Termogeneza este procesul de producere a căldurii în organism. Se găsește la toate animalele cu sânge cald , precum și în unele specii de plante termogenice, cum ar fi varza skunk de est , crinul Voodoo ( Sauromatum venosum ) și nuferii giganți din genul Victoria . Vâscul pigmeu de pin, Arceuthobium americanum , își dispersează exploziv semințele prin termogeneză [1] .
În funcție de faptul că procesele termogenice sunt inițiate prin mișcare sau mișcare musculară intenționată , ele pot fi clasificate după cum urmează:
O modalitate de a crește temperatura este frisonul . Tremuratul produce căldură deoarece conversia energiei chimice a ATP în energie cinetică prin contracția frecventă a mușchilor face ca aproape toată energia consumată să fie disipată sub formă de căldură. Tremurul este folosit pentru a crește temperatura corpului mamiferelor care hibernează (cum ar fi unii lilieci și veverițe de pământ) atunci când acele animale ies din hibernare.
Termogeneza fără frison apare în țesutul adipos brun [3] , care este prezent la aproape toate animalele placentare ( porcii sunt singura excepție cunoscută în prezent) [4] [5] . Țesutul adipos maro are o proteină unică de decuplare numită termogenină (cunoscută și ca proteină de decuplare 1). Termogeninele reduc gradientul de protoni mitocondrial format în timpul fosforilării oxidative. Ei fac acest lucru prin creșterea permeabilității membranei interioare mitocondriale, permițând protonilor care au fost pompați în spațiul intermembranar să se întoarcă în matricea mitocondrială.
Termogeninele sunt activate în celulele adipoase brune de către acizii grași și inhibate de nucleotide [6] . Acizii grași sunt eliberați în următoarea cascadă de semnalizare (vezi ilustrația): Când sistemul nervos simpatic este activat, norepinefrina este eliberată la receptorul beta-3 adrenergic situat pe membrana plasmatică a celulei. Aceasta activează adenilat ciclaza , care catalizează conversia ATP în AMP ciclic ( cAMP ). cAMP activează protein kinaza A , ca urmare a căreia subunitățile sale C active sunt eliberate din subunitățile R reglatoare. Proteina kinaza A activă , la rândul său, fosforilează lipaza sensibilă la hormoni , activând-o astfel. Lipaza convertește triacilglicerolii în acizi grași liberi, care activează termogenina , suprimând inhibarea cauzată de nucleotidele purinice ( ADP și GDP ) care provoacă un aflux de H + în matricea mitocondrială , ocolind canalul ATP sintaza. Acest lucru decuplează fosforilarea oxidativă , iar energia forței motrice a protonilor este disipată mai degrabă sub formă de căldură decât să producă ATP din ADP, care stochează energie chimică pentru a fi utilizată de organism.
Termogeneza poate fi cauzată și de scurgerile din pompa de sodiu-potasiu și din pompa de Ca 2+ [7] . Termogeneza este promovată de cicluri inutile , cum ar fi apariția simultană a lipogenezei și lipolizei [8] sau glicolizei și gluconeogenezei . Într-un context mai larg, ciclurile inutile pot fi afectate de ciclurile de activitate/odihnă, cum ar fi ciclul Summertime (ciclul Summermatter ) [9] .
În timpul încetării termogenezei, termogenina este inactivată și acizii grași reziduali sunt îndepărtați prin oxidare, permițând celulei să revină la starea normală de economisire a energiei.
Acetilcolina stimulează mușchii prin creșterea ratei metabolice [10] .
Cu cererea scăzută de termogeneză, acizii grași liberi sunt utilizați în principal pentru producerea de energie prin lipoliză .
O listă completă de gene umane și de șoarece care reglează termogeneza indusă de frig (CIT) la animale vii ( in vivo ) sau probe de țesut ( ex vivo ) a fost compilată [11] și este disponibilă la CITGeneDB [12] .
Termogeneza fără frison este reglată în primul rând de hormonii tiroidieni și de sistemul nervos simpatic . Unii hormoni, cum ar fi norepinefrina și leptina , pot stimula termogeneza prin activarea sistemului nervos simpatic. O creștere a nivelului de insulină după masă poate fi cauza termogenezei induse de dietă ( efectul termic al alimentelor ). De asemenea, progesteronul crește temperatura corpului .