkt der Energieverbrauch stärker als für die neue Körpergröße erwartet, eine adaptive thermogene Reaktion, die eine Gewichtszunahme begünstigt.

Clinical relevance

Da der Energieverbrauch ein Bestimmungsfaktor der Energiebilanz ist, liegt seiner Physiologie die Schwierigkeit zugrunde, Gewichtsverlust aufrechtzuerhalten, und das Interesse an thermogenen Geweben als Forschungsziele. Dieser Eintrag beschreibt Mechanismen und Befunde als Bildungsreferenz und schreibt keine Interventionen oder Dosierungen vor.

Evidence & guidelines

Die Evidenz in diesem Bereich reicht von kontrollierten Stoffwechselkammerstudien zum Energieverbrauch nach Gewichtsveränderungen bis hin zu bildgebenden Studien, die die Präsenz von funktionellem braunem Fettgewebe bei Erwachsenen wiederhergestellt haben. Dies sind primäre physiologische Studien und Übersichten; das Thema fasst sie zusammen, anstatt sie in klinische Empfehlungen zu übersetzen.

History

Braunes Fettgewebe wurde lange Zeit hauptsächlich bei Säuglingen und kleinen Säugetieren als relevant angesehen, während der Energieverbrauch des erwachsenen Menschen hauptsächlich durch Kalorimetrie untersucht wurde. Im Jahr 2009 zeigten bildgebende Studien kälteaktiviertes, metabolisch aktives braunes Fett bei Erwachsenen, was das Interesse an der Thermogenese als Bestandteil der menschlichen Energiebilanz wiederbelebte, und nachfolgende Arbeiten kartierten die molekulare Kontrolle von braunen und beigen Adipozyten.

Debates

Wie viel trägt braunes Fettgewebe zur Energiebilanz bei Erwachsenen bei?

Funktionelles braunes Fett ist bei Erwachsenen vorhanden, aber sein quantitativer Beitrag zum Ganzkörperenergieverbrauch und sein Potenzial, zur Bekämpfung von Adipositas genutzt zu werden, bleiben offene Fragen.

Key figures

• Rudolph Leibel
• C. Ronald Kahn
• Shingo Kajimura
• Wouter van Marken Lichtenbelt

Seminal works

• leibel-1995
• cypess-2009
• vanmarkenlichtenbelt-2009

Frequently asked questions

Was sind die Hauptkomponenten des Energieverbrauchs?

Die größte ist die basale (Ruhe-)Stoffwechselrate, gefolgt vom Energieaufwand für körperliche Aktivität und dem thermischen Effekt der Nahrung, wobei die fakultative Thermogenese eine zusätzliche, kleinere Komponente darstellt.

Warum macht Gewichtsverlust es schwieriger, das Gewicht zu halten?

Nach Gewichtsverlust sinkt der Energieverbrauch stärker als für den kleineren Körper vorhergesagt, eine adaptive thermogene Reaktion, die den Körper dazu neigt, das verlorene Gewicht wieder zuzunehmen.