Termogênese

Os mecanismos de produção de calor podem ser divididos de duas maneiras: termogênese obrigatória (ou metabólica) e termogênese facultativa (ou induzida).

Termogênese obrigatória – BMR (Basal metabolic rate, taxa de metabolismo basal) – está associada à ineficiência termodinâmica intrínseca mitocondrial (organela intracelular responsável por nossa “usina hidrelétrica” dentro da célula), derivada da presença de proteínas desacopladoras (UCPs, uncoupling proteins) que acabam estimulando a liberação energética das células de nosso corpo.

De acordo com a teoria quimiosmótica, prótons são bombeados para fora da matriz mitocondrial e a partir disso criam um potencial eletroquímico que armazena, temporariamente, a energia proveniente de uma etapa anterior, o ciclo de Krebs ou ciclo do acido cítrico. A membrana mitocondrial interna é de certa maneira impermeável a estes prótons e para que estes íons retornem a matriz mitocondrial, ou seja, caminhem a favor do gradiente de concentração e elétrico, fazem-no, majoritariamente, por meio de uma enzima denominada ATP-sintetase. A partir dessa passagem de prótons por essa enzima, observa-se a produção de moléculas de ATP e com isso conclui-se que a oxidação de substratos energéticos é acoplada a síntese de ATP.

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No entanto há ainda um “vazamento” de prótons para o interior da mitocôndria sem que ocorra a participação da enzima supracitada e dessa forma a energia armazenada é utilizada na produção de calor. Investigando-se a origem deste fato, chegou-se a uma classe de proteínas que permitem esse tipo de passagem de prótons pela membrana interna da mitocôndria. São as UCPs e dentro dessa classe há UCP -1 UCP-2, UCP-3 e UCP-4.  Cada uma dessas proteínas tem sua expressão em diferentes tecidos, por exemplo, UCP-1 é expressa somente no tecido adiposo marrom. Para o funcionamento dessas proteínas, no entanto, faz-se imprescindível a participação dos ácidos graxos. Sem eles o desacoplamento não ocorre. São importantes, pois se acredita que sejam eles os grandes responsáveis pela passagem dos prótons para o a matriz mitocondrial através de um mecanismo de “flip-flop” e assim as UCPs seria o de acelerar esse processo aumentando  esse fluxo de prótons.

Termogênese facultativa – Corresponde ao calor extra produzido além da termogênese obrigatória, em demanda a maior atividade metabólica em alguns tecidos, como músculo esquelético e Tecido adiposo marrom. Pode ser desencadeada pela exposição ao frio ou pela dieta hipercalórica. É subdividida ainda em dois tipos:

  • Shivering há o tremor dos músculos resultante da contração das miofibrilas, no entanto não há a realização de trabalho
  • Non-shivering, relacionada à adaptação a situações de exposição prolongada ao frio. Aqui há ativação de proteínas desacopladoras  (UCP)

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Esquema deia termogênica facultativa estimulada pelo frio

É notável considerar que essa ineficiência termodinâmica mitocondrial  tem importantes propósitos biológicos, como a manutenção de uma temperatura constante em animais homeotérmicos.  A conseqüência disso é o melhor funcionamento das enzimas desses organismos e também a promoção de uma maior capacidade adaptativa a alterações do meio ambiente.

Autor: João Pedro


[i] Referências: Arq Bras Endocrinol Metab, vol. 44, número 4, Agosto, 2000, Hormônios tireóideos, UCPs e Termogênese, Antonio C. Bianco

Lutaif NA, Gontijo JAR. Contribuição Renal para a Termoregulação: Termogênese e a Doença Renal. J. Bras. Nefrol.. 2009;31(1):62-69

http://people.duke.edu/~sc9/research.html

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Um comentário sobre “Termogênese

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