¿Cómo afecta el clima la utilización de energía en el cuerpo humano?

¿Brevemente? Correr en frío podría consumir más energía. ¿Cómo afecta la temperatura ambiente a nuestra utilización de energía (metabolismo)? ¡Una mirada detallada a los jugadores y al proceso incluso sugiere un enfoque relativamente sencillo para contrarrestar la obesidad! Veamos cómo.

Antes de seguir adelante, aquí hay una útil lista de definiciones para comprender mejor la fisiología de la utilización de energía, especialmente porque el campo está inundado de jerga y muchos acrónimos.
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No solo simple, la grasa corporal viene en más de un sabor

La grasa corporal, un jugador importante en la utilización de energía, tiene al menos dos variedades, blanca ( Tejido adiposo blanco, WAT ) y marrón ( Tejido adiposo marrón, BAT ). Encontrado en diferentes áreas del cuerpo,

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WAT y BAT también tienen características metabólicas muy diferentes, casi diametralmente opuestas.
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Investigaciones recientes con modelos de ratones (4) incluso agregaron un tercer sabor graso, beige / ‘brite’, que es inducido por la grasa ‘marrón en blanco’.

Cómo se cruzan la temperatura ambiente, la grasa y el gasto energético

¿Cómo se relacionan el gasto de energía y el tipo de grasa? En pocas palabras, WAT almacena energía, BAT la gasta .

¿Cómo hace BAT esto? Los adipocitos BAT (células grasas) expresan un gen único, SLC25A7, que codifica la proteína desacopladora mitocondrial 1 (UCP1) (5). ‘ Incrustado en la membrana mitocondrial interna, UCP1 actúa como un conducto de protones desde el espacio entre las membranas a la matriz mitocondrial. La activación de UCP1 conduce a la energía generada por la cadena de transporte de electrones y se almacena en el pH y gradiente electroquímico a través de la membrana mitocondrial interna para disiparse en forma de calor , en lugar de usarse para generar ATP-generación de ATP ‘(6). Por lo tanto, BAT convierte la energía química derivada de lípidos en calor (energía térmica).

Hasta hace poco, pensábamos que los depósitos de BAT solo eran fisiológicamente relevantes en mamíferos pequeños y bebés humanos (7, 8), aunque sabíamos desde hacía décadas que los humanos adultos también tenían BAT (7). Es decir, hasta un estudio de 2009 (9). Este estudio demostró que

1. La actividad BAT estuvo presente en 23 de 24 hombres adultos sanos.
2. Pero solo cuando estuvieron expuestos a bajas temperaturas .
3. Incluso los hombres con sobrepeso y obesos tienen BAT , aunque tienen una actividad significativamente menor en comparación con los hombres delgados.

Otros estudios independientes (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) también confirmaron

1. Los humanos adultos tienen BAT metabólicamente activa.
2. Las personas obesas y mayores tienen BAT metabólicamente menos activa.
3. La actividad BAT se correlaciona negativamente con el IMC (índice de masa corporal) , es decir, una mayor actividad BAT , un IMC más bajo.

¿Más pistas de que la MTD humana adulta podría ser fisiológicamente relevante?

1. Está muy inervado y vascularizado (19).
2. Su actividad metabólica está parcialmente controlada por la secreción de norepinefrina por el sistema nervioso simpático (SNS) (20). De hecho, es probable que la BAT humana adulta sea más precisamente beige / brite (21, 22).
3. Un estudio de asociación genética encontró un polimorfismo del promotor UCP1 que reduce su expresión y se asocia con un mayor IMC y obesidad abdominal (23).

Por lo tanto, BAT podría ser un objetivo para el tratamiento de la obesidad.

Resumen de estudios humanos sobre BAT *
* Advertencia a los estudios de BAT activos en humanos: solo la 18F-fluorodesoxiglucosa PET-CT (tomografía por emisión de positrones con tomografía computarizada) (FDG PET-CT) identifica inequívocamente la BAT activa en adultos humanos. Más comúnmente usados ​​rutinariamente en diagnósticos de cáncer para la estadificación del cáncer, tales exploraciones usan radiación ionizante, y no son posibles de usar en un gran número de adultos humanos sanos. Por lo tanto, la mayoría de los datos sobre BAT humana activa provienen de estudios de estadificación del cáncer .
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¿Cómo la exposición al frío aumenta la tasa metabólica basal (TMB)? Al activar BAT y NST

¿Qué sucede cuando estamos expuestos bruscamente al frío? Los receptores en nuestra piel sienten el frío y nuestros músculos tiemblan, es decir, gastamos energía para generar calor (termogénesis) (24). Llamada termogénesis temblorosa (ST) , esta es una protección a corto plazo contra la hipotermia. Es incómodo y descoordina nuestros movimientos.

En 1961, la investigación (25) mostró por primera vez que en hombres adultos sanos expuestos a frío prolongado (12 ° C durante 8 horas al día durante 31 días), ST se reemplaza por termogénesis no temblorosa (NST) . Investigaciones más recientes muestran que la estimulación crónica por frío activa BAT y aumenta el NST (26, 27) y, de manera crucial, el primer estudio (26) encontró que el NST aumenta a través de la actividad BAT y no del músculo esquelético. El aumento de NST también puede ocurrir naturalmente a través de cambios estacionales. Por ejemplo, en los Países Bajos con un clima templado suave, veranos frescos e inviernos suaves, aunque la mayoría de la gente pasa la mayor parte del tiempo en ambientes interiores con temperatura ambiente, su NST invernal es significativamente mayor en comparación con el verano (28). La investigación también muestra variación estacional en BAT activada en frío (12).

Baje la temperatura ambiente e induzca BAT activa. Una obesidad terapéutica?
Desde el siglo 20, especialmente en los países desarrollados, nuestra temperatura interior está diseñada para maximizar nuestra comodidad y minimizar la energía que nuestro cuerpo gasta para mantener la temperatura corporal. Al mismo tiempo, pasamos aproximadamente el 90% de nuestro tiempo en interiores. Nuestro reciente mayor control de la temperatura ambiente interior significa que experimentamos un rango de temperatura predominantemente estrecho en el interior. Este rango de temperatura llamado zona termoneutral (TNZ) es donde mantenemos la temperatura de nuestro cuerpo sin mucho esfuerzo, esfuerzo definido como producción de calor o como sudor. El gran problema acerca de esto? Cuando consumimos de forma crónica más energía y gastamos menos, almacenamos el exceso de energía en forma de grasa (tejido adiposo blanco; WAT). ¿Resultado? Obesidad ¿La temperatura ambiente autocontrolada contribuye a la propensión a la obesidad? En caso afirmativo, ¿qué podríamos hacer para contrarrestarlo?

El rango de temperatura con el que nos sentimos cómodos , nuestra zona de confort térmico (TCZ) es más amplia que TNZ , y podemos tolerar y adaptarnos a rangos de temperatura más amplios sin sentir una incomodidad evidente (29, 30) .

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Como muestra esta figura, parece haber un punto óptimo en el que podríamos aumentar nuestra tasa metabólica basal ( TMB ) simplemente disminuyendo nuestra temperatura ambiente. ¿Por qué punto dulce? Porque dejamos que nuestra aceptación gradual de una temperatura ambiente más baja induzca BAT , lo que aumenta nuestra BMR , y nos mantenemos cómodos ya que hacemos esto a través de NST , no de ST . El Dr. Wouter van Marken Lichtenbelt llama a esto ‘ entrenamiento de temperatura ‘. Profesor asociado en el departamento de biología humana del Centro médico de la Universidad de Maastricht en los Países Bajos, estudia la interacción entre la temperatura ambiente, la grasa corporal y la utilización de la energía. En sus palabras, ‘ ¿Qué significaría si dejamos que nuestros cuerpos vuelvan a funcionar para controlar la temperatura corporal? ‘(1).

¿Un resumen simplificado y no simplista?
Aclimatación a temperatura ambiente más fría que la normal -> nuestros depósitos de BAT y actividad metabólica BAT aumentan -> gastamos más calor a través de NST -> aumentamos nuestra BMR *.

* ¿Advertencia? El equipo de van Marken Lichtenbelt (31) no pudo usar este proceso para explicar las diferencias de gasto de energía en un par inusual de gemelos holandeses monocigóticos con estilos de vida muy diferentes. Un gemelo es famoso por ser el Hombre de Hielo y posee varios récords mundiales que soportan la exposición al frío extremo bajo varias disciplinas, como el medio maratón más rápido sobre nieve y hielo mientras está descalzo, y la duración más larga mientras está completamente sumergido en hielo triturado (1 hora y 50 minutos) ‘ . Aunque el otro gemelo lleva un estilo de vida “sedentario” normal, ambos hermanos practican ” una técnica de respiración g-Tummo, que implica una actividad vigorosa de los músculos respiratorios “.

¿Implicación? Si bien la correlación positiva entre la actividad BAT , NST y BMR suena convincentemente plausible y podría usarse para contrarrestar la obesidad, puede que aún no esté lista para el horario de máxima audiencia ya que aparentemente todavía tenemos grandes lagunas en la comprensión del panorama del gasto de energía a diferentes temperaturas.

En cuanto a correr en el frío, toda esta investigación sugiere que aclimatarse al frío leve (hasta 17ºC) debería aumentar el gasto de energía, mientras que lo mismo puede no ser el caso de correr en lugares cálidos y húmedos ya que el aumento de BMR no es tan pronunciado (última figura arriba ), especialmente en el estrecho rango de temperaturas más altas que pueden ser tolerables.

Bibliografía

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