Thermogenese is de productie van warmte in het lichaam, zoals gedaan bij thermoregulatie om de lichaamstemperatuur te behouden. Thermogenese vindt plaats in spieren of in bruin vetweefsel. Verminderde en verhoogde thermogenese kan ernstige gevolgen hebben voor het lichaam.
Wat is thermogenese?
Thermogenese is de productie van warmte in het lichaam, zoals gedaan bij thermoregulatie om de lichaamstemperatuur te behouden. Het menselijk lichaam is voortdurend in warmte-uitwisselingsprocessen met de omgeving. Deze processen worden thermoregulatie genoemd en zorgen ervoor dat de lichaamstemperatuur constant blijft. De constante lichaamstemperatuur zorgt voor ideale werktemperaturen voor de lichaamsprocessen. Bij sterk wisselende hoge en lage temperaturen kan bijvoorbeeld de bloed kon niet meer stromen en de lichaamsweefsels zouden afsterven als gevolg van een gebrek aan zuurstof Om bijvoorbeeld een constante lichaamstemperatuur te behouden, geldt dat hoe hoger de buitentemperaturen zijn, hoe meer warmte iemand afbreekt. Evenzo produceert hij warmte als dat zo is koud buiten. De warmteproductie van het lichaam staat bekend als thermogenese en vindt voornamelijk plaats als onderdeel van metabolische processen. Warmte wordt bijvoorbeeld onvermijdelijk geproduceerd als bijproduct van energiemetabolisme, spieractiviteit en spijsvertering. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen musculaire, biochemische en postprandiale thermogenese. Afhankelijk van de omgevingstemperatuur wordt de warmte die tijdens de thermogenese wordt geproduceerd, opgeslagen of afgegeven om de lichaamstemperatuur op peil te houden.
Functie en taak
Veel diersoorten hebben gespecialiseerde mechanismen voor thermoregulatie. Warmteproductie komt meestal overeen met spier- en biochemische thermogenese. In skeletspieren wordt warmte gegenereerd tijdens het werk, verhoogde spierspanning en koud rillen. Zelden is de efficiëntie van skeletspieren hoger dan 20 procent. Daarom wordt de meeste energie van fysiek werk omgezet in warmte. In het lichaam resulteert dit in opwarming als de warmte niet vrijkomt. Als je je spieren aanspant in een koud omgeving en zo de spierspanning verhogen, genereert u warmte in het lichaam. Dit principe is cruciaal voor de koude rillingen van thermoregulatie, die het organisme tot op zekere hoogte tegen afkoeling beschermt. Het zichtbare trillen van spieren is kenmerkend voor een hoge spierspanning. Koude rillingen worden automatisch geïnitieerd door de hersenen in koude omgevingen om de lichaamstemperatuur te behouden ondanks de kou. De geactiveerde spieren trekken gelijktijdig samen contracties van agonist en antagonist spiergroepen. Bij fysiologische bewegingen is gelijktijdige activering van agonisten en antagonisten onder andere omstandigheden ondenkbaar. Het thermische vermogen dat wordt bereikt door koude rillingen kan variëren van 320 tot 400 watt. Deze waarde is ongeveer vijf keer de waarde van de basale metabolische snelheid van warmte. Energetisch gezien is echte koude rillingen hard werken en dus maximaal twee uur vol te houden. Biochemische thermogenese moet worden onderscheiden van deze spierwarmtevorming. In rust genereren mensen een basale metabolische snelheid van lichaamswarmte als onderdeel van basale thermogenese. Wanneer de stofwisseling toeneemt, treedt thermogenese op. Daarom, indien nodig om de lichaamstemperatuur op peil te houden, het lichaam brandwonden extra vetzuren om warmte te genereren in de lever en bruin vetweefsel. Thermogenese in vetweefsel is niet gekoppeld aan ATP-synthese en is daarom het meest effectief. De activiteit van het warmte producerende eiwit thermogenin wordt in bruin vetweefsel geïnitieerd door sterke koude stimuli. Dit type warmteproductie moet worden onderscheiden van postprandiale thermogenese, die optreedt tijdens de vergisting. Energie wordt gebruikt voor voedselopname, afbraak, transport en opslag van voedingsstoffen. De basale metabolische snelheid van warmte wordt verhoogd om de lichaamstemperatuur onmiddellijk na voedselinname op peil te houden. Alle soorten thermogenese zijn een belangrijk middel om zich aan te passen aan veranderende buitentemperaturen. Koude rillingen, en dus spierthermogenese, beginnen het snelst na een temperatuurdaling. Biochemische processen hebben meer tijd nodig om zich aan te passen aan dalende temperaturen.
Ziekten en kwalen
Verminderde thermogenese-activiteit kan bevorderen zwaarlijvigheidEen verlaagde basale stofwisseling kenmerkt gewoonlijk het energieverbruik van te zwaar mensen. Deze lage omzet is grotendeels genetisch bepaald. Verminderde thermogenese als gevolg van een gebrek aan fysieke activiteit is echter een even doorslaggevende parameter. De basale stofwisseling van het menselijk lichaam hangt nauw samen met spieren massa, ook wel vetvrije massa genoemd. Hoe meer spieren massa er in het lichaam, hoe hoger de basale metabolische snelheid van energie als gevolg van thermogenese, zelfs in rust. In dit opzicht spieropbouw massa helpt altijd om vet te verbranden. Evenzo bevordert gebrek aan lichaamsbeweging, zelfs in rust, een verminderde basale stofwisseling met een lage thermogenese. De mate waarin mensen met pathologische zwaarlijvigheid verminderde thermogenese als gevolg van voedingsfactoren is nog niet definitief vastgesteld. Koude thermogenese is nu ontdekt als een middel voor de gewichtsverliesindustrie. Naast het toenemen vet verbranden, gerichte blootstelling aan koude en de thermogenese die het induceert, kunnen de immuunsysteem, hormoon verhogen evenwicht, lager bloed suiker, en het verminderen van onbedwingbare trek. In deze context is al geëxperimenteerd met koude douches, koude baden en zelfs ijsbaden. Thermogenese speelt ook een rol bij diëten. Onjuiste diëten kunnen bijvoorbeeld de thermogenese-activiteit verminderen. Verstoringen van thermogene processen kunnen ook worden gedetecteerd in de context van veel stofwisselingsstoornissen of schildklieraandoeningen. Verhoogde thermogenese is bijvoorbeeld aanwezig in de context van hyperthyreoïdie Naast een toename van de basale stofwisseling, treedt bij deze ziekte ook een toename van de lichaamstemperatuur op. Zweten en overgevoeligheid voor warmte karakteriseren het klinische beeld. Analoog, in hypothyreoïdie er is een vermindering van de thermogenese. De basale stofwisseling en de lichaamstemperatuur worden verlaagd. Gevoeligheid voor kou en een verminderd vermogen om zich aan temperatuurveranderingen aan te passen kunnen bijkomende symptomen zijn bij patiënten met hypothyreoïdie.
