Закаливание, тумо и прочая морозоустойчивость

[vladimirfo]

Термогенез. Бурый жир, гипоксия, Тринчер

Может ли «моржа» чему-то научить туко-туко?

Maximal thermogenic capacity and non-shivering thermogenesis in the South American subterranean rodent Ctenomys talarum

Эти грызуны значительную часть своей жизни проводят в гипоксичном (мало О2) и гиперкапничном состоянии (много СО2). Этот фактор говорит о том, что их максимальная скорость метаболизма (maximum metabolic rate, MMR) будет примерно одинаковой для холода и физической нагрузки. И что их базовая скорость метаболизма (basal metabolic rate, BMR) будет ниже, чем у наземных собратьев.

И мы знаем про non-shivering thermogenesis (NST). Выработку тепла с помощью сжигания жировых в митохондриях жировой ткани и рассеивания полученной энергии в виде тепла. Традиционно этот способ выработки энергии считается более эффективным, чем согрев за счет мышечных сокращений (shivering thermogenesis, ST).

Исследование направлено на изменения MMR во время акклиматизации холоду. Животных разбили на 2 группы, одна группа жила при температуре 25˚С, вторая при 15˚С – такая разница может быть вполне естественной для этих животных. Объем бурого жира у групп не различался.


При акклиматизации холоду максимальная скорость метаболизма снизилась, при этом NST не увеличился в процентном выражении.



Вначале, как видите, уже стало интересно. У группы «моржей» было больше бурого межлопаточного жира, термогенина (UCP1) было больше; повышенная активность COXII логична, так как это маркер дыхательных способностей митохондрий бурого жира.



Затем у части туко-туко удалили межлопаточной бурый жир. +IBAT – с ним, -IBAT без межлопаточного бурого жира, SHAM – контрольная группа, оперировали, но не удаляли бурый жир.
Мы видим, что BMR не различается во всех группах. Что NST упал вместе с удалением бурого жира, что логично. Но максимальный уровень метаболизма (поглощения кислорода) снизился при удалении бурого жира всего на 10%.



После процедуры закаливания температура тела грызунов без бурого жира заметно снизилась, но после укола норэпинефрина все выравнялось почти что.
Что интересного, если резюмировать:

— non-shivering thermogenesis не увеличился после акклиматизации холоду; разница температур была в рамках естественных температурных перепадов вида, возможно, это не было закаливанием для туко-туко, поэтому для NST не увеличилась; экспериментаторы пишут о том, что вид живет в основном в норах, и не обладает большой вариабельностью термогенеза;

— потребление кислорода росло, чтобы компенсировать потерю тепла, maximum metabolic rate не менялся; животные обитают в гипоксичных туннелях, потому естественно ограничены в увеличении скорости метаболизма, чтобы не лишить свои органы кислорода; по этой же причине мог не расти NST;

— удаление iBAT усугубляло температурный дисбаланс; и основным способом согрева становились мышечные сокращения (на которые также не влияла акклиматизация к холоду), хотя много кто говорил, что это неэффективный способ получения тепла.

— акклиматизация не влияла на MMR, BMR и способность к термогенезу, уровень UCP1 не зависел от акклиматизации, уровень COXII был значительно выше у акклиматизированных; по всему получается, что согрев в виде мышечных сокращений был основным способом согрева у этих грызунов;

— при физиологических ограничениях на потребление кислорода (живут в туннелях) non-shivering thermogenesis мог «упереться в потолок» этих самых встроенных физиологических утверждений;

— дополнительных рост COXII (говорящий о потребление кислорода) был в разы больше выраженности BAT, что может говорить о других метаболических механизмах поддержания температуры.

Предположение Тринчера-Минвалеева
Это самая известная альтернативная версия представлениям о согреве за счет бурого жира.

Давайте посмотрим на перевод заметки «О воде и теплокровности. Вода все еще остается тайной жизни» Тринчера.

Сложно не согласиться со второй частью, будучи поклонником теорий Гилберта Линга. Заметка начинается с «байки» по то, как немцы собирались после Великой войны (1-я Мировая) собирать золото намываем его в море. Все верно, золото растворяется в воде, но примерно в 10-8 степени. Ничего против научных баек не имею, но странные утверждения в самом начале без ссылок/сносок в самом начале выглядят как знак предостережения.

Схема термогенеза Тринчера выглядит следующим образом:



В виду особенностей поддержания гомеостаза pH (7,4-7,8) внешняя гипоксия проводит к повышению утилизации кислорода в тканях, а гипервентиляция приводит к церебральной гипоксии.

Из первой части Тринчер делает вывод о том, что гипоксия повышает термогенез. Аргументирует он это фразой «хорошо известный научный факт». ЭТО ЛОЖЬ.

Гипоксия снижает термогенез. Или еще. И еще. Четыре. По словам hypoxia thermogenesis вы найдете ряд статей о с доказательствами (замерами) того как гипоксия снижает термогенез.

«Было невозможно продемонстрировать, что содержание жира в легких повышается после внутривенной инъекции цитрированного хилуса, полученного после кормления жиром. Поэтому предположение, что легкие способствуют конверсии жиров больше не находит поддержки,» — написали нам исследователи аж 1930 году.

Жировые кислоты переносятся по организму по кровеносной системе, что не секрет. И их метаболизма происходит в митохондриях во время бета-окисления. В легких тоже есть митохондрии. Только зачем транспортировать жиры в легкие, когда их можно сжечь прямо в адипоцитах с выделением тепла.

В общем дыры предположения Тринчера:

• он не рассматривает термогенез в митохондриях (а только мускульный);
• он заявлял, что гипоксия приводит к термогенезу (сейчас довольно много научных данных, подтверждающих обратное);
• роль легких в метаболизме жиров требует доказательств (пока научный мир тоже сошелся на обратном, что у легких нет эксклюзивной роли в метаболизме жиров, хотя жирные кислоты в легких могут оказываться точно также как в любых других органах);
• нет нормально описанных молекулярных механизмов, описывающих весь подобный путь термогенеза; не широкими мазками, а вменяемой стройной моделью, на основе которой можно будет составлять эксперименты;
• пранаямы приводят к гипервентиляции, последующее повышение pH способствует церебральной гипоксии (снижения кислорода в мозгу) – все это способствует адаптации к внешней гипоксии (внешнему недостатку кислорода) в том числе акклиматизации на высокогорье, что показано на Виме Хофе.

Подводя итог под всем сказанным, предположение Тринчера сложно назвать даже гипотезой в том виде, что я видел. Это идея, не подкрепленная научными фактами. Идея тоже может быть полезна в качестве части познавательного процесса.

Туко-туко учит нас тому, что о мышечном сокращении забывать не надо. И что кислород может играть важную роль в поддержании метаболизма на холоде даже без межлегочного бурого жира.

[NAFL]

vladimirfo, с предположениями Минвалеева о том, что на холоде в воздухе меньше кислорода, есть траблы. Искал как то цифры, так вот самое большое количество кислорода на м^3 в Московском регионе зимой, а не летом, когда зеленые листочки.

На днях было интересное наблюдение. Мотался на велосипеде под дождем. Дождь был слабый, так что промокли только ляшки и кроссовки. По возвращению домой еще около двух часов ступни и область квадрицепсов были очень горячие. Одной из рабочих гипотез может быть о том, что митохондрии мышц могут непосредственно генерить тепло. Возможно нужен процесс который запускает повышенный транспорт кислорода через мембраны миоцитов и дрожь или мышечная работа могут запустить его.

[vladimirfo]

NAFL, мне кажется, что Хоф со своим нативным пониманием, "все из мозга" ближе всего к правде)
Общепринятая теория про холодный стресс, гипоталамус, щитовидку и бурый жир хотя бы внутренне непротиворечива и энергоэффективна (хотя многие пытаются подсчетами показать другое).

Наука тоже пытается продумывать альтернативные пути термогенеза. При этом они пока рушатся.
https://www.nature.com/nm/journal/va...l/nm.4316.html - как яркий недавний пример. Не уверен, что "дойдут руки" расписать.

И нам всем везет с тем, что мы живем во время, когда известного моржа как Хоф тестируют))
https://www.wimhofmethod.com/uploads...22-Wim-Hof.pdf - вот как яркий пример (для англоязычных).

[NAFL]

vladimirfo, полез копаться, учебник биохимии со мной согласен)) То что психика может инициировать выброс тироксина я ни сколько не сомневался))

Калоригенное действие тиреоидных гормонов
Механизм процессов, лежащих в основе увеличения основного обмена и сопровождающего его повышения теплообразования, стимулируемых тиреоидными гормонами, является предметом исследования в течение многих лет. При добавлении к митохондриям in vitro тироксина в концентрации 10^ 4—10~3М наблюдается разобщение окислительного фосфорилирования ряда субстратов (например, ?-оксибутирата) в митохондриях, что характеризуется повышение Qc2 без соответствующего увеличения синтеза АТР.

Одновременно наблюдается увеличение поступления Н20 в митохондрии и набухание последних; это позволяет предполагать, что тироксин действует на митохондриальные мембраны. Именно влиянием тироксина на митохондрии объясняют характер его действия, и в частности термогенный эффект. Результаты некоторых исследований свидетельствуют, однако, о том, что при снижении величины отношения Р/О (в митохондриях), обусловленном влиянием тироксина, увеличения величины (2о2выше нормы не происходит.
Следует все же подчеркнуть, что анаболический эффект тиреоидных гормонов проявляется на митохондриальном уровне; после инъекции гормонов в скелетной мышце увеличиваются размеры и •количество митохондрий, а также число крист в них; в печени повышается дыхательная способность митохондрий и биосинтез ми-тохондриальных дыхательных ферментов; в результате увеличивается способность к образованию АТР.

Эти наблюдения свидетельствуют о том, что вызываемое ти-реоидными гормонами увеличение теплообразования обусловлено не разобщением митохондриального окислительного фосфорилирования, связанным с неэффективностью функционирования митохондрий; более вероятным объяснением тиреоидного термогенеза следует считать увеличение расхода АТР в энергозавнеимых процессах; это приводит к расщеплению АТР и обеспечивает реакции, •сопряженные с потреблением 02 акцептором фосфата (ADP); в результате Qo2 сохраняется высоким. Как in vitro, так и in vivo тироксин стимулирует Na+, К+-завнсимую мембранную АТРазную активность. Из числа протекающих в покоящихся клетках процессов, требующих АТР в качестве непосредственного донора энергии, активный транспорт Na+, осуществляемый Na+, ^-зависимой мембранно-связанной АТРазой, является уникальным в том ¦отношении, что он потребляет значительную долю (от 20 до 45%) всей энергии, поступающей за счет потребления 02, и функционирует во всех клетках. Выкачивание Na+ из содержимого клетки является энергетически невыгодным и нуждается в свободной энергии, поставляемой гидролизом АТР. Весьма вероятно, что у млекопитающих Na+-Hacoc наряду с его функцией по регулированию внутриклеточной концентрации ионов (гл. 11) является одним из главных источников тепла.

Биологический каталог >> Основы биохимии. Том 3 стр 86

[Д.С.]

митохондрии мышц могут непосредственно генерить тепло.

Любые разобщители окислительного фосфорилирования так работают.
Начинаная от просто жирных кислот и собственно белков UCP (uncoupling protein) до DNP

Скрытый текст:

Ох, чую, что и до DNP доберусь, когда удостоверюсь в чистоте препарата в конретной точке продажи и прочно вникну в тему

[vladimirfo]

Д.С., ого.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3550200/
Почитал про DNP.

А не слишком ли суровая молекула в плане побочек?
Судя по тексту обзорки - суровые нежелательные явления вплоть до смерти.
Смерть от гипертермии - невесело, как и распространенные побочки в виде сыпи и желтения кожи.
Минимальная зарегистрированная смертельная дона 4,3 мг / на 1 кг веса.

Судя по уровням метгемоглобина и другим признакам, организм реагирует на это в-во как при химическом отравлении.

[NAFL]

пранаямы приводят к гипервентиляции, последующее повышение pH способствует церебральной гипоксии (снижения кислорода в мозгу) – все это способствует адаптации к внешней гипоксии (внешнему недостатку кислорода) в том числе акклиматизации на высокогорье, что показано на Виме Хофе.

Пранаямы, как их показывает Вим Хоф, скорее влияют на увеличение объема вдыхаемого воздуха. Что позволяет разрешить организму потреблять больше кислорода.

[vladimirfo]

NAFL, если делать их долго (30 минут +, в душе быстрее), "приход" как от холотропного дыхания Гроффа.
Я это интерпретирую как признаки церебральной гипоксии (легкость головы (субъективное ощущение), легкая дезориентация, покалывание в конечностях, вплоть до легких визуальных галлюцинаций).

Рост pH за счет дыхания (на Хофе доказан рост до 7,75, прочти верх нормы).
pH - баланс бикарбонатов и давления CO2, контролируемая гипервентиляция - ниже СО2, ниже церебральный приток крови.

Для меня это был контринтуитивный момент. Что больше кислорода в легких - меньше его поступает в органы и наоборот.

the magic of hyperventilation - вот отличная статья анестезиолога, которая это объясняет.


Чем больше артериальный СО2, тем больше приток крови к мозгу. И наоборот.