Tiêu hao năng lượng và sinh nhiệt

Tiêu hao năng lượng là tốc độ cơ thể sử dụng năng lượng, và sinh nhiệt là quá trình sản xuất nhiệt như một phần của sự tiêu hao đó. Cùng với nhau, chúng tạo thành một vế của phương trình cân bằng năng lượng: các thành phần của việc sử dụng năng lượng hàng ngày và khả năng của một số mô nhất định để tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt, giúp xác định liệu năng lượng được lưu trữ dưới dạng mỡ hay được đốt cháy.

Definition

Tiêu hao năng lượng là tổng lượng năng lượng mà cơ thể tiêu thụ theo thời gian, bao gồm tỷ lệ trao đổi chất cơ bản (khi nghỉ ngơi), hiệu ứng nhiệt của thức ăn, và chi phí năng lượng cho hoạt động thể chất; sinh nhiệt là quá trình tạo nhiệt chuyển hóa, bao gồm nhiệt bắt buộc từ quá trình trao đổi chất và nhiệt tùy ý được tạo ra bởi các mô như mô mỡ nâu.

Scope

Chủ đề này bao gồm các thành phần của tổng tiêu hao năng lượng hàng ngày, sinh học của mô mỡ nâu và mô mỡ be, vai trò của sự tách rời ty thể trong sản xuất nhiệt, và sinh nhiệt thích nghi sau khi thay đổi cân nặng. Nó được trình bày như sinh lý học liên quan đến cân bằng năng lượng và béo phì, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Các thành phần của tổng tiêu hao năng lượng hàng ngày và kích thước tương đối của chúng là gì?
• Mỡ nâu và mỡ be tạo nhiệt như thế nào, và chúng đóng góp bao nhiêu ở người trưởng thành?
• Tại sao tiêu hao năng lượng giảm sau khi giảm cân, và điều đó có ý nghĩa gì đối với việc duy trì cân nặng?

Key concepts

• Tổng tiêu hao năng lượng hàng ngày (tỷ lệ cơ bản, hiệu ứng nhiệt của thức ăn, hoạt động)
• Tỷ lệ trao đổi chất cơ bản và khi nghỉ ngơi
• Mô mỡ nâu và protein tách rời 1 (UCP1)
• Tế bào mỡ be (brite)
• Tách rời ty thể và sinh nhiệt không run rẩy
• Sinh nhiệt thích nghi sau khi thay đổi cân nặng

Mechanisms

Tổng tiêu hao năng lượng hàng ngày chủ yếu do tỷ lệ trao đổi chất cơ bản quyết định, với sự đóng góp nhỏ hơn từ hiệu ứng nhiệt của thức ăn và hoạt động thể chất. Một thành phần tùy ý, riêng biệt là sinh nhiệt không run rẩy trong mô mỡ nâu, nơi protein tách rời 1 (uncoupling protein 1) làm đoản mạch gradient proton ty thể để quá trình oxy hóa cơ chất tạo ra nhiệt thay vì ATP. Tiếp xúc với lạnh kích hoạt mô này thông qua tín hiệu giao cảm, và các nghiên cứu hình ảnh đã chỉ ra rằng mỡ nâu hoạt động trao đổi chất vẫn tồn tại ở người trưởng thành. Sau khi giảm cân, tiêu hao năng lượng giảm nhiều hơn dự kiến so với kích thước cơ thể mới, một phản ứng sinh nhiệt thích nghi có lợi cho việc tăng cân trở lại.

Clinical relevance

Bởi vì tiêu hao năng lượng là một yếu tố quyết định cân bằng năng lượng, sinh lý học của nó là cơ sở cho sự khó khăn trong việc duy trì giảm cân và sự quan tâm đến các mô sinh nhiệt như các mục tiêu nghiên cứu. Mục này mô tả các cơ chế và phát hiện để tham khảo giáo dục và không kê đơn các can thiệp hoặc liều lượng.

Evidence & guidelines

Bằng chứng trong chủ đề này bao gồm từ các nghiên cứu buồng trao đổi chất có kiểm soát về tiêu hao năng lượng sau khi thay đổi cân nặng đến các nghiên cứu hình ảnh đã tái xác nhận sự hiện diện của mô mỡ nâu chức năng ở người trưởng thành. Đây là các nghiên cứu sinh lý học cơ bản và các bài tổng quan; chủ đề này tóm tắt chúng thay vì chuyển đổi chúng thành các khuyến nghị lâm sàng.

History

Mô mỡ nâu từ lâu được coi là chủ yếu liên quan đến trẻ sơ sinh và động vật có vú nhỏ, trong khi tiêu hao năng lượng ở người trưởng thành chủ yếu được nghiên cứu thông qua phép đo nhiệt lượng. Năm 2009, các nghiên cứu hình ảnh đã chứng minh mỡ nâu hoạt động trao đổi chất, được kích hoạt bởi lạnh, ở người trưởng thành, làm sống lại sự quan tâm đến sinh nhiệt như một thành phần của cân bằng năng lượng ở người, và các công trình tiếp theo đã lập bản đồ kiểm soát phân tử của tế bào mỡ nâu và be.

Debates

Mô mỡ nâu đóng góp bao nhiêu vào cân bằng năng lượng ở người trưởng thành?

Mỡ nâu chức năng có mặt ở người trưởng thành, nhưng đóng góp định lượng của nó vào tiêu hao năng lượng toàn cơ thể và tiềm năng của nó để được khai thác chống lại bệnh béo phì vẫn là những câu hỏi đang được nghiên cứu tích cực.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Các thành phần chính của tiêu hao năng lượng là gì?

Lớn nhất là tỷ lệ trao đổi chất cơ bản (khi nghỉ ngơi), tiếp theo là chi phí năng lượng cho hoạt động thể chất và hiệu ứng nhiệt của thức ăn, với sinh nhiệt tùy ý là một thành phần bổ sung, nhỏ hơn.

Tại sao giảm cân lại khó duy trì hơn?

Sau khi giảm cân, tiêu hao năng lượng giảm nhiều hơn dự đoán đối với cơ thể nhỏ hơn, một phản ứng sinh nhiệt thích nghi khiến cơ thể có xu hướng tăng cân trở lại.