THERMOGENESE
Wörtlich "Wärmeerzeugung" weist die Thermogenese auf einen sehr interessanten Stoffwechselprozess hin. In diesem Artikel erfahren Sie, welche Rolle es im Kontext der Energiebilanz spielt und wie Sie es aktivieren und seine gesundheitlichen Vorteile nutzen können.
Das energiegleichgewicht
Der Gesamtenergieverbrauch einer Person wird bestimmt durch:
- Grundumsatz dies ist die Energie, die erforderlich ist, um die ordnungsgemäße Ausführung der lebenswichtigen Funktionen des Körpers sicherzustellen.
- Körperliche Aktivität , einschließlich der Ausgaben für gewollte körperliche Betätigung ( Exercise Actvity Thermogenesis oder EAT ) und der Ausgaben für Aktivitäten, die im Alltag
„unfreiwillig“ ausgeführt werden ( Non Exercise Activity Thermogenesis oder NEAT ). - Adaptive Thermogenese, die ernährungsbedingte Thermogenese umfasst, d. H. Die
Energiekosten, die sich aus der Absorption und Metabolisierung von Nährstoffen und der
Thermogenese in Bezug auf die Umwelt ergeben.
Bedingungen einer positiven Energiebilanz, bei denen die Kalorienaufnahme den Bedarf übersteigt, führen langfristig zum Auftreten von Problemen wie Fettleibigkeit. Ernährung und körperliche Aktivität sind die Hauptwaffen für den Aufbau eines gesunden Lebensstils und die Überwachung des Körpergewichts.
Gängige Ansätze, die auf Kalorienreduzierung basieren, zeigen häufig Einschränkungen in Bezug auf die langfristige Nachhaltigkeit im Vergleich zu Änderungen des Lebensstils (Anstieg der NEAT). Der Körper unterliegt jedoch einer kontinuierlichen Anpassung neuroendokriner Natur, was sich negativ auf den Energieverbrauch auswirken und ihn reduzieren kann. Daher entstand die Idee, nach alternativen Strategien zu suchen, um dieses empfindliche Gleichgewicht zu bewältigen.
Thermogenese
Der Thermogeneseprozess findet hauptsächlich im Muskel- und Fettgewebe statt und folgt präzisen Stimuli verschiedener Art (Umwelt, endokrine, pharmakologische und ernährungsphysiologische).
Situationen wie beispielsweise Kälteeinwirkung zwingen den Körper, der Umwelt Energie zuzuführen. Um diesen Verlusten entgegenzuwirken und mögliche Beeinträchtigungen der
physiologischen Funktionen zu vermeiden , setzt der Körper echte Überlebensmechanismen ein.
Die Muskeln ziehen sich unwillkürlich schnell zusammen und verursachen die Thermogenese durch Nervenkitzel (Shivering Thermogenesis oder ST) , bei der Energie in Form von Wärme ohne tatsächlichen myofibrillären Arbeitsschwung abgegeben wird.
Fettgewebe hingegen ist durch einen anderen Mechanismus, der als Non-Shivering Thermogenesis (NST) bekannt ist, aktiv beteiligt .
Braun (B.A.T.) und beige adipose stoff
Der NST-Prozess findet im Brown Adipose Tissue (BAT) statt, das durch Gruppen von Adipozyten gekennzeichnet ist, in denen eine beträchtliche Dichte von Mitochondrien gefunden werden kann.
BAT wurde in Mäusen entdeckt und anschließend auch beim Menschen identifiziert. Es befindet sich in Gebieten, die besonders empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren und eine schützende Rolle spielen. In jüngster Zeit wurden auch die Auswirkungen als echter Akteur auf das Panorama der metabolischen Gesundheit berücksichtigt.
Kürzlich wurde eine zusätzliche zelluläre Subpopulation innerhalb der Ablagerungen von
weißem Fettgewebe identifiziert . Diese Adipozyten, beige genannt, stammen von weißen Adipozyten nach einem sehr komplexen molekularen Prozess, der als bekannt istBräunung und haben auch eine nennenswerte mitochondriale Menge.
UCP1: das protein, das wärme erzeugt
Im Gegensatz zu den klassischen weißen Adipozyten mit Energiespeicherfunktion nutzen diese beiden Adipozytenarten die darin enthaltenen Mitochondrien, um Fettsäuren und Glukose zu oxidieren, anstatt sie als Energiereserve zu speichern. Noch paradox.
Der Effekt wird durch eine Klasse von mitochondrialen Proteinen vermittelt, die als UCPs (Entkopplungsproteine) bekannt sind, insbesondere UCP1 oder Thermogenin , wodurch die aus der Oxidation der Substrate gewonnene Energie nicht zur Herstellung von ATP verwendet, sondern in Wärme umgewandelt werden kann. Dieses Phänomen ist als Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung bekannt .
Thermogenese nutzen: warum
Die Möglichkeit, Wärme zu erzeugen und zusätzliche Kalorien zu verbrennen, öffnet die Tür zu einem neuen und innovativen Ansatz im Umgang mit Situationen im Zusammenhang mit überschüssiger Energie. Das Verständnis der Aktivierungsmechanismen der Thermogenese ist derzeit eine der faszinierendsten Herausforderungen für die Welt der wissenschaftlichen Forschung. Abgesehen vom pharmakologischen Ansatz ist die Literatur reich an Forschungen zu Nährstoffen, die möglicherweise an mehreren Fronten des Prozesses wirken können: Aktivierung von BVT, Stimulierung der Bräunung oder Förderung der Expression und Aktivität von UCP1. Einfach ausgedrückt geht es darum, eine nicht aufregende Thermogenese zu induzieren und überschüssige Nährstoffe zur Oxidation umzuleiten.
Aktivzutaten, die für die thermogenese nützlich sind
Bitterorange (Citrus aurantium)
Bitterorange enthält Synephrin , eine Alkaloidverbindung, die strukturell
Noradrenalin, Adrenalin und insbesondere Ephedrin ähnelt und an adrenerge β3-Rezeptoren binden kann, wodurch die Mobilisierung von Triglyceriden aus Fettreserven für die anschließende Oxidation erleichtert wird.
Chilischote
Capsaicin und andere in Chili enthaltene Capsainoide zeigen eine deutliche Aktivität bei der Erhöhung des Energieverbrauchs, der Aktivierung von BVT und der Förderung der Oxidation. Es wird angenommen, dass diese Wirkungen hauptsächlich vom beta-adrenergen Signal mit Stimulation des sympathischen Nervensystems und Freisetzung von Katecholaminen herrühren.
Koffein
Der Einfluss von Koffein auf den Energieverbrauch wird umfassend untersucht: Es erhöht den
Stoffwechsel, den Sauerstoffverbrauch und stimuliert die Freisetzung von Lipidreserven für die Beta-Oxidation. Darüber hinaus wirkt es als Stimulans auf das sympathische Nervensystem und ist an der Freisetzung von Katecholaminen beteiligt, die sich positiv auf die BVT auswirken können.
Grüner Kaffee
Grüne Kaffeebohnen enthalten Chlorogensäure, ein Polyphenol, das die
BVT-Glukoseaufnahme erhöhen und Wärme erzeugen kann. Darüber hinaus scheint es auf die
Mitochondrienfunktion zu wirken, indem es die Expression von UCP1 erhöht.
Garcinia Gambogia
Aus der Schale kann Hydroxycitric Säure gewonnen werden, ein Molekül, das eine starke Wirkung gezeigt hat, die den Lipogeneseprozess durch die Hemmung des Citrat-Lyase-Enzyms begrenzt, das für die Produktion von Acetyl-Coenzym A verantwortlich ist, das für die Synthese neuer Lipidmoleküle erforderlich ist.
Granatapfelextrakt
Granatapfel enthält Punicalagin, ein Polyphenol, das, sobald es von der Darmflora metabolisiert wird, in Urolithin A umgewandelt wird. Dieses Molekül, das bereits in zellulären Alterungsprozessen untersucht wurde , hat eine starke Fähigkeit gezeigt, BAT zu induzieren und die Bräunung durch den Anstieg des Schilddrüsenhormons T3 zu stimulieren der Hauptdifferenzierungsstimuli.
Resveratrol
Laborstudien zeigen eine Wirkung auf die AMPK-Sirt1-PGC1α-Achse, einen der wichtigsten molekularen Pfade, die die physiologischen Prozesse des braunen Fettgewebes steuern. In Anbetracht dessen ist es wahrscheinlich, dass das Molekül eine gewisse Wirkung bei der Induktion einer größeren Aktivierung des Thermogeneseprozesses in diesem Gewebe ausüben kann.
Essentielle Aminosäuren
Wir sind es gewohnt, mit diesen Verbindungen in anderen Zusammenhängen umzugehen, aber die Wissenschaft bezüglich des Potenzials essentieller Aminosäuren kennt keine Grenzen. Italienische Studien haben die Rolle spezifischer Aminosäuremischungen auf die metabolische Gesundheit hervorgehoben, wobei eine Beteiligung an der Induktion der mitochondrialen Biogenese und der Aktivierung der Thermogenese in der BAT hervorgehoben wurde, wodurch die Körpergewichtszunahme stark begrenzt und gleichzeitig zahlreiche metabolische Parameter verbessert wurden.
Schlussfolgerungen
Insgesamt, obwohl meist auf einen Laborkontext bezogen, legt die Evidenz eine solide Grundlage für eine zukünftige Anwendung dieser Verbindungen für mehrere Situationen, von der Formulierung von Produkten mit effektiver thermogener Energie bis hin zur tatsächlichen Behandlung von Stoffwechselstörungen, wie Fettleibigkeit und Diabetes.
Bibliographie
Cohen, P., Kajimura, S. The cellular and functional complexity of thermogenic fat. Nat Rev Mol Cell Biol (2021). https://doi.org/10.1038/s41580-021-00350-0
Betz, M., Enerbäck, S. Targeting thermogenesis in brown fat and muscle to treat obesity and
metabolic disease. Nat Rev Endocrinol 14, 77–87 (2018). https://doi.org/10.1038/nrendo.2017.132
Reguero M, Gómez de Cedrón M, Wagner S, Reglero G, Quintela JC, Ramírez de Molina A. Precision Nutrition to Activate Thermogenesis as a Complementary Approach to Target Obesity and Associated-Metabolic-Disorders. Cancers (Basel). 2021;13(4):866. Published 2021 Feb 18. doi:10.3390/cancers13040866
Reguero M, Gómez de Cedrón M, Reglero G, Quintela JC, Ramírez de Molina A. Natural Extracts to Augment Energy Expenditure as a Complementary Approach to Tackle Obesity and Associated Metabolic Alterations. Biomolecules. 2021 Mar 10;11(3):412. doi: 10.3390/biom11030412. PMID:33802173; PMCID: PMC7999034.
Scarano F, Gliozzi M, Zito MC, Guarnieri L, Carresi C, Macrì R, Nucera S, Scicchitano M, Bosco F,
Ruga S, Coppoletta AR, Mollace R, Maiuolo J, Bava I, Cardamone A, Ragusa M, Palma E, Musolino V, Mollace V. Potential of Nutraceutical Supplementation in the Modulation of White and Brown Fat Tissues in Obesity-Associated Disorders: Role of Inflammatory Signalling. Int J Mol Sci. 2021 Mar 25;22(7):3351. doi: 10.3390/ijms22073351. PMID: 33805912.
Choi, Y., Yu, L. Natural Bioactive Compounds as Potential Browning Agents in White Adipose
Tissue. Pharm Res 38, 549–567 (2021). https://doi.org/10.1007/s11095-021-03027-7
Van Schaik L, Kettle C, Green R, Irving HR, Rathner JA. Effects of Caffeine on Brown Adipose Tissue Thermogenesis and Metabolic Homeostasis: A Review. Front Neurosci. 2021 Feb 4;15:621356. doi: 10.3389/fnins.2021.621356. PMID: 33613184; PMCID: PMC7889509.
Velickovic, K., Wayne, D., Leija, H.A.L. et al. Caffeine exposure induces browning features in adipose tissue in vitro and in vivo. Sci Rep 9, 9104 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-45540-1
Chlorogenic Acid Stimulates the Thermogenesis of Brown Adipocytes by Promoting the Uptake of Glucose and the Function of Mitochondria.
Xue Han Yuxin Zhang Jielong Guo Yilin You Jicheng Zhan Weidong Huang, Chlorogenic Acid
Stimulates the Thermogenesis of Brown Adipocytes by Promoting the Uptake of Glucose and the Function of Mitochondria https://doi.org/10.1111/1750-3841.14838
Jena BS, Jayaprakasha GK, Singh RP, Sakariah KK. Chemistry and biochemistry of (-)-
hydroxycitric acid from Garcinia. J Agric Food Chem. 2002 Jan 2;50(1):10-22. doi:
10.1021/jf010753k. PMID: 11754536.
Xia B, Shi XC, Xie BC, Zhu MQ, Chen Y, et al. (2020) Urolithin A exerts antiobesity effects through enhancing adipose tissue thermogenesis in mice. PLOS Biology 18(3): e3000688. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000688
Chiara Ruocco, Maurizio Ragni, Fabio Rossi, Pierluigi Carullo, Veronica Ghini, Fabiana Piscitelli, Adel e Cutignano, Emiliano Manzo, Rafael Maciel Ioris, Franck Bontems, Laura Tedesco, Carolina M. Greco, Annachiara Pino, Ilenia Severi, Dianxin Liu, RyanP. Ceddia, Luisa Ponzoni, Leonardo Tenori, Lisa Rizzetto, Matthias Scholz, Kieran Tuohy, Francesco Bifari, Vincenzo Di
Marzo, Claudio Luchinat, Michele O. Carruba, Saverio Cinti, Ilaria Decimo, Gianluigi Condorelli, Roberto Coppari, Sheila Collins, Alessandra Valerio, Enzo Nisoli . Manipulation of Dietary Amino Acids Prevents and Reverses Obesity in Mice Through Multiple Mechanisms That Modulate Energy Homeostasis, Diabetes Nov 2020, 69 (11) 2324-2339; DOI: 10.2337/db20-0489
