Jak sprawić by zima była mniej dotkliwa?

Być może pierwsze co przychodzi na myśl jako odpowiedź na tytułowe pytanie to gruby koc, gorąca kawa z masłem (kuloodporna oczywiście) i maraton z Wiedźminem na Netflixie. Być może przyszedł na myśl także kominek lub jego bardzie futurystyczna wersja — karor… faler… grzejnik elektryczny. Porzućmy jednak fantazje i zastanówmy się jak skorzystać z wbudowanych w nasze ciała pieców, by zima była mniej zimna. Subiektywnie, oczywiście.

Termogeneza

Ciało ludzie posiada kilka różnych mechanizmów służących generowaniu ciepła. Nazywa się je termogenezą. Mechanizmy te można podzielić na trzy kategorie: termogeneza poposiłkowa (ang. diet-induced thermogenesis, DIT), termogeneza drżeniowa (ang. shivering thermogenesis) oraz bezdrżeniowa (ang. non-shivering thermogenesis).

Termogeneza poposiłkowa

Po posiłku następuje naturalne wydzielanie ciepła w wyniku wielu procesów chemicznych. Dodatkowo posiłek pobudza komórki brązowej tkanki tłuszczowej do produkcji ciepła, ale o niej więcej napiszę w ramach termogenezy bezdrżeniowej. Mechanizm DIT nie jest jeszcze do końca poznany. Wiemy jednak, że ilość ciepła wydzielonego po posiłku zależy od składu pożywienia:

  • 5-15% kalorii pochodzących z węglowodanów i tłuszczy jest zamieniana na ciepło,
  • 20-30% kalorii pochodzących z białek jest emitowana w postaci ciepła.

Dodatkowo badania [1] przeprowadzone przez naukowców z Oxford Brookes University i Brenner Centre for Molecular Medicine wskazują, że dodanie do posiłku chilli oraz średniej długości kwasy tłuszczowe (MCT) mogą zwiększyć DIT nawet o ponad 50%. To z kolei może wspomagać utratę masy i wspomagać jej utrzymanie bez efektów jojo.

Mówiąc prostym językiem, okazjonalny stek przy kuloodpornej kawie ze szczyptą chilli da Ci więcej ciepła niż serniczek lub szarlotka z cynamonem i imbirem. Poniekąd smutne to…

Termogeneza drżeniowa

Drżenie jest jedną z odpowiedzi organizmu człowieka i stałocieplnych zwierząt na zimno. Gdy temperatura ciała odpowiednio się obniży, uruchamiany jest odruch drżenia polegający na mimowolnych, szybkich i nieskoordynowanych skurczach włókien mięśniowych. Taka praca mechaniczna (podobnie jak podczas ćwiczeń fizycznych) jest zamieniana na ciepło.

Ciężko jednak pić ulubioną kawę gdy wylewa się z powodu drżenia rąk. Skupmy się zatem na bezdrżeniowej termogenezie.

Termogeneza bezdrżeniowa

To dużo bardziej interesujący proces. Ciepło jest wydzielane w ramach tego mechanizmu przez mitochondria brunatnej tkanki tłuszczowej (ang. brown adipose tissue, BAT). Zapewne wiesz o białej tkance tłuszczowej (ang. white adipose tissue, WAT). To ta, której komórki zbierają tłuszcz, którego „wszyscy” chcą się pozbyć różnymi dietami, ćwiczeniami i magicznymi pigułkami. W odróżnieniu od WAT, brązowa tkanka tłuszczowa specjalizuje się w generowaniu ciepła. Swoją barwę zawdzięcza dużej ilości mitochondriów, które są wyposażone w dużo większą ilość białek zwanych rozsprzęgaczami protonów (ang. uncoupling protein, UCP1 lub po prostu termogenina). Białko te umożliwia mitochondriom produkcję ciepła zamiast ATP.

Do niedawna uważano, że brązowa tkanka tłuszczowa jest tylko u niemowląt i zanika w miarę wzrostu człowieka. To jednak okazało się fałszywym twierdzeniem, ponieważ jest ona obecna także u dorosłych osób. Co więcej regularna ekspozycja na zimno (np zimne prysznice czy morsowanie) reaktywuje większe obszary BAT. To z kolei prowadzi do wielu benefitów, z których najważniejszy jest pod kątem tematu niniejszego artykułu zmniejszenie subiektywnej wrażliwości na zimno. Innymi słowy możemy przykręcić trochę kaloryfery i zaoszczędzić na ogrzewaniu (a zaoszczędzone pieniądze wydać na sernik).

Oczywiście ekspozycja na zimno wykonywana w sposób nierozsądny może skończyć się odmrożeniami, hipotermią czy nawet zgonem. Aby tego uniknąć, stopniowo przyzwyczajaj się do zimna. Zacznij od wskazówek, które zawarłem w artykule na temat zimnego prysznica.

Dodatkowe benefity

Jakby subiektywne odczucie zimna było za małym argumentem by przekonać Cię do zimnego prysznica, dodam, że aktywacja brązowej tkanki tłuszczowej ekspozycją na zimno usprawnia homeostazę glukozy i wrażliwość na insulinę, zatem może być pomocne przy regulacji masy i odpowiedzi insulinowej ustroju.

Aktywacja BAT może mieć także pozytywny wpływ na jakość kości i ich gęstość. Ponadto ekspozycja na zimno zwiększa ilość iryzyny krążącej w ustroju, która z kolei jest prekursorem zmiany komórek białej tkanki tłuszczowej w komórki BAT. Innymi słowy zimno sprawia, że mamy jeszcze więcej komórek zamieniających niechciany tłuszcz w ciepło. Ponadto iryzyna wpływa także pozytywnie na jakość kości i bierze udział w budowie beztłuszczowej masy mięśniowej.

Aktywacja brązowej tkanki tłuszczowej ekspozycją na zimno zwiększa poziom adiponektyny we krwi. Jest to hormon, który wpływa na metabolizm glukozy i kwasów tłuszczowych w wątrobie i mięśniach, a przez to wykazuje działanie przeciwzapalne, przeciwmiażdżycowe i zwiększające insulinowrażliwość.

Aktywacja BAT ekspozycją na zimno może być także istotnym sposobem na zwiększenie długowieczności. Naukowcy podejrzewają tu związek ze zwiększonymi poziomami iryzyny, adiponektyny oraz zwiększoną produkcja białka FGF21 czy wzmożeniem aktywności sirtuiny SIRT1, która odpowiada za zmniejszenie stresu oksydacyjnego, brązowienie białej tkanki tłuszczowej, zwiększenie termogenezy i aktywności komórek BAT oraz zwiększenie wrażliwości na insuline.

Temat bardzo ciekawy, ale zanim całkiem zaatakuję Cię naukowym bełkotem, pozwól, że przerwę w tym miejscu ten artykuł. Masz jakieś pytania? Śmiało pisz do mnie lub w komentarzach.

Źródła:

Chondronikola, Maria; Volpi, Elena; Børsheim, Elisabet; Porter, Craig; Annamalai, Palam; Enerbäck, Sven; Lidell, Martin E.; Saraf, Manish K.; Labbe, Sebastien M. (2014-07-23). „Brown Adipose Tissue Improves Whole Body Glucose Homeostasis and Insulin Sensitivity in Humans”Diabetes63 (12): 4089–99. doi:10.2337/db14-0746. ISSN: 0012-1797. PMC: 4238005. PMID: 25056438.

Devlin, Maureen J. (2015-02-01). „The „Skinny” on brown fat, obesity, and bone” (PDF). American Journal of Physical Anthropology156: 98–115. doi:10.1002/ajpa.22661. ISSN: 1096-8644. PMID: 25388370.

Devlin, Maureen J. (2015-02-01). „The „Skinny” on brown fat, obesity, and bone” (PDF). American Journal of Physical Anthropology156: 98–115. doi: 10.1002/ajpa.22661. ISSN: 1096-8644. PMID: 25388370.

Lee, P.; Brychta, R.J.; Collins, M.T.; Linderman, J.; Smith, S.; Herscovitch, P.; Millo, C.; Chen, K.Y.; Celi, F.S. (2013-04-01). „Cold-activated brown adipose tissue is an independent predictor of higher bone mineral density in women”Osteoporosis International24 (4): 1513–1518. doi: 10.1007/s00198-012-2110-y. ISSN0937-941X. PMC5572572. PMID22890364.

Lee, P.; Brychta, R.J.; Collins, M.T.; Linderman, J.; Smith, S.; Herscovitch, P.; Millo, C.; Chen, K.Y.; Celi, F.S. (2013-04-01). „Cold-activated brown adipose tissue is an independent predictor of higher bone mineral density in women”Osteoporosis International24 (4): 1513–1518. doi:10.1007/s00198-012-2110-y. ISSN: 0937-941X. PMC: 5572572. PMID: 22890364.

Colaianni, Graziana; Cuscito, Concetta; Mongelli, Teresa; Pignataro, Paolo; Buccoliero, Cinzia; Liu, Peng; Lu, Ping; Sartini, Loris; Di Comite, Mariasevera (2015-09-29). „The myokine irisin increases cortical bone mass”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America112 (39): 12157–12162. doi:10.1073/pnas.1516622112. ISSN1091-6490. PMC4593131. PMID26374841.

Harmon, Katherine. „Newly Discovered Hormone Boosts Effects of Exercise, Could Help Fend Off Diabetes”. Retrieved 2016-09-02.

Lee, Paul; Linderman, Joyce D.; Smith, Sheila; Brychta, Robert J.; Wang, Juan; Idelson, Christopher; Perron, Rachel M.; Werner, Charlotte D.; Phan, Giao Q. (2014-02-04). „Irisin and FGF21 are cold-induced endocrine activators of brown fat function in humans”. Cell Metabolism19 (2): 302–309. doi:10.1016/j.cmet.2013.12.017. ISSN1932-7420. PMID24506871.

Camporez, João Paulo G.; Jornayvaz, François R.; Petersen, Max C.; Pesta, Dominik; Guigni, Blas A.; Serr, Julie; Zhang, Dongyan; Kahn, Mario; Samuel, Varman T. (2013-09-01). „Cellular mechanisms by which FGF21 improves insulin sensitivity in male mice”Endocrinology154 (9): 3099–3109. doi:10.1210/en.2013-1191. ISSN1945-7170. PMC3749479. PMID23766126.

Gerhart-Hines, Zachary; Dominy, John E.; Blättler, Sharon M.; Jedrychowski, Mark P.; Banks, Alexander S.; Lim, Ji-Hong; Chim, Helen; Gygi, Steven P.; Puigserver, Pere (2011-12-23). „The cAMP/PKA pathway rapidly activates SIRT1 to promote fatty acid oxidation independently of changes in NAD+”Molecular Cell44 (6): 851–863. doi:10.1016/j.molcel.2011.12.005. ISSN1097-2765. PMC3331675. PMID22195961.

Kilic, Ulkan; Gok, Ozlem; Erenberk, Ufuk; Dundaroz, Mehmet Rusen; Torun, Emel; Kucukardali, Yasar; Elibol-Can, Birsen; Uysal, Omer; Dundar, Tolga (2015-01-01). „A remarkable age-related increase in SIRT1 protein expression against oxidative stress in elderly: SIRT1 gene variants and longevity in human”PLOS ONE10 (3): e0117954. doi:10.1371/journal.pone.0117954. ISSN1932-6203. PMC4365019. PMID25785999.

Schenk, Simon; McCurdy, Carrie E.; Philp, Andrew; Chen, Mark Z.; Holliday, Michael J.; Bandyopadhyay, Gautum K.; Osborn, Olivia; Baar, Keith; Olefsky, Jerrold M. (2011-11-01). „Sirt1 enhances skeletal muscle insulin sensitivity in mice during caloric restriction”The Journal of Clinical Investigation121 (11): 4281–4288. doi:10.1172/JCI58554. ISSN1558-8238. PMC3204844. PMID21985785.

Qiang, Li; Wang, Liheng; Kon, Ning; Zhao, Wenhui; Lee, Sangkyu; Zhang, Yiying; Rosenbaum, Michael; Zhao, Yingming; Gu, Wei (2012-08-03). „Brown remodeling of white adipose tissue by SirT1-dependent deacetylation of Pparγ”Cell150 (3): 620–632. doi:10.1016/j.cell.2012.06.027. ISSN1097-4172. PMC3413172. PMID22863012.

Boutant, Marie; Joffraud, Magali; Kulkarni, Sameer S.; García-Casarrubios, Ester; García-Roves, Pablo M.; Ratajczak, Joanna; Fernández-Marcos, Pablo J.; Valverde, Angela M.; Serrano, Manuel (2015-02-01). „SIRT1 enhances glucose tolerance by potentiating brown adipose tissue function”Molecular Metabolism4 (2): 118–131. doi:10.1016/j.molmet.2014.12.008. ISSN2212-8778. PMC4314542. PMID25685699.

Przypisy:
  1. Clegg, M. E.; Golsorkhi, M.; Henry, C. J. (2012). „Combined medium-chain triglyceride and chilli feeding increases diet-induced thermogenesis in normal-weight humans”. European Journal of Nutrition. 52 (6): 1579–1585. doi:10.1007/s00394-012-0463-9. PMID 23179202.[]

Dodaj komentarz