Homeòstasi energètica

En biologia, homeòstasi energètica, o el control homeostàtic del balanç energètic, és un procés biològic que implica la regulació homeostàtica coordinada de la ingesta d'aliments (entrada d'energia) i la despesa energètica (sortida d'energia).[1][2] El cervell humà, especialment l'hipotàlem, té un paper central en la regulació de l'homeòstasi energètica i en la generació de la sensació de gana mitjançant la integració d'una sèrie de senyals bioquímics que transmeten informació sobre l'equilibri energètic.[3][2] El 50% de l'energia del metabolisme de la glucosa es converteix immediatament en calor.[3]

L'homeòstasi energètica és un aspecte important de la bioenergètica.

Definició

L'energia biològica s'expressa utilitzant la unitat d'energia o Caloria amb una C majúscula (és a dir, una kilocaloria), que equival a l'energia necessària per augmentar la temperatura d'1 quilogram d'aigua en 1 °C (uns 4,18 kJ).[4]

El balanç energètic, mitjançant reaccions biosintètiques, es pot mesurar amb la següent equació:[5]

Ingesta d'energia (a partir d'aliments i líquids) - Energia gastada (a través del treball i la calor generada) + Canvi (positiu o negatiu) en l'energia emmagatzemada (greix corporal i glicogen)

La primera llei de la termodinàmica diu que l'energia no es pot crear ni destruir. Però l'energia es pot convertir d'una forma d'energia a una altra. Així, quan es consumeix una caloria d'energia alimentària, es produeix un dels tres efectes particulars dins del cos: una part d'aquesta caloria es pot emmagatzemar com a greix corporal, triglicèrids o glicogen, ser transferida a les cèl·lules i convertida en energia química en forma d'adenosina trifosfat (ATP – un coenzim) o compostos relacionats, o dissipada en forma de calor.[6][1][1]

Referències

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 «Chapter 11: Energy Balance and Body Weight Regulation». A: Metabolic Regulation: A Human Perspective. 3rd. John Wiley & Sons, 2013, p. 329–349. ISBN 9781118685334. 
  2. ↑ 2,0 2,1 Sydor A, Brown RY. Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience. 2nd. New York: McGraw-Hill Medical, 2009, p. 179, 262–263. ISBN 9780071481274. «Les neurones de l'orexina estan regulades per mediadors perifèrics que transporten informació sobre l'equilibri energètic, com ara la glucosa, la leptina i la ghrelina. ... En conseqüència, l'orexina té un paper en la regulació de l'homeòstasi energètica, la recompensa i potser de manera més general en l'emoció.  ;... La regulació del balanç energètic implica l'exquisida coordinació de la ingesta d'aliments i la despesa energètica. Els experiments de les dècades de 1940 i 1950 van demostrar que les lesions de l'hipotàlem lateral (HL) reduïen la ingesta d'aliments; per tant, el paper normal d'aquesta àrea del cervell és estimular l'alimentació i disminuir la utilització d'energia. En canvi, les lesions de l'hipotàlem medial, especialment el nucli ventromedial (HVM) però també el nucli paraventricular (NPV) i el nucli hipotalàmic dorsomedial (HDM), van augmentar la ingesta d'aliments; per tant, el paper normal d'aquestes regions és reduir l'alimentació i augmentar la utilització d'energia. No obstant això, el descobriment de les complexes xarxes de neuropèptids i altres neurotransmissors que actuen dins de l'hipotàlem i altres regions del cervell per regular la ingesta d'aliments i la despesa energètica va començar de debò el 1994 amb la clonació del gen de la leptina (per l'estudi de l'obesitat). De fet, ara hi ha un interès explosiu en els mecanismes bàsics d'alimentació donades les proporcions epidèmiques d'obesitat a la nostra societat i l'augment del nombre de trastorns alimentaris, anorèxia nerviosa i bulímia. Malauradament, malgrat els espectaculars avenços en la neurobiologia bàsica de l'alimentació, la nostra comprensió de l'etiologia d'aquestes condicions i la nostra capacitat d'intervenir clínicament segueix sent limitada.» 
  3. ↑ 3,0 3,1 «Neurobiology of food intake in health and disease». Nat. Rev. Neurosci., vol. 15, 6, 2014, pàg. 367–378. DOI: 10.1038/nrn3745. PMC: 4076116. PMID: 24840801. «Tanmateix, en individus normals, el pes corporal i el contingut de greix corporal solen ser força estables al llarg del temps2,3 a causa d'un procés biològic anomenat "homeòstasi energètica" que fa coincidir la ingesta d'energia amb la despesa durant llargs períodes de temps. El sistema d'homeòstasi energètica comprèn neurones de l'hipotàlem mediobasal i altres àrees del cervell4 que formen part d'un neurocircuit que regula la ingesta d'aliments en resposta a l'entrada de senyals humorals que circulen a concentracions proporcionals al contingut de greix corporal4-6. ... Un concepte emergent en la neurobiologia de la ingesta d'aliments és que existeixen neurocircuits que normalment estan inhibits, però quan s'activen en resposta a estímuls emergents o estressants poden anul·lar el control homeostàtic de balanç energètic. Entendre com interactuen aquests circuits amb el sistema d'homeòstasi energètica és fonamental per entendre el control de la ingesta d'aliments i pot influir en la patogènesi dels trastorns als dos extrems de l'espectre del pes corporal.»
  4. ↑ «Central nervous system regulation of eating: Insights from human brain imaging». Metab. Clin. Exp., vol. 65, 5, 2016, pàg. 699–713. DOI: 10.1016/j.metabol.2016.02.002. PMC: 4834455. PMID: 27085777.
  5. ↑ Kevin G. Murphy «Gut hormones and the regulation of energy homeostasis». Nature, vol. 444, 7121, December 14, 2006, pàg. 854–859. Bibcode: 2006Natur.444..854M. DOI: 10.1038/nature05484. PMID: 17167473.
  6. ↑ David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentals of physics, 9th edition,John Wiley & Sons, Inc., 2011, p. 485