Thermogenese

De Thermogenese is de productie van warmte in het lichaam, zoals het gebeurt tijdens thermoregulatie om de lichaamstemperatuur op peil te houden. Thermogenese vindt plaats in de spieren of in het bruine vetweefsel. Verminderde en verhoogde thermogenese kan ernstige gevolgen hebben voor het lichaam.

Wat is thermogenese?

Het menselijk lichaam is permanent in warmte-uitwisselingsprocessen met de omgeving. Deze processen worden thermoregulatie genoemd en zorgen ervoor dat de lichaamstemperatuur constant blijft. De constante lichaamstemperatuur biedt de lichaamsprocessen ideale werktemperaturen. Bij hoge en lage temperaturen kon het bloed bijvoorbeeld niet meer stromen en zouden de lichaamsweefsels afsterven door zuurstofgebrek.

Om bijvoorbeeld een constante lichaamstemperatuur te behouden, geldt dat hoe hoger de buitentemperatuur, hoe meer warmte deze afvoert. Evenzo produceert het warmte als het buiten koud is.

De warmteproductie van het lichaam staat bekend als thermogenese en vindt voornamelijk plaats in de context van metabolische processen. Warmte ontstaat bijvoorbeeld onvermijdelijk als bijproduct van energiemetabolisme, spieractiviteit en spijsvertering. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen spier-, 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. De warmteontwikkeling komt meestal overeen met spier- en biochemische thermogenese. De skeletspieren genereren warmte tijdens het werk, verhoogde spierspanning en rillingen.

De efficiëntie van de skeletspieren is zelden hoger dan 20 procent. De energie uit fysiek werk wordt dus grotendeels omgezet in warmte. Op deze manier wordt het lichaam warm als de warmte niet wordt afgegeven. Als je in een koude omgeving je spieren aanspant en daarmee je spierspanning verhoogt, genereer je warmte in je lichaam. Dit principe is cruciaal voor het beven van de thermoregulatie, die het organisme tot op zekere hoogte beschermt tegen afkoeling.

De zichtbare tremor van de spieren is kenmerkend voor een hoge spierspanning. Het beven wordt automatisch geïnitieerd door de hersenen in een koude omgeving om ondanks de kou de lichaamstemperatuur op peil te houden. De geactiveerde spieren trekken samen, waarbij agonistische en antagonistische spiergroepen gelijktijdig samentrekken. In het geval van fysiologische bewegingssequenties is een gelijktijdige activering van agonisten en antagonisten onder andere omstandigheden ondenkbaar.

De thermische output die wordt bereikt door te rillen, kan tussen de 320 en 400 watt liggen. Deze waarde komt overeen met ongeveer vijf keer de waarde van het warmteverbruik. Echt rillen is hard werken qua energie en dus maximaal twee uur te verdragen.

De biochemische thermogenese moet worden onderscheiden van deze spierwarmtevorming. In de rusttoestand genereren mensen een basale metabolische snelheid van lichaamswarmte als onderdeel van basale thermogenese. Wanneer de stofwisseling toeneemt, treedt thermogenese op. Daarom verbrandt het lichaam, wanneer het nodig is om de lichaamstemperatuur op peil te houden, extra vetzuren en genereert zo warmte 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 het bruine vetweefsel geïnitieerd door sterke koude prikkels.

Deze vorm van warmteproductie moet worden onderscheiden van postprandiale thermogenese, zoals die optreedt tijdens de vergisting. Energie wordt gebruikt om voedingsstoffen op te nemen, te splitsen, te transporteren en op te slaan. De basale metabolische snelheid van warmte wordt onmiddellijk na het eten verhoogd om de lichaamstemperatuur op peil te houden.

Alle soorten thermogenese zijn een belangrijk middel om zich aan te passen aan veranderende buitentemperaturen. Het beven en daarmee de spierthermogenese komt het snelst op gang na een temperatuurdaling. Biochemische processen hebben een langere omsteltijd nodig om zich aan te passen aan dalende temperaturen.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten en aandoeningen

Een verminderde thermogene activiteit kan zwaarlijvigheid bevorderen. Een verminderde basale stofwisseling duidt meestal op het energieverbruik van mensen met overgewicht. Deze lage omzet is grotendeels genetisch bepaald. Verminderde thermogenese door gebrek aan lichaamsbeweging is echter een even kritische parameter.

De basale stofwisseling van het menselijk lichaam hangt nauw samen met de spiermassa, ook wel vetvrije massa genoemd. Hoe meer spiermassa er in het lichaam is, hoe hoger het basale metabolisme van energie als gevolg van thermogenese, zelfs tijdens rustfasen. Het opbouwen van spiermassa helpt altijd om vet te verbranden.

Evenzo bevordert een gebrek aan lichaamsbeweging, zelfs tijdens rustperioden, een verminderde basale stofwisseling met een lage thermogenese. De mate waarin mensen met pathologische obesitas lijden aan verminderde warmteontwikkeling als gevolg van voedingsfactoren is nog niet definitief opgehelderd.

Koude thermogenese is nu ontdekt als een middel voor de gewichtsverliesindustrie. Naast het verhogen van de vetverbranding, kan gerichte blootstelling aan kou en de thermogenese die daardoor wordt opgewekt het immuunsysteem verbeteren, de hormoonspiegels verhogen, de bloedsuikerspiegel verlagen en de onbedwingbare trek verminderen. In dit kader is reeds geëxperimenteerd met koude douches, koude baden en zelfs ijsbaden. Thermogenese speelt ook een rol bij diëten. Verkeerde diëten kunnen bijvoorbeeld de thermogene activiteit verminderen.

Verstoringen van de thermogene processen kunnen ook worden gedetecteerd in de context van veel stofwisselingsstoornissen of schildklieraandoeningen. Er is bijvoorbeeld een verhoogde thermogenese in de context van hyperthyreoïdie. Naast een verhoging van de basale stofwisseling, veroorzaakt deze ziekte ook een verhoging van de lichaamstemperatuur. Zweten en overgevoeligheid voor warmte kenmerken het klinische beeld. Analoog hieraan is er een vermindering van de thermogenese bij hypothyreoïdie. De basale stofwisseling en de lichaamstemperatuur worden verlaagd. Gevoeligheid voor kou en een verslechterd vermogen om zich aan temperatuurschommelingen aan te passen, kunnen als begeleidende symptomen optreden bij patiënten met hypothyreoïdie.