V tomto blogovém příspěvku se budeme zabývat fyziologickým mechanismem, kterým novorozenci využívají hnědou tukovou tkáň k udržení tělesné teploty, a také jejím léčebným potenciálem.
Když je dospělým zima, vytvářejí teplo aktivitami, jako je třes, aby si udrželi tělesnou teplotu. To je přirozená reakce těla. Když klesne vnější teplota, nervový systém stahuje svaly, aby vyvolal třes, který vytváří teplo pro udržení tělesné teploty. Mitochondrie, které jsou stavebními kameny buněk, hrají v tomto procesu důležitou roli. Mitochondrie přeměňují glukózu získanou z potravy na adenosintrifosfát (ATP) a ukládají ji. Když klesne tělesná teplota, ATP se třesem svalů rozkládá a vytváří teplo.
Novorozenci však nemají tak vyvinuté svaly jako dospělí, takže se nemohou dostatečně třást, aby si udrželi tělesnou teplotu. Místo toho si novorozenci udržují tělesnou teplotu pomocí hnědé tukové tkáně rozmístěné kolem páteře a ledvin. Na rozdíl od jiných tukových tkání má hnědá tuková tkáň vynikající schopnost vytvářet teplo. Je to proto, že hnědé adipocyty se skládají z olejových kapiček obsahujících mastné kyseliny a velké množství mitochondrií.
Mitochondrie v normálních buňkách se skládají z matrix, vnitřní membrány, vnější membrány a prostoru mezi vnitřní a vnější membránou. Mitochondrie v hnědých tukových buňkách mají stejnou strukturu, ale liší se v tom, že specifický protein ve vnitřní membráně hraje roli v tvorbě tepla. Proces, kterým tento protein pomáhá novorozencům udržovat si tělesnou teplotu, je následující.
Když tělesná teplota novorozence klesne, z hypotalamu v mozku se vyšle signál, který způsobí vylučování noradrenalinu ze sympatických nervových zakončení. To stimuluje β receptory v buněčných membránách hnědých tukových buněk, což způsobuje transport mastných kyselin přítomných v hnědých tukových buňkách přes vnější a vnitřní membrány mitochondrií do matrix. Elektrony generované rozkladem mastných kyselin jsou pak koenzymy přenášeny na membránově vázané proteiny ve vnitřní membráně. Tyto membránově vázané proteiny fungují jako kanály, které transportují vodíkové ionty (H+) již přítomné v matrix do mezimembránového prostoru.
Když se vodíkové ionty pohybují z matrix do mezimembránového prostoru, vzniká koncentrační gradient vodíkových iontů mezi mezimembránovým prostorem a matrix. Tento koncentrační rozdíl vytváří energii zvanou motilita protonu a tato síla způsobuje, že se vodíkové ionty vracejí do substrátu, kde je jejich koncentrace nižší. Protože je však vnitřní membrána pro protony, jako jsou vodíkové ionty, nepropustná, musí procházet specifickými proteinovými kanály ve vnitřní membráně stejným způsobem jako při pohybu do mezimembránového prostoru.
Důležité je, že vodíkové ionty procházejí proteinovým kanálem zvaným „termogenin“, který se nachází pouze v mitochondriích hnědých tukových buněk. V mitochondriích normálních buněk procházejí vodíkové ionty při návratu do substrátu ATP syntázou a proton-motivní síla se využívá k syntéze ATP. Naproti tomu v hnědých tukových buňkách termogenin proton-motivní sílu k syntéze ATP nevyužívá. Vodíkové ionty jsou proto urychlovány protonovým transportem a srážejí se s vodou v substrátu, čímž vzniká teplo.
Díky tomuto procesu si novorozenci dokáží udržovat tělesnou teplotu jiným způsobem než dospělí. Díky unikátnímu mechanismu tvorby tepla hnědými tukovými buňkami si novorozenci dokáží udržet relativně stabilní tělesnou teplotu i při změně vnějšího prostředí, což hraje velmi důležitou roli v jejich přežití. Tento mechanismus regulace tělesné teploty se nepozoruje pouze u novorozenců, ale i u zvířat, která hibernují. Tato zvířata využívají hnědou tukovou tkáň k produkci tepla nezbytného pro přežití, aby si udržela tělesnou teplotu během zimy.
Funkce hnědé tukové tkáně nejen reguluje tělesnou teplotu, ale má také důležitý vliv na energetický metabolismus v těle. Nedávné studie ukázaly, že hnědá tuková tkáň má potenciál přispívat k prevenci metabolických onemocnění, jako je obezita a cukrovka. Je to proto, že hnědá tuková tkáň efektivně spotřebovává tuk při procesu tvorby tepla. Aktivace hnědé tukové tkáně proto může mít pozitivní vliv na kontrolu hmotnosti a metabolické zdraví a byla navržena možnost vývoje nových léčebných postupů využívajících tento fakt.
Závěrem lze říci, že mechanismus udržování tělesné teploty u novorozenců je dosažen prostřednictvím unikátního procesu tvorby tepla hnědou tukovou tkání. Tento proces hraje zásadní roli v přežití novorozenců a má důležitý vliv na energetický metabolismus v těle. Očekává se, že další výzkum funkcí a rolí hnědé tukové tkáně povede k různým lékařským aplikacím.
