Producción de calor en respuesta al frío

La termogénesis es un proceso vital para el mantenimiento de la temperatura corporal y el equilibrio energético en los mamíferos. La investigación sobre el BAT (tejido adiposo marrón) y sus vías de activación ofrece prometedoras perspectivas para el tratamiento y prevención de la obesidad y sus complicaciones metabólicas relacionadas.

La termogénesis es un proceso metabólico mediante el cual los mamíferos generan calor en respuesta a diversas condiciones. Este fenómeno es crucial para mantener la temperatura corporal en aproximadamente 36-37 °C y se puede activar mediante diferentes mecanismos. Un componente clave en la termogénesis es el tejido adiposo marrón (BAT), que juega un papel esencial en la termogénesis sin escalofríos, un proceso asociado a un elevado gasto energético (EE) y que está inversamente correlacionado con los índices de obesidad en adultos.

El BAT, compuesto por adipocitos marrones y beige, se activa principalmente a través del receptor β3-adrenérgico (β3-AR). Aunque las pruebas en humanos no son tan robustas como en roedores, se ha demostrado que este receptor es crucial en la termogénesis del BAT. La activación de esta vía no solo contribuye a la pérdida de peso, sino que también tiene efectos positivos en otras alteraciones metabólicas como la resistencia a la insulina, la esteatosis hepática y la hiperglucemia.

La termogénesis puede ser inducida por diversos factores, entre ellos la exposición al frío, la dieta y suplementos dietéticos termogénicos. En este contexto, la termogénesis puede dividirse en termogénesis con escalofríos, donde se produce calor a través de la contracción involuntaria del músculo esquelético, y termogénesis sin escalofríos, que implica la activación del metabolismo celular en el BAT y el músculo esquelético. Este proceso permite a los mamíferos controlar su temperatura corporal mediante la producción de calor a partir de la oxidación de ácidos grasos y otros sustratos energéticos.

La ecuación del balance energético (ES = EI - EO) es fundamental en la nutrición y el metabolismo, estableciendo que el cambio en el peso corporal resulta del desequilibrio entre la energía ingerida (EI) y la energía gastada (EO). La energía ingerida proviene de los alimentos y líquidos consumidos, mientras que el gasto energético incluye el calor perdido y el trabajo realizado por el organismo. La energía almacenada (ES) es la tasa de cambio en las reservas de macronutrientes del cuerpo.

El gasto energético se divide en varias componentes: la termogénesis obligatoria vinculada al metabolismo basal, la termogénesis postprandial, la termogénesis inducida por la actividad física y la termogénesis adaptativa, que se activa en respuesta a una temperatura ambiental baja. La termogénesis obligatoria está relacionada con el metabolismo celular y el funcionamiento de los órganos, mientras que la termogénesis postprandial es el efecto térmico de los alimentos. La actividad física contribuye de manera significativa al gasto energético variable.

Los adipocitos marrones del BAT son particularmente efectivos en la producción de calor debido a su alto contenido en mitocondrias, que facilitan la oxidación de ácidos grasos y la generación de calor. Este proceso está controlado por el nivel de acoplamiento entre las reacciones químicas exergónicas y endergónicas y las actividades de las ATPasas, que hidrolizan el ATP, la principal molécula de almacenamiento y utilización de energía.