Расход энергии и термогенез

Расход энергии — это скорость, с которой организм использует энергию, а термогенез — это выработка тепла как часть этого расхода. Вместе они образуют одну сторону уравнения энергетического баланса: компоненты ежедневного использования энергии и способность определенных тканей рассеивать энергию в виде тепла помогают определить, будет ли энергия запасаться в виде жира или сжигаться.

Definition

Расход энергии — это общее количество энергии, потребляемое организмом с течением времени, включающее базальный (покоящийся) метаболизм, термический эффект пищи и энергетические затраты на физическую активность; термогенез — это метаболическая выработка тепла, включая обязательное тепло от метаболизма и факультативное тепло, производимое такими тканями, как бурая жировая ткань.

Scope

Тема охватывает компоненты общих суточных затрат энергии, биологию бурой и бежевой жировой ткани, роль разобщения митохондрий в производстве тепла и адаптивный термогенез после изменения веса. Она представлена как физиология, имеющая отношение к энергетическому балансу и ожирению, а не как клиническое руководство.

Core questions

• Каковы компоненты общих суточных затрат энергии и их относительные размеры?
• Как бурый и бежевый жир генерируют тепло и каков их вклад у взрослых?
• Почему расход энергии снижается после потери веса и что это означает для поддержания веса?

Key concepts

• Общие суточные затраты энергии (базальный уровень, термический эффект пищи, активность)
• Базальный и покоящийся метаболизм
• Бурая жировая ткань и разобщающий белок 1 (UCP1)
• Бежевые (brite) адипоциты
• Митохондриальное разобщение и несократительный термогенез
• Адаптивный термогенез после изменения веса

Mechanisms

Общие суточные затраты энергии в основном определяются базальным метаболизмом, с меньшим вкладом термического эффекта пищи и физической активности. Отдельным, факультативным компонентом является несократительный термогенез в бурой жировой ткани, где разобщающий белок 1 (UCP1) шунтирует митохондриальный протонный градиент, так что окисление субстрата производит тепло, а не АТФ. Воздействие холода активирует эту ткань посредством симпатической сигнализации, и исследования с использованием методов визуализации показали, что метаболически активный бурый жир сохраняется у взрослых. После потери веса расход энергии снижается больше, чем ожидалось для нового размера тела, что является адаптивным термогенным ответом, способствующим восстановлению веса.

Clinical relevance

Поскольку расход энергии является одним из определяющих факторов энергетического баланса, его физиология лежит в основе трудностей поддержания потери веса и интереса к термогенным тканям как объектам исследований. Данная статья описывает механизмы и результаты для образовательных целей и не предписывает вмешательств или дозировок.

Evidence & guidelines

Доказательства по этой теме варьируются от контролируемых исследований расхода энергии в метаболических камерах после изменения веса до исследований с использованием методов визуализации, которые вновь подтвердили наличие функциональной бурой жировой ткани у взрослых. Это первичные физиологические исследования и обзоры; тема обобщает их, а не переводит в клинические рекомендации.

History

Бурая жировая ткань долгое время считалась актуальной в основном для младенцев и мелких млекопитающих, в то время как расход энергии у взрослых людей изучался главным образом с помощью калориметрии. В 2009 году исследования с использованием методов визуализации продемонстрировали холодоактивируемый, метаболически активный бурый жир у взрослых, что возродило интерес к термогенезу как компоненту энергетического баланса человека, а последующая работа картировала молекулярный контроль бурых и бежевых адипоцитов.

Debates

Насколько бурая жировая ткань способствует энергетическому балансу взрослых?

Функциональный бурый жир присутствует у взрослых, но его количественный вклад в общий расход энергии организма и его потенциал для использования в борьбе с ожирением остаются активными вопросами.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Каковы основные компоненты расхода энергии?

Наибольшим является базальный (покоящийся) метаболизм, за которым следуют энергетические затраты на физическую активность и термический эффект пищи, при этом факультативный термогенез является дополнительным, меньшим компонентом.

Почему потеря веса затрудняет его удержание?

После потери веса расход энергии снижается больше, чем прогнозировалось для меньшего тела, что является адаптивным термогенным ответом, который способствует восстановлению потерянного веса.