Netřesová termogeneze - UCP1 a další alternativní mechanismy

Abstract

Adaptive thermogenesis is a natural mechanism by which endothermic organisms increase their basal metabolic rate to maintain stable body temperature. During acute exposure to subthermoneutral temperatures, the first reaction of organism is shivering which is gradually replaced by nonshivering thermogenesis. Nonshivering thermogenesis in mammals is associated with a UCP1 protein located in the inner mitochondrial membrane in adipose cells. In active mode, UCP1 uncouples respiratory chain from ATP synthesis and by that significantly increases metabolic rate. Apart from UCP1, some alternative mechanisms of nonshivering thermogenesis were suggested - namely: sarcolipin uncoupling ATP hydrolysis from pumping calcium ions through SERCA pump in skeletal muscle, phosphocreatine hydrolysis in adipose tissue or futile cycling of triacylglycerols and fatty acids reesterification. However, to date, there is rather indirect and not generally accepted evidence that these mechanisms contribute significantly to adaptive nonshivering thermogenesis. Better understanding of the nonshivering thermogenesis processes would be of great clinical importance as it could allow identification of potential targets for pharmacological manipulation of energy expenditure and thus provide novel methods for reducing obesity and...

Adaptivní termogeneze je přirozený mechanismus, kterým endotermní organismy cíleně zvyšují svůj bazální metabolický obrat za účelem udržení stálé tělesné teploty. Při akutním vystavení subtermoneutrálním teplotám je první reakcí organismu třes, který je postupně nahrazován netřesovou termogenezí. Netřesová termogeneze u savců je nejčastěji spojována s proteinem UCP1, který se vyskytuje ve vnitřní mitochondriální membráně buněk tukové tkáně. UCP1 v aktivním stavu odpřahuje dýchací řetězec od syntézy ATP, a tím umožňuje významné navýšení metabolického obratu. Kromě UCP1 se uvažuje i o alternativních mechanismech netřesové termogeneze - zejména o sarkolipinem zprostředkovaném odpřažení hydrolýzy ATP od čerpání vápenatých iontů pumpou SERCA v kosterních svalech, o hydrolýze kreatinfosfátu v tukové tkáni či o "prázdném" cyklování triacylglycerolů a zpětné re-esterifikaci mastných kyselin. Důkazy o významnějším zapojení těchto mechanismů do adaptivní netřesové termogeneze jsou však většinou pouze nepřímé a dosud nejednoznačně přijímané. Detailnější porozumění procesům netřesové termogeneze přitom zůstává v centru pozornosti, protože slibuje odhalit potenciální cíle pro farmakologickou manipulaci energetického výdeje a tím otevřít nové cesty k redukci obezity a s ní spojených zdravotních komplikací....