ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УВЕЛИЧЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ IN VIVO КАК РЕАКЦИЯ КОМПЕНСАЦИИ ПРИ ОЖИРЕНИИ

Аннотация

Представлен анализ основных путей физиологичного увеличения затрат энергии в организме, которые, вероятно, можно использовать для профилактики ожирения. Это прежде всего увеличение физической нагрузки и активация продукции тепла при адаптации к холоду. Ведущая роль в обоих случаях принадлежит скелетным мышцам и состоит не только в реализации биологической функции локомоции, но и в регуляции метаболизма. При биологической реакции адаптации человека к низким температурам наиболее значимое увеличение рассеяния энергии в виде тепла обеспечивается поперечнополосатыми мышечными волокнами за счет сократительной функции (терморегуляторный мышечной тонус и дрожь) и увеличения разобщения окисления и фосфорилирования в митохондриях, а также повышения активности клеточных помп: Na+, К+-АТФазы и Ca-АТФазы для компенсации возросшей пассивной «утечки» ионов. Это индуцировано действием норадреналина и тиреоидных гормонов и сопровождается активацией гидролиза триглицеридов и окисления освобожденных жирных кислот в митохондриях. Для развития биологической реакции адаптации к холоду, а также профилактики ожирения предложено использовать как традиционные процедуры закаливания, так и кратковременное воздействие ультранизкой температуры в условиях специализированной криосауны.

Об авторах

Список литературы

Yanovski S.Z., Yanovski J.A. Long-term drug treatment for obesity: a systematic and clinical review. J.A.M.A. 2014; 311 (1): 74-86.

Rodgers R.J., Tschop M.H., Wilding J.P. Anti-obesity drugs: past, present and future. Dis. Model. Mech. 2012; 5 (5): 621-6.

Tseng Y.H., Cypess A.M., Kahn C.R. Cellular bioenergetics as a target for obesity therapy. Nat. Rev. Drug Discov. 2010; 9 (6): 465-82.

Goodyear L.J. The exercise pill-too good to be true? N. Engl. J. Med. 2008; 359 (17): 1842-4.

Sims E.A., Danforth E. Expenditure and storage of energy in man. J. Chin. Invest. 1987; 79: 1019-25.

Villarin J.J., Schaeffer P.J., Markle R.A., Lindstedt S.L. Chronic cold exposure increases liver oxidative capacity in the marsupial monodelphis domestica. Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Integr. Physiol. 2003; 136 (3): 621-30.

Барабаш Н.А., Двуреченская Г.Я. Адаптация к холоду. Глава 5. В кн.: Физиология адаптационных процессов. М.; 1986

Harms M., Seale P. Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential. Nat. Med. 2013; 19 (10): 1252-63

Хаскин В.В. Биохимические механизмы адаптации к холоду. Глава 9. В кн.: Физиология терморегуляции. Ленинград: Наука; 1984

Van Marken Lichtenbelt W.D., Schrauwen P. Implications of nonshivering thermogenesis for energy balance regulation in humans. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2011; 301 (2): R285-96.

Muzik O. 15O PET measurement of blood flow and oxygen consumption in cold-activated human brown fat. J. Nucl. Med. 2013; 54: 523-31.

Van der Lans A.A., Hoeks J., Brans B., Vijgen G.H., Visser M.G., Vosselman M.J. et al. Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis. J. Clin. Invest. 2013; 123 (8): 3395-403.

Иванов Д.О. Нарушения теплового баланса у новорожденных детей. СПб.: Издательство Н-Л; 2012.

Иванов К.П. Основы энергетики организма: теоретические и практические аспекты. Том 1. Общая энергетика, теплообмен и терморегуляция. Ленинград: Наука; 1990.

Баженов Ю.И. Термогенез и мышечная деятельность при адаптации к холоду. Ленинград: Наука; 1981.

Bruton J.D., Aydin J., Yamada T., Shabalina I.G., Ivarsson N., Zhang S.J. et al. Westerblad H.Increased fatigue resistance linked to Ca2+-stimulated mitochondrial biogenesis in muscle fibres of cold-acclimated mice. J. Physiol. 2010; 588 (Pt. 21): 4275-88.

Lee J.H., Han E.Y., Kang M.S., Kawano F., Kim H.J., Ohira Y. et al. Effects of 20-week intermittent cold-water-immersion on phenotype and myonuclei in single fibers of rat hindlimb muscles. Jpn. J. Physiol. 2004; 54 (4): 331-7.

Oliveira R.L., Ueno M., de Souza C.T., Pereira-da-Silva M., Gasparetti A.L., Bezzera R.M. et al. Cold-induced PGC-1α expression modulates muscle glucose uptake through an insulin receptor/akt-independent, AMPK-dependent pathway. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2004; 287: E686-95.

Скулачев В.П., Богачев А.В., Каспаринский Ф.О. Мембранная биоэнергетика. М.: Издательство Московского университета; 2010.

Иванов К.П. Возвращение к жизни после холодовой остановки дыхания физиологическими методами без отогревания тела. Вестник Российской академии медицинских наук. 2014; (7-8): 5-9.

Mollica M.P., Lionetti L., Crescenzo R., Tasso R., Barletta A., Liverini G. et al. Cold exposure differently influences mitochondrial energy efficiency in rat liver and skeletal muscle. FEBS Lett. 2005; 579 (9): 1978-82

Козырева Т.В., Ткаченко Е.Я., Симонова Т.Г. Функциональные изменения при адаптации к холоду. Успехи физиологических наук. 2003; 34 (2): 76-84

Arruda A.P., Ketzer L.A., Nigro M., Galina A., Carvalho D.P., de Meis L. Cold tolerance in hypothyroid rabbits: role of skeletal muscle mitochondria and sarcoplasmic reticulum Ca2+ ATPase isoform 1 heat production. Endocrinology. 2008; 149 (12): 6262-71.

Silva J.E. The Thermogenic Effect of thyroid hormone and its clinical Implications. Ann. Intern. Med. 2003; 139 (3): 205-13.

Clarke R.J., Catauro M., Rasmussen H.H., Apell H.J. Quantitative calculation of the role of the Na+, K+-ATPase in thermogenesis. Biochim. Biophys. Acta. 2013; 1827 (10): 1205-12.

De Meis., Arruda A.P., Carvalho D.P. Role of sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase in thermogenesis. Biosci. Rep. 2005; 25 (3-4): 181-90.

Bal N.C., Maurya S.K., Sopariwala D.H., Sahoo S.K., Gupta S.C., Shaikh S.A. et al. Sarcolipin is a newly identified regulator of muscle-based thermogenesis in mammals. Nat. Med. 2012; 18 (10): 1575-80.

Баженов Ю.И., Горбачева Л.Р., Ритов В.Б. Влияние адаптации к холоду на липидный обмен и транспортные функции мембран скелетных мышц белых крыс. Российский физиологический журнал имени Сеченова И.М. 1998; 84 (1-2): 96-102

Lin J., Wu H., Tarr P.T., Zhang C.Y., Wu Z., Boss O. et al. Transcriptional co-activator PGC-1a drives the formation of slow-twitch muscle fibres. Nature. 2002; 418 (6899): 797-801.

Rosqvist F., Iggman D., Kullberg J., Cedernaes J., Johansson H.E., Larsson A. et al. Overfeeding polyunsaturated and saturated fat causes distinct effects on liver and visceral fat accumulation in humans. Diabetes. 2014; 63: 2356-68.

Maes H.H., Neale M.C., Eaves L.J. Genetic and environmental factors in relative body weight and human adiposity. Behav. Genet. 1997; 27 (4): 325-51.

Levine J.A., Eberhardt N.L., Jensen M.D. Role of nonexercise activity thermogenesis in resistance to fat gain in humans. Science. 1999; 283: 212-4.

Guillot X., Tordi N., Mourot L., Demougeot C., Dugué B., Prati C. et al. Cryotherapy in inflammatory rheumatic diseases: a systematic review. Expert Rev. Clin. Immunol. 2014; 10 (2): 281-94.

Costello J.T., Baker P.R., Minett G.M., Bieuzen F., Stewart I.B., Bleakley C. Whole-body cryotherapy (extreme cold air exposure) for preventing and treating muscle soreness after exercise in adults. Cochrane Database Syst. Rev. 2015; 18 (9): CD010789.

Ключевые слова