V tej objavi na blogu bomo raziskali fiziološki mehanizem, s katerim novorojenčki uporabljajo rjavo maščobno tkivo za vzdrževanje telesne temperature, ter njegov medicinski potencial.
Ko odrasli čutijo mraz, ustvarjajo toploto z dejanji, kot je drgetanje, da ohranijo telesno temperaturo. To je naraven odziv telesa. Ko zunanja temperatura pade, živčni sistem skrči mišice, da povzroči drgetanje, ki ustvarja toploto za vzdrževanje telesne temperature. Mitohondriji, ki so gradniki celic, igrajo pomembno vlogo v tem procesu. Mitohondriji pretvarjajo glukozo, pridobljeno iz hrane, v adenozin trifosfat (ATP) in jo shranjujejo. Ko telesna temperatura pade, se ATP razgradi zaradi drgetanja mišic, kar ustvarja toploto.
Vendar pa novorojenčki nimajo tako razvitih mišic kot odrasli, zato se ne morejo dovolj treseti, da bi vzdrževali telesno temperaturo. Namesto tega novorojenčki vzdržujejo telesno temperaturo z rjavim maščobnim tkivom, ki je razporejeno okoli hrbtenice in ledvic. Za razliko od drugega maščobnega tkiva ima rjavo maščobno tkivo odlično sposobnost ustvarjanja toplote. To je zato, ker so rjavi adipociti sestavljeni iz kapljic olja, ki vsebujejo maščobne kisline in veliko količino mitohondrijev.
Mitohondrije v normalnih celicah sestavljajo matrica, notranja membrana, zunanja membrana in prostor med notranjo in zunanjo membrano. Mitohondrije v rjavih maščobnih celicah imajo enako strukturo, vendar se razlikujejo po tem, da specifična beljakovina v notranji membrani igra vlogo pri proizvodnji toplote. Postopek, s katerim ta beljakovina pomaga novorojenčkom vzdrževati telesno temperaturo, je naslednji.
Ko se telesna temperatura novorojenčka zniža, se iz hipotalamusa v možganih pošlje signal, ki povzroči izločanje noradrenalina iz simpatičnih živčnih končičev. To stimulira receptorje β v celičnih membranah rjavih maščobnih celic, zaradi česar se maščobne kisline, prisotne v rjavih maščobnih celicah, prenesejo skozi zunanjo in notranjo membrano mitohondrijev v matriks. Elektroni, ki nastanejo pri razgradnji maščobnih kislin, se nato s koencimi prenesejo na membransko vezane beljakovine v notranji membrani. Te membransko vezane beljakovine delujejo kot kanali, ki prenašajo vodikove ione (H+), ki so že prisotni v matriksu, v medmembranski prostor.
Ko se vodikovi ioni premaknejo iz matriksa v medmembranski prostor, se ustvari koncentracijski gradient vodikovih ionov med medmembranskim prostorom in matriksom. Ta koncentracija ustvarja energijo, imenovano gibljivost protonov, in ta sila povzroči, da se vodikovi ioni vrnejo v substrat, kjer je njihova koncentracija nižja. Ker pa je notranja membrana neprepustna za protone, kot so vodikovi ioni, morajo ti preiti skozi specifične beljakovinske kanale v notranji membrani na enak način kot pri premikanju v medmembranski prostor.
Pomembno je, da vodikovi ioni prehajajo skozi beljakovinski kanal, imenovan "termogenin", ki ga najdemo le v mitohondrijih rjavih maščobnih celic. V mitohondrijih normalnih celic vodikovi ioni prehajajo skozi ATP sintazo, ko se vrnejo v substrat, in protonska gonilna sila se uporabi za sintezo ATP. Nasprotno pa v rjavih maščobnih celicah termogenin ne uporablja protonske gonilne sile za sintezo ATP. Zato se vodikovi ioni s transportom protonov pospešijo in trčijo v vodo v substratu, pri čemer nastaja toplota.
S tem procesom lahko novorojenčki vzdržujejo telesno temperaturo na drugačen način kot odrasli. Zahvaljujoč edinstvenemu mehanizmu za proizvodnjo toplote rjavih maščobnih celic lahko novorojenčki vzdržujejo relativno stabilno telesno temperaturo, tudi ko se zunanje okolje spremeni, kar igra zelo pomembno vlogo pri njihovem preživetju. Ta mehanizem uravnavanja telesne temperature ni opažen le pri novorojenčkih, temveč tudi pri živalih, ki hibernirajo. Te živali uporabljajo rjavo maščobno tkivo za proizvodnjo toplote, potrebne za preživetje, da ohranijo telesno temperaturo pozimi.
Funkcija rjavega maščobnega tkiva ne uravnava le telesne temperature, temveč ima tudi pomemben vpliv na presnovo energije v telesu. Nedavne študije so pokazale, da lahko rjavo maščobno tkivo prispeva k preprečevanju presnovnih bolezni, kot sta debelost in sladkorna bolezen. To je zato, ker rjavo maščobno tkivo učinkovito porablja maščobo pri procesu ustvarjanja toplote. Zato lahko aktivacija rjavega maščobnega tkiva pozitivno vpliva na nadzor telesne teže in presnovno zdravje, predlagana pa je bila tudi možnost razvoja novih zdravljenj, ki bi to uporabljala.
Skratka, mehanizem vzdrževanja telesne temperature pri novorojenčkih se doseže z edinstvenim procesom proizvodnje toplote v rjavem maščobnem tkivu. Ta proces igra bistveno vlogo pri preživetju novorojenčkov in pomembno vpliva na presnovo energije v telesu. Pričakuje se, da bodo nadaljnje raziskave funkcij in vlog rjavega maščobnega tkiva vodile do različnih medicinskih aplikacij.
