Ομοιόσταση και Ρύθμιση της Ενεργειακής Ισορροπίας

Η ενεργειακή ομοιόσταση είναι το σύνολο των φυσιολογικών διεργασιών με τις οποίες ο οργανισμός εναρμονίζει την ενεργειακή πρόσληψη με την ενεργειακή δαπάνη μακροπρόθεσμα, διατηρώντας τα ενεργειακά του αποθέματα εντός ενός προστατευόμενου εύρους. Αντί να παρακολουθεί συνειδητά τις θερμίδες, ο εγκέφαλος λαμβάνει ορμονικά σήματα ανάλογα προς τα λιπώδη αποθέματα του σώματος και προσαρμόζει την όρεξη και τη δαπάνη για να σταθεροποιήσει το σωματικό βάρος.

Definition

Η ενεργειακή ομοιόσταση είναι η ρυθμιζόμενη διατήρηση των σωματικών ενεργειακών αποθεμάτων, όπου ορμονικά σήματα ανάλογα προς την παχυσαρκία δρουν σε κεντρικά νευρικά κυκλώματα για να προσαρμόσουν την πρόσληψη τροφής και την ενεργειακή δαπάνη, ώστε η πρόσληψη και η δαπάνη να εναρμονίζονται μακροπρόθεσμα.

Scope

Αυτό το θέμα εξηγεί πώς τα σήματα παχυσαρκίας, όπως η λεπτίνη και η ινσουλίνη, ενημερώνουν τον εγκέφαλο για τα ενεργειακά αποθέματα, πώς οι υποθαλαμικές συνδέσεις τα ενσωματώνουν με βραχυπρόθεσμα σήματα κορεσμού, και πώς αυτή η ανάδραση προστατεύει το σωματικό βάρος. Πρόκειται για φυσιολογία αναφοράς που καλύπτει το ρυθμιστικό σύστημα, όχι συμβουλές για τη διαχείριση του βάρους σε οποιοδήποτε άτομο.

Core questions

• Πώς γνωρίζει ο εγκέφαλος πόση ενέργεια έχει αποθηκεύσει το σώμα;
• Ποιες ορμόνες σηματοδοτούν το μέγεθος των ενεργειακών αποθεμάτων του σώματος;
• Πώς ενσωματώνονται τα μακροπρόθεσμα σήματα παχυσαρκίας με τα βραχυπρόθεσμα σήματα κορεσμού;
• Γιατί το σώμα τείνει να προστατεύει ένα συγκεκριμένο εύρος βάρους;

Key concepts

• Ενεργειακή ομοιόσταση
• Σήματα παχυσαρκίας (λεπτίνη, ινσουλίνη)
• Υποθαλαμικά κυκλώματα όρεξης
• Βραχυπρόθεσμα σήματα κορεσμού
• Αρνητική ανάδραση προστασίας ενεργειακών αποθεμάτων
• Ασύμμετρη προστασία έναντι απώλειας βάρους

Key theories

Λιποστατική (ανάδραση παχυσαρκίας) ρύθμιση του σωματικού βάρους

Τα λιπώδη αποθέματα του σώματος ανιχνεύονται μέσω κυκλοφορούντων σημάτων των οποίων η συγκέντρωση παρακολουθεί την παχυσαρκία· αυτά τα σήματα δρουν στον εγκέφαλο για να καταστείλουν την πρόσληψη και να υποστηρίξουν τη δαπάνη όταν τα αποθέματα είναι υψηλά και να αυξήσουν την πρόσληψη όταν τα αποθέματα μειώνονται. Η αναγνώριση της λεπτίνης το 1994 παρείχε μια μοριακή βάση για αυτόν τον μακροχρόνια υποτιθέμενο βρόχο ανάδρασης.

Mechanisms

Η λεπτίνη, που εκκρίνεται από τον λιπώδη ιστό ανάλογα με τη μάζα λίπους, και η ινσουλίνη, η οποία επίσης παρακολουθεί την παχυσαρκία, κυκλοφορούν στον εγκέφαλο όπου δρουν σε υποθαλαμικούς νευρώνες που προάγουν ή καταστέλλουν τη σίτιση· οι μειούμενες τιμές σηματοδοτούν εξαντλημένα αποθέματα και διεγείρουν την πρόσληψη μειώνοντας τη δαπάνη (Zhang, 1994· Friedman, 1998). Αυτά τα μακροπρόθεσμα σήματα παχυσαρκίας ενσωματώνονται με βραχυπρόθεσμες εισόδους κορεσμού από το έντερο και με αισθητηριακά σήματα και σήματα ανταμοιβής για τον καθορισμό της πρόσληψης τροφής και της ενεργειακής δαπάνης (Schwartz, 2000). Το σύστημα τείνει να προστατεύει από την απώλεια βάρους ισχυρότερα από ό,τι από την αύξηση βάρους, έτσι οι μειωμένες ενεργειακές αποθήκες προκαλούν αντισταθμιστικές αυξήσεις στην όρεξη και μειώσεις στη δαπάνη (Leibel, 1995).

Clinical relevance

Αυτό το ρυθμιστικό πλαίσιο εξηγεί γιατί το σωματικό βάρος προστατεύεται βιολογικά και γιατί η σκόπιμη αλλαγή βάρους προκαλεί αντισταθμιστικές αποκρίσεις, γεγονός που αποτελεί θεμέλιο για την κατανόηση της παχυσαρκίας και της υποθρεψίας στις επιστήμες υγείας. Το υλικό είναι περιγραφικό περιεχόμενο αναφοράς για τη φυσιολογία και δεν αποτελεί καθοδήγηση για τη διάγνωση ή τη θεραπεία οποιουδήποτε ατόμου.

History

Η ιδέα ότι το σωματικό λίπος ρυθμίζεται από ένα κυκλοφορούν σήμα προτάθηκε στα μέσα του εικοστού αιώνα από πειράματα σε ζώα, αλλά το μόριο παρέμεινε άγνωστο μέχρι την εντοπιστική κλωνοποίηση του γονιδίου obese (λεπτίνη) το 1994 (Zhang, 1994). Μεταγενέστερη εργασία χαρτογράφησε πώς η λεπτίνη και η ινσουλίνη δρουν σε υποθαλαμικά κυκλώματα και πώς αυτά τα μακροπρόθεσμα σήματα συνδυάζονται με βραχυπρόθεσμες εισόδους κορεσμού, αναδιατυπώνοντας το σωματικό βάρος ως την έξοδο ενός κεντρικού ρυθμιστικού συστήματος αντί για μια παθητική ισορροπία θερμίδων (Friedman, 1998· Schwartz, 2000).

Debates

Σημείο ρύθμισης έναντι σημείου εγκατάστασης

Εάν το σωματικό βάρος προστατεύεται γύρω από ένα σταθερό βιολογικό σημείο ρύθμισης ή αντ' αυτού εγκαθίσταται σε ένα επίπεδο που καθορίζεται από κοινού από τη βιολογία και ένα παχύσαρκο περιβάλλον είναι αντικείμενο συζήτησης· η διάκριση έχει σημασία για το πόσο ισχυρά πιστεύεται ότι το βάρος αντιστέκεται στις περιβαλλοντικές αλλαγές.

Key figures

• Jeffrey Friedman
• Michael W. Schwartz
• Rudolph Leibel
• Stephen Woods

Seminal works

• zhang-1994
• friedman-1998
• schwartz-2000

Frequently asked questions

Τι είναι η λεπτίνη και τι κάνει;

Η λεπτίνη είναι μια ορμόνη που απελευθερώνεται από τον λιπώδη ιστό ανάλογα με την ποσότητα του αποθηκευμένου λίπους. Σηματοδοτεί στον εγκέφαλο τα ενεργειακά αποθέματα του σώματος· υψηλά επίπεδα υποδεικνύουν άφθονα αποθέματα και τείνουν να μειώνουν την όρεξη, ενώ χαμηλά επίπεδα σηματοδοτούν εξάντληση και αυξάνουν την όρεξη.

Γιατί το σώμα αντιστέκεται στην απώλεια βάρους περισσότερο από την αύξηση βάρους;

Το ρυθμιστικό σύστημα εξελίχθηκε για να προστατεύει από την ενεργειακή εξάντληση, έτσι μια πτώση στα ενεργειακά αποθέματα προκαλεί ισχυρές αντισταθμιστικές αυξήσεις στην όρεξη και μειώσεις στην ενεργειακή δαπάνη. Οι άμυνες έναντι της αύξησης βάρους είναι συγκριτικά ασθενέστερες, γεγονός που συμβάλλει στη δυσκολία της διατηρούμενης απώλειας βάρους.