Informație

Tiroxina crește BMR sau rata metabolică?


Știu că tiroxina crește rata metabolică, dar profesorul meu a spus că crește rata metabolică, nu rata metabolică bazală, rata metabolică bazală este întotdeauna aceeași. Care este diferența dintre BMR și rata metabolică?


Definiția BMR de pe wiki este:

Rata metabolică bazală (BMR) este rata consumului de energie pe unitatea de timp de către animalele endoterme în repaus.

Când se calculează BMR pentru un voluntar, se iau în considerare unele condiții:

  • odihnă fizică completă

  • stând drept

  • la o temperatură confortabilă a camerei, de obicei, în jur de 25 de grade Celsius

  • în faza post-absorbtivă a digestiei

Pe de altă parte rata metabolica poate fi calculat chiar și atunci când se face mișcare, la temperaturi ridicate sau scăzute ale camerei, în timpul digestiei etc. Deci este mai generalizat.

Când vorbiți despre tiroxină sau hormoni tiroidieni, trebuie să aveți în vedere ce (factorii) stimulează secreția acesteia. Un astfel de factor este frig.

Deci asta indică cu siguranță temperaturi sub pragul de 25 centigrade la care se calculează de obicei BMR.

Deci, în opinia mea, a fost destul de prudent din partea profesorului tău să te sfătuiască să folosești rata metabolica in loc de rata metabolică bazală pentru descrierea efectului tiroxinei.

CARTE DE REFERINȚĂ: Biochimie de Debajyoti Das Ediția a 14-a Edituri academice P-677 până la 680.


Tiroxina crește BMR sau rata metabolică? - Biologie

Receptorii pentru hormonii tiroidieni sunt proteine ​​intracelulare de legare a ADN-ului care funcționează ca factori de transcripție sensibili la hormoni, foarte similari conceptual cu receptorii pentru hormonii steroizi.

Hormonii tiroidieni intră în celule prin proteinele transportoare membranare. Au fost identificați un număr de transportatori de membrană plasmatică, dintre care unii necesită hidroliza ATP, importanța relativă a diferitelor sisteme de purtători nu este încă clară și poate diferi între țesuturi. Odată ajuns în nucleu, hormonul își leagă receptorul, iar complexul hormon-receptor interacționează cu secvențe specifice de ADN din promotorii genelor receptive. Efectul legării complexului hormon-receptor de ADN este de a modula expresia genelor, fie prin stimularea, fie prin inhibarea transcripției unor gene specifice.

În scopul ilustrației, luați în considerare un mecanism prin care hormonii tiroidieni măresc puterea de contracție a inimii. Contractilitatea cardiacă depinde, parțial, de raportul relativ al diferitelor tipuri de proteine ​​​​de miozină din mușchiul cardiac. Transcripția unor gene de miozină este stimulată de hormonii tiroidieni, în timp ce transcripția altora este inhibată. Efectul net este de a modifica raportul spre contractilitate crescută.

Pentru detalii suplimentare despre mecanismul de acțiune și modul în care acești receptori interacționează cu alți factori de transcripție, examinați secțiunea Receptorii hormonilor tiroidieni.

Efectele fiziologice ale hormonilor tiroidieni

Este posibil ca toate celulele din organism să fie ținte pentru hormonii tiroidieni. Deși nu sunt strict necesari pentru viață, hormonii tiroidieni au efecte profunde asupra multor procese fiziologice „mare”, cum ar fi dezvoltarea, creșterea și metabolismul, iar deficiența hormonilor tiroidieni nu este compatibilă cu sănătatea normală. În plus, multe dintre efectele hormonului tiroidian au fost delimitate prin studiul stărilor de deficiență și exces, așa cum se discută pe scurt mai jos.

Metabolism: Hormonii tiroidieni stimulează diverse activități metabolice în majoritatea țesuturilor, ceea ce duce la o creștere a ratei metabolice bazale. O consecință a acestei activități este creșterea producției de căldură corporală, care pare să rezulte, cel puțin parțial, din consumul crescut de oxigen și ratele hidrolizei ATP. Prin analogie, acțiunea hormonilor tiroidieni este asemănătoare cu suflarea pe un foc mocnit. Câteva exemple de efecte metabolice specifice ale hormonilor tiroidieni includ:

  • Metabolismul lipidic: Nivelurile crescute de hormoni tiroidieni stimulează mobilizarea grăsimilor, ceea ce duce la creșterea concentrațiilor de acizi grași în plasmă. De asemenea, ele îmbunătățesc oxidarea acizilor grași în multe țesuturi. În cele din urmă, concentrațiile plasmatice de colesterol și trigliceride sunt invers corelate cu nivelurile de hormoni tiroidieni - un indiciu diagnostic al hipotiroidismului este creșterea concentrației de colesterol din sânge.
  • Metabolismul carbohidraților: Hormonii tiroidieni stimulează aproape toate aspectele metabolismului carbohidraților, inclusiv îmbunătățirea intrării glucozei dependente de insulină în celule și creșterea gluconeogenezei și glicogenoliza pentru a genera glucoză liberă.

Creștere: Hormonii tiroidieni sunt în mod clar necesari pentru creșterea normală la copii și animale tinere, așa cum demonstrează retardul de creștere observat în deficiența tiroidiană. Nu este surprinzător că efectul de stimulare a creșterii hormonilor tiroidieni este strâns împletit cu cel al hormonului de creștere, un indiciu clar că procesele fiziologice complexe precum creșterea depind de mai multe controale endocrine.

Dezvoltare: Un experiment clasic în endocrinologie a fost demonstrația că mormolocii lipsiți de hormoni tiroidieni nu au reușit să sufere metamorfoză în broaște. De o importanță critică la mamifere este faptul că nivelurile normale de hormon tiroidian sunt esențiale pentru dezvoltarea creierului fetal și neonatal.

Alte efecte: După cum am menționat mai sus, nu par să existe organe și țesuturi care să nu fie afectate de hormonii tiroidieni. Câteva efecte suplimentare, bine documentate ale hormonilor tiroidieni includ:

  • Sistemul cardiovascular: Hormonii tiroidieni cresc ritmul cardiac, contractilitatea cardiacă și debitul cardiac. De asemenea, favorizează vasodilatația, ceea ce duce la creșterea fluxului sanguin către multe organe.
  • Sistemul nervos central: Atât concentrațiile scăzute, cât și creșterea hormonilor tiroidieni duc la modificări ale stării mentale. Prea puțin hormon tiroidian și individul tinde să se simtă lent mental, în timp ce prea mult induce anxietate și nervozitate.
  • Sistemul reproductiv: Comportamentul și fiziologia reproducerii normale depind de nivelul normal al hormonului tiroidian. Hipotiroidismul, în special, este frecvent asociat cu infertilitatea.

Stările de boală tiroidiană

Boala este asociată atât cu producția inadecvată, cât și cu supraproducția de hormoni tiroidieni. Ambele tipuri de boli sunt afecțiuni relativ comune ale omului și animalelor.

Hipotiroidismul este rezultatul oricărei afecțiuni care duce la deficiența hormonilor tiroidieni. Două exemple binecunoscute includ:

  • Deficitul de iod: Iodul este absolut necesar pentru producerea de hormoni tiroidieni fără un aport adecvat de iod, hormonii tiroidieni nu pot fi sintetizați. Din punct de vedere istoric, această problemă a fost observată în special în zonele cu soluri deficitare de iod, iar deficitul de iod a fost practic eliminat prin suplimentarea cu sare cu iod.
  • Boala tiroidiană primară: bolile inflamatorii ale tiroidei care distrug părți ale glandei sunt în mod clar o cauză importantă a hipotiroidismului.

Simptomele obișnuite ale hipotiroidismului care apar după copilăria timpurie includ letargie, oboseală, intoleranță la frig, slăbiciune, căderea părului și insuficiență reproductivă. Dacă aceste semne sunt severe, starea clinică se numește mixedem. În cazul deficitului de iodură, tiroida devine excesiv de mare și se numește gușă.

Cea mai severă și devastatoare formă de hipotiroidism este observată la copiii mici cu deficiență tiroidiană congenitală. Dacă această afecțiune nu este corectată prin terapie suplimentară la scurt timp după naștere, copilul va suferi de cretinism, o formă de creștere ireversibilă și retard mental.

Majoritatea cazurilor de hipotiroidism sunt tratate cu ușurință prin administrarea orală de hormon tiroidian sintetic. În trecut, consumul de glande tiroidă animală deshidratată a fost folosit în același scop.

Hipertiroidismul rezultă din secreția de hormoni tiroidieni. La majoritatea speciilor, această afecțiune este mai puțin frecventă decât hipotiroidismul. La om, cea mai comună formă de hipertiroidism este boala Graves, o boală imunitară în care autoanticorpii se leagă și activează receptorul hormonal care stimulează tiroida, ceea ce duce la stimularea continuă a sintezei hormonilor tiroidieni. O altă cauză interesantă, dar rară a hipertiroidismului este așa-numita tirotoxicoză de hamburger.

Semnele comune de hipertiroidism sunt practic opusul celor observate în hipotiroidism și includ nervozitate, insomnie, ritm cardiac ridicat, boli oculare și anxietate. Boala Graves este tratată în mod obișnuit cu medicamente antitiroidiene (de exemplu, propiltiouree, metimazol), care suprimă sinteza hormonilor tiroidieni în primul rând prin interferarea cu iodarea tiroglobulinei de către peroxidaza tiroidiană.

Subiecte avansate și suplimentare

Sinteza și secreția hormonilor tiroidieni

Controlul sintezei și secreției hormonilor tiroidieni

O traducere bosniacă a acestei pagini a fost creată de Amina Dugalic și este disponibilă la traducerea bosniacă

O traducere finlandeză a acestei pagini a fost creată de Elsa Jansson și este disponibilă la traducerea finlandeză

O traducere în ucraineană a acestei pagini a fost creată de Olena Chervona și este disponibilă la traducere în ucraineană


Rata metabolică bazală: factori și măsurare | Metabolism | uman | Biologie

În acest articol vom discuta despre:- 1. Definiția ratei metabolice bazale 2. Factorii care afectează rata metabolică bazală 3. Modificări 4. Măsurare.

Definiția ratei metabolice bazale:

Energia, în termeni de căldură, produsă ca produs secundar al metabolismului celular total este esențială pentru menținerea vieții organismului. Deși cantitatea de energie necesară oricărui individ variază direct în funcție de gradul de activitate și de condiția mediului, dar rata de producere a energiei la un individ prin metabolismul său celular global este mai mult sau mai puțin constantă în unele condiții standard cunoscute sub numele de metabolism bazal și rata producției sale de energie la starea bazală pe oră și pe metru pătrat de suprafață corporală este cunoscută sub numele de rata metabolică bazală (BMR).

Condițiile de bază sunt următoarele:

i. Persoana ar trebui să fie trează, dar în repaus complet, atât fizic, cât și mental.

ii. Persoana trebuie să rămână în condiții normale de mediu, adică la temperatură, presiune și umiditate normale.

iii. Persoana trebuie să rămână fără hrană cel puțin 12-18 ore, adică în stare post-absorbtivă.

Astfel, B.M.R. poate fi definită ca cantitatea de căldură emanată de un subiect care, deși este treaz, se află întins într-o stare de odihnă fizică și psihică maximă în condiții confortabile de temperatură, presiune și umiditate, la 12-18 ore (post-absorbție) după masă. .

Este de obicei exprimată ca producția de căldură pe metru pătrat de suprafață corporală pe oră. La barbatul adult normal B.M.R. este de aproximativ 40 de calorii pe metru pătrat de suprafață corporală pe oră și la femela adultă aproximativ 37 de calorii. Suprafața unui adult mediu este de aproximativ 1,8 metri pătrați și poate fi calculată din următoarea formulă de către DuBois

Când W = greutatea corporală în Kgm, H = înălțimea în cm și S = suprafața în metri pătrați.

Rata metabolismului în condiții bazale a fost formată pentru a varia în funcție de indivizi diferiți și, prin urmare, B.M.R. variază cu un factor diferit.

Factori care afectează rata metabolică bazală (Fig. 10.3):

B.M.R. a copiilor este mult mai înalt și mai timid decât adulții. În linii mari, este invers proporțional cu vârsta. Cu alte cuvinte, odată cu înaintarea în vârstă B.M.R. cade grad&timid. Acest lucru se datorează faptului că copiii au o suprafață mai mare în proporție față de greutatea lor corporală. [Dar la nou-născutul este scăzut de aproximativ 25 de calorii pe metru pătrat de suprafață corporală pe oră. La sugarii pre-smaturi este încă mai scăzut.]

B.M.R. a masculilor este ceva mai mare decât a femelelor (Fig. 10.2).

B.M.R. este direct pro­portional fata de suprafata subiectului. Cu cât suprafața este mai mare, mai mare va fi pierderea de căldură și la fel de mai mare va fi producția de căldură (adică, rata metabolică). În caz contrar, echilibrul temperaturii va fi deranjat. Din acest motiv B.M.R. depinde de suprafata.

În climatele mai reci, B.M.R. este ridicată iar în climatele tropicale B.M.R. este proporțional scăzută.

Sportivii antrenați și muncitorii manuali au un B.M.R ceva mai mare. decât persoanele care duc o viață sedentară.

Subnutriția prelungită scade rata metabolică.

Nivelurile circulante ale hormonilor secretati de medula suprarenala, cortexul suprarenal, tiroida si hipofiza anterioara cresc B.M.R. Un mgm de tiroxină crește B.M.R. cu aproximativ 1.000 de calorii. În tireotoxicoză, B.M.R. poate crește cu 50-100% peste normal, dar R.Q. rămâne nealterată deoarece ambele O2 consum si CO2 producția crește proporțional în astfel de cazuri.

În mixoedem B.M.R. este diminuat la 30% sau chiar 45% sub normal. Hipofiza anterioară prin hormonul său de stimulare a tiroidei (TSH) afectează B.M.R. Hormonul de creștere (STH) secretat de această glandă provoacă, de asemenea, o creștere a B.M.R cu aproximativ 20%. Adrenalina (epinefrina) si noradrenalina (norepinefrina) cresc B.M.R. cu aproximativ 20% din valoarea de repaus. Hormonii sexuali masculini determină o creștere cu 10% a B.M.R., hormonii sexuali feminini îl cresc nesemnificativ.

viii. Presiune barometrică:

Reducerea moderată a presiunii atmosferice nu afectează B.M.R. ci o scădere a presiunii la jumătate de atmosferă (adică O2 tensiunea- 75 mm de Hg) -cum se întâmplă în escaladarea munților—crește B.M.R., dar presiunea crescută a oxigenului nu crește B.M.R.

B.M.R. a mamei însărcinate, după șase luni de gestație, se ridică. Se vede că B.M.R. al mamei este suma totală a propriului ei metabolism ca în starea ei de neînsarcinată și combinat cu cel al fătului. Prin urmare, sarcina nu exercită niciun efect specific asupra B.M.R.

B.M.R. crește cu aproximativ 12% odată cu creșterea cu 1°C, (cum ar fi în febră). Acest lucru se datorează faptului că creșterea temperaturii stimulează procesele chimice ale corpului și, prin urmare, crește B.M.R.

Unele medicamente precum cofeina, benzedrina etc., cresc rata metabolică bazală. Reversul este observat de anestezice.

Sa constatat că nativii din Yucatan au o rată metabolică mai mare decât americanii, în timp ce asiaticii de sud-est au o rată mult mai mică. Astfel, pot exista abateri semnificative în metabolism în funcție de rasă.

În plus față de factorii de mai sus, rata metabolică a unui individ poate fi influențată de următoarele:

(a) Exerciții musculare - exerciții ușoare, cum ar fi stând și stând în picioare etc., crește metabolismul cu 30%-40%. Exercițiul fizic moderat, ca mersul pe jos, cu 50%-60%, și exercițiul sever (munca grea), cu 100% din B.M.R.

(b) Exercițiul mental provoacă o ușoară creștere. Rezolvarea problemelor matematice crește doar cu 3-4%. Dar trebuie amintit că consumul bazal de oxigen al creierului este mare și se ridică la aproximativ 10% din totalul de O2 cerința întregului corp și

(c) Emoțiile puternice cresc metabolismul cu 5-10%.

(d) Somnul îl reduce cu 10-13%.

Modificări ale ratei metabolice bazale:

Modificări ale B.M.R. se găsesc în următoarele condiții patologice:

i. Condiții de creștere a B.M.R.:

(a) Hipertiroidism (poate crește până la 100%),

(c) Boală cardiorenală cu dispnee (25-50%),

ii. Condiții care reduc B.M.R:

(a) Foamete și subnutriție

Măsurarea ratei metabolice bazale:

Aparatul cel mai frecvent utilizat clinic pentru determinarea B.M.R. este Benedict-Roth apara­tus/deși uneori sunt folosite și metoda Tissot și metoda sacului Douglas.

Această formulă oferă o estimare aproximativă a B.M.R. și este adesea și lângă pat.

Unde P.R. = frecvența pulsului, P.P. = presiunea pulsului.

Rezultatul apare ca procent din normal și este corect într-un interval de ± 10%, adică dacă este peste 10%, B.M.R. este mai mare, dacă este sub 10% este mai mică decât în ​​mod normal.

Articole similare:

Bun venit la BiologyDiscussion! Misiunea noastră este de a oferi o platformă online pentru a ajuta studenții să împărtășească notițe în biologie. Acest site web include note de studiu, lucrări de cercetare, eseuri, articole și alte informații conexe trimise de vizitatori precum TU.

Înainte de a vă împărtăși cunoștințele pe acest site, vă rugăm să citiți următoarele pagini:

Întrebări

Cuprins

Despre noi

Sugestii

Noi întrebări și răspunsuri și categorii de forum

Acesta este un forum de întrebări și răspunsuri pentru studenți, profesori și vizitatori generali pentru schimbul de articole, răspunsuri și note. Răspunde acum și ajută-i pe alții.


Metode și proceduri

Subiecte

În total, 1412 copii și adolescenți albi obezi (interval de vârstă: 7–18 ani) și 7368 adulți obezi (interval de vârstă: 18–74 ani) au fost înrolați consecutiv în studiu între ianuarie 2003 și decembrie 2007 la Divizia de Auxologie și între Ianuarie 1999 și decembrie 2007 la Divizia a 3-a de Boli Metabolice a Institutului Italian de Auxologie (Italia). Criteriile de includere au fost: (i) vârsta între 7 și 74 de ani și (ii) IMC peste percentila 97 pentru sex și vârstă folosind valorile de referință italiene pentru copii și adolescenți ( 13 ) și IMC ≥ 30 kg/m 2 pentru adulți. Subiecții care aveau boli metabolice și/sau endocrine evidente (de exemplu, diabet, hipotiroidism, hipertensiune arterială, amenoree) și cei care luau orice medicament despre care se știe că influențează metabolismul energetic au fost excluși din studiu. Protocolul experimental a fost aprobat de Comitetul de etică al Institutului Italian pentru Auxologie. Scopul și obiectivele au fost explicate cu atenție subiecților și a fost obținut consimțământul informat scris de la aceștia sau de la tutorii lor legali.

Măsurătorile au fost efectuate în timpul unei perioade stabile de BW înainte de începerea unui program de scădere în greutate la Institutul Italian de Auxologie. Subiecții aflați în post au fost duși la laborator și au fost evaluate BMR, BW, înălțimea și compoziția corporală.

Caracteristici fizice și compoziție corporală

BW a fost măsurat la cel mai apropiat 0,1 kg cu o cântar de cântărire manuală (Seca 709, Hamburg, Germania). Înălțimea a fost măsurată la cel mai apropiat 0,5 cm folosind o placă standardizată de înălțime montată pe perete (Wunder, Milano, Italia). IMC a fost calculat ca BW (kg)/înălțime 2 (m) (14). Scorul de abatere standard al IMC a fost calculat aplicând metoda LMS ( 15 ) la valorile de referință italiene pentru copii și adolescenți ( 13 ).

Compoziția corpului a fost măsurată utilizând analiza de impedanță bioelectrică (BIA) cu un contor de impedanță tetrapolar (Human-IM Scan DS-Medigroup, Milano, Italia). Măsurătorile au fost efectuate conform metodei Lukaski ( 16 ) și ghidurilor National Institutes of Health ( 17 ). FFM a fost estimat folosind ecuațiile de predicție dezvoltate de Lazzer et al. ( 18 ) pentru copii și adolescenți și cei ai lui Gray et al. ( 19 ) pentru adulți. FM a fost obținută prin scăderea FFM din BW și %FM ca (FM/BW) × 100. Coeficientul de variație pe zi pentru trei evaluări repetate ale FFM la 10 subiecți obezi (cu repoziționarea electrozilor) a fost de 2,4%.

BMR a fost măsurat dimineața (între 8 și 10 dimineața) după un post peste noapte și în condiții termoneutre (într-o cameră de 22–25 °C) folosind un calorimetru computerizat indirect cu circuit deschis, echipat cu un baldachin (Vmax 29 Sensor Medics, Yorba Linda, CA). Schemele medicale ale femelelor fertile au fost revizuite pentru regularitatea menstruației și data ultimei menstruații. BMR a fost întotdeauna determinată în timpul fazei foliculare a ciclului menstrual. Analizoarele de gaz au fost calibrate înainte de fiecare test folosind un amestec de gaz de referință (15,0% O2 și 5,0% CO2). Subiecții au fost măsurați în repaus în decubit dorsal pentru o perioadă de cel puțin 45 de minute, inclusiv o perioadă de aclimatizare de 10 minute (20). Datele din primele 10 minute de măsurare, care reflectă ajustarea la mediul procedural și adaptarea subiecților, nu au fost luate în considerare pentru calculul BMR. După atingerea unei stări de echilibru, O2 consum si CO2 producția standardizată pentru temperatură, presiune barometrică și umiditate au fost înregistrate la intervale de 1 minut timp de minim 30 de minute și mediate pe întreaga perioadă de măsurare. EE a fost calculată din O2 absorbție și CO2 ieșire folosind ecuația lui Weir ( 21 ).

Analize statistice

Valorile variabilelor continue sunt date ca medie și abatere standard iar cele ale variabilelor categoriale ca număr sau procent de subiecți cu caracteristica de interes. Comparațiile între sexe au fost efectuate folosind programul nepereche al Studentului t-Test. Relațiile univariabile dintre BMR și predictorii continui (vârsta, BW, înălțimea, FFM și FM) au fost studiate mai întâi folosind diagrame de dispersie și diagrame de regresie neparametrică. Un model liniar de gradul întâi a fost la fel de precis ca și modelele mai complexe pentru a descrie toate relațiile BMR-predictor și a fost astfel ales ca model de referință pentru toate analizele univariabile. Pentru a testa efectul genului asupra relațiilor BMR-predictor, am folosit analiza covarianței (22). Patru modele prespecificate au fost utilizate pentru a testa acuratețea antropometriei și a compoziției corporale în predicția multivariabilă a BMR. Modelul 1 s-a bazat pe BW, vârstă și sex. Modelul 2 a adăugat înălțimea la predictorii modelului 1. Modelul 3 s-a bazat pe vârstă, genul și FFM Modelul 4 a adăugat FM la predictorii modelului 3. Au fost utilizate diagrame de diagnostic standard pentru a testa potrivirea modelului univariabil și multivariabil ( 23 ). Reziduurile de regresie au fost distribuite în mod normal pentru toate modelele univariabile și multivariabile. Coeficientul de determinare ajustat (R 2 adj) și eroarea pătrată medie a estimării (RMSE) au fost utilizate ca măsuri de potrivire a modelului. Intervalele de încredere de 95% (IC 95%) ale coeficienților de regresie, R 2 adj și RMSE au fost calculate folosind bootstrap pe 1.000 de eșantioane aleatorii de 1.412 copii și adolescenți și 7.368 adulți (24). Analiza statistică a fost efectuată utilizând STATA 10.0 (STATA, College Station, TX).


Materiale și metode

Metode de teren

Am studiat RMR la pisici adulți în perioada 15-30 iunie 2010 (N = 32) la Middleton Island, Alaska, și murres din 13 până în 24 iulie 2011 (N = 53) la Coats Island, Nunavut. Toate păsările se aflau în a doua jumătate a incubației (ouă de 15-25 de zile). Am studiat DEE a unora dintre aceleași pisici individuale în perioada 4 - 20 iulie 2010 (N = 24) când pisicii aveau pui între 10 și 20 de zile. De asemenea, am studiat aceiași murețe individuale în perioada 25 iulie - 10 august 2009, când murelele aveau pui între 5 și 15 zile (N = 22 de aceleași observații ca și Elliott și colab. (Elliott et al., 2013)). La locurile noastre de studiu din Arctica, temperaturile aerului au fost de obicei moderate (10–20 ° C), noaptea a fost foarte scurtă și păsările, în general, au căutat activ atât ziua, cât și noaptea. Păsările au fost capturate la cuib cu un stâlp de laț (murres) sau un cârlig (pisicuțe). Doar un adult per cuib a fost capturat și nu am corectat masa corporală pentru dimensiunea liniară, deoarece astfel de corecții nu îmbunătățesc estimarea masei slabe sau lipidice nici la murres, fie la pisici (Jacobs et al., 2012). Murres au fost sexați folosind primeri PCR specifici sexului aplicați pe o picătură de sânge pe hârtie de filtru (Elliott et al., 2010), în timp ce pisicii au fost sexați comportamental în funcție de poziție în timpul copulației. Ambii părinți împărtășesc sarcinile de incubație și creșterea puilor, cel puțin în perioada de timp acoperită de studiile curente. Cercetarea a fost aprobată de Comitetul de gestionare și revizuire a protocolului de la Universitatea din Manitoba în conformitate cu protocolul F11-020.

RMR post-absorbtiv, termoneutru și nestresat

Am folosit spirometria cu flux deschis pentru a măsura rata metabolică a păsărilor în incubație într-o cameră de spirometrie. Păsările au fost capturate între orele 06:00 și 22:00, ora locală (04:30–20:30, ora solară) în timp ce se opreau din tura de incubație (~10 ore pentru kittiwakes și ~12 ore pentru murres) (Gill et al., 2002 Elliott et al. , 2010). Temperatura ambiantă (TA) în timpul măsurătorilor a fost în zona termoneutră a păsărilor (interval = 15,1–18,2°C temperaturi mai mari au părut să ducă la disconfort și creșterea ratei metabolice) (pentru zona termoneutră, vezi Gabrielsen și colab., 1988).

Imediat după capturare, păsările au fost cântărite folosind o balanță cu arc (Pesola, Elveția) și transportate într-o clădire mică și plasate într-un respirometru FoxBox II® (Sable Systems, Las Vegas, Nevada) pentru măsurarea RMR. Am folosit perclorat de magneziu pentru a usca aerul exterior, care a fost pompat printr-o cameră respiratorie de 15 L cu un debit de ~1,0 L/min (pisici) sau ~2,0 L/min (murres) folosind pompa și debitmetrul încorporate în FoxBox. II respirometru. Aerul efluent a fost apoi trecut printr-un analizor de dioxid de carbon FoxBox II®. Dioxidul de carbon a fost apoi îndepărtat din aer folosind calcar sodic și efluentul a fost trecut printr-un analizor de oxigen FoxBox II. Am înregistrat concentrațiile în aer efluent la fiecare 15 secunde. Pentru a reduce deriva, analizorul de oxigen a fost învelit în polistiren. Atât analizoarele de oxigen, cât și de dioxid de carbon au fost calibrate la începutul și la sfârșitul fiecărui sezon de câmp folosind azot pur și gaz stoc 30% oxigen-70% azot. Am măsurat nivelurile inițiale de gaz (spurat de apă și, pentru analizorul de oxigen, de dioxid de carbon) timp de 1 oră înainte și după fiecare măsurătoare și am calibrat liniile de bază la 20,6% oxigen și 0,04% dioxid de carbon la începutul fiecărei măsurători. Calibrarea liniei de bază la 20,6%, în loc de tradiționalul 20,95%, ar trebui să aibă un efect redus asupra calculelor noastre, deoarece acele calcule folosesc doar diferența de procent de oxigen dintre aerul în stare de echilibru și aerul ambiant, iar ambele valori ar fi în mod similar deviate în jos. Am calculat RMR ca fiind cea mai mică medie de funcționare pe 10 minute a consumului instantaneu de oxigen folosind formula 3A din Withers (Withers, 2001), după ce a luat în considerare întârzierea spălării, deși, deoarece păsările erau în stare de echilibru, efectul corectării pentru consumul instantaneu de oxigen a avut mai puțin. efect de peste 1% asupra măsurătorilor de oxigen și dioxid de carbon. RMR (W) a fost calculat din valoarea ratei consumului de oxigen folosind un factor de conversie de 19,9 J mL O2 −1 . Deoarece rata de producție de dioxid de carbon poate fi mai puțin sensibilă la derive decât rata consumului de oxigen, am repetat toate analizele folosind rata de producție de dioxid de carbon.

Am folosit metoda apei cu etichetă dublă pentru a măsura DEE în timpul creșterii puilor. După capturare, am cântărit păsările și le-am injectat intraperitoneal cu 0,5 ml apă dublu marcată (64,0 atomi la sută în exces 18 O și 36,2 atomi la sută în exces 2 H). Păsările au fost apoi eliberate și recapturate după 90 de minute (murres) sau ținute într-o pungă de pânză timp de 60 de minute (kittiwakes), moment în care am obținut o probă inițială de sânge pentru a permite măsurarea concentrațiilor izotopice de echilibru (Speakman, 1997). Murrele care au fost eliberați s-au întors imediat la locul lor de reproducere și au fost inactivi (coop sau incubare) până la recaptură. Au fost prelevate probe de sânge de la 8 pisici adulți nemarcați și 9 murri adulți nemarcați pentru a determina nivelul mediu de fond al izotopilor. Am recaptat, cântărit și reeșantionat toți indivizii injectați după o medie de 48,0 ore (S.D. = 2,4 ore, interval = 46-55 ore). Toate probele au fost sigilate cu flacără în tuburi capilare până la analiza la Universitatea din Aberdeen prin spectrometrie de masă cu raportul izotop (Speakman și Król, 2005). Apa pentru analiza 2 H și 18 O a fost obținută prin distilarea în vid a probelor de sânge în pipete Pasteur de sticlă. Îmbogățirea cu 2 H a fost determinată din hidrogen gazos derivat din apa distilată prin reducerea online a cromului. Îmbogățirea cu 18 O a fost analizată prin echilibrarea apei distilate cu CO2 gaz de îmbogățire izotopică a oxigenului cunoscut folosind tehnica de echilibrare a probelor mici (Speakman și Król, 2005). Rapoartele izotopilor au fost apoi determinate prin spectrometrie de masă izotopică a sursei de gaz (IRMS) cu gaze izotopic caracterizate de H2 și CO2 în canalele de referinţă. Îmbogățirea injectatului a fost estimată printr-o serie de diluții cu apă de la robinet și analiza spectrometrică de masă a 5 subprobe din fiecare soluție (Speakman și Król, 2005).

Apa inițială a corpului a fost determinată folosind metoda platoului din spațiul de diluție cu 18 O, care este de acord cu valorile măsurate direct pentru murres și alte animale (Speakman, 1997 Jacobs și colab., 2012). Am presupus că procentul de apă din corp nu s-a schimbat pe parcursul măsurătorilor noastre. Am calculat cheltuiala energetică utilizând un singur model de grup corectat pentru efectele de fracţionare presupunând o pierdere fixă ​​de apă prin evaporare de 25% (ecuaţia 7.17) (Speakman, 1997). Pe baza examinării directe a dietei adulților, rata CO2 producția a fost convertită în estimări de DEE (W) folosind un echivalent caloric de 27,1 J mL CO2 −1 (murres: 81% proteine, 14% grăsimi, 5% carbohidrați) și 27,4 J mL CO2 −1 (pisicuțe: 80% proteine, 15% grăsimi, 5% carbohidrați). Metoda apei cu etichetă dublă estimează cu exactitate DEE la nivel individual (incertitudinea în general <10%) pentru păsările charadriifom și alte animale (Visser și Schekkerman, 1999 Van Trigt și colab., 2002 Shirai și colab., 2012). În plus, valorile derivate dintr-un număr de ecuații alternative sunt toate foarte corelate (R 2 >0,95), și deoarece valoarea relativă (mai degrabă decât absolută) a DEE este relevantă pentru rezultatele noastre, utilizarea ecuațiilor alternative ar avea impact redus asupra concluziilor noastre.

Testele tiroidiene

La captare și imediat după măsurători RMR (murres) sau numai imediat după măsurători RMR (pisici), păsărilor au fost prelevate probe de sânge (1 mL din vena alară într-o seringă heparinizată folosind un ac de 25 gauge). De asemenea, la capturare și imediat după măsurători DEE (murres) sau numai imediat după măsurători DEE (pisici), păsările au fost prelevate probe de sânge într-un mod similar. Am obținut o singură probă de sânge de la pisici din cauza dimensiunii lor mici. Probele de sânge au fost păstrate pe gheață timp de <4 ore, centrifugate la 2000 g timp de 10 minute, plasma a fost îndepărtată și depozitată la -20 ° C pentru restul sezonului de câmp (1-2 luni) și apoi expediată la Universitatea din Manitoba pe gheață uscată și depozitată la -80 ° C până la analiză. Am determinat atât concentrațiile totale, cât și cele libere de T3 și T4 în duplicat prin radioimunotest folosind un kit disponibil comercial pe plasmă neextrasă cu o ușoară modificare (kituri MP Biomedical 06B258710, 06B257214, 06B254216, 06B254029). Modificarea a necesitat timpi mai lungi de incubare pentru echilibrare de la 1-2,5 ore sugerate la 6 ore (J.W. și K.H.E., nepublicat). Concentrațiile de hormoni ale probei din sângele de la 10 murri și 10 pisici cu un timp de incubare de 6 ore au fost puternic corelate cu concentrațiile din aceleași probe cu perioada de incubație mai scurtă recomandată (R2 >0,9 pentru toți hormonii). Au fost prelevate, de asemenea, probe de sânge de la 10 pisici și 10 murri înainte de plasarea în respirometrul FoxBox și după măsurarea RMR. Corelații pozitive puternice între nivelurile hormonale înainte și după măsurarea RMR (murres: T3 total: R 2 = 0,89, t9 = 3.69, P = 0,005 T4 total: R 2 = 0,84, t9 = 3.25, P = 0,01 pisici: total T3: R 2 = 0,78, t9 = 3.05, P = 0,01 T4 total: R2 = 0,67, t9 = 2.85, P = 0,02), sugerează că nivelurile hormonale postcamerale au fost reprezentative pentru nivelurile circulante și nu au fost afectate de stresul asociat cu captarea. Variabilitatea intra-test a fost de 4,5±1,1% (T3 total), 4,9±0,9% (T3 liber), 3,9±0,6% (T4 total) și 4,8±1,5% (T4 liber), variabilitatea inter-test a fost de 5,5% (total T3), 6,1% (T3 liber), 5,9% (T4 total) și 7,1% (T4 liber) și toate testele au fost paralele cu curba standard după diluția în serie (ANCOVA: P>0.2).

Analiza datelor

Am folosit regresia simplă, cu cele mai mici pătrate pentru a examina relația dintre T3 și T4 total și liber și dintre acești hormoni și RMR și DEE. Am examinat simultan nivelurile de hormoni tiroidieni și masa corporală pentru a elimina posibilitatea ca o corelație între consumul de energie și hormonii tiroidieni să se fi datorat corelației dintre hormonii tiroidieni și masa corporală asociată cu termoreglarea. De asemenea, am construit un model liniar general atât pentru RMR, cât și pentru DEE cu T3 liber și total, T4 liber și total, sex, masa corporală, ora zilei (transformat circular folosind cosinusul timpului de la miezul nopții numai RMR), temperatura ambiantă și abateri. dintr-un interval de eșantionare de 24 de ore (numai DEE) ca variabile independente. To account for the effect of body mass, we also present data as residual of energy expenditure on body mass. We included ambient temperature as a covariate to test whether we were operating within the birds' thermoneutral zone. All statistical analyses were performed using R.2.4.1.


Hormone production as needed

The thyroid gland produces three hormones:

Strictly speaking, only T3 and T4 are proper thyroid hormones. They are made in what are known as the follicular epithelial cells of the thyroid.

Iodine is one of the main building blocks of both hormones. Our bodies can’t produce this trace element, so we need to get enough of it in our diet. Iodine is absorbed into our bloodstream from food in our bowel. It is then carried to the thyroid gland, where it is eventually used to make thyroid hormones.

Sometimes our bodies need more thyroid hormones, and sometimes they need less. To make the exact right amount of hormones, the thyroid gland needs the help of another gland: the pituitary gland. The pituitary gland “tells” the thyroid gland whether to release more or less hormones into the bloodstream. Also, a certain amount of thyroid hormones are attached to transport proteins in the blood. If the body needs more hormones, T3 and T4 can be released from the proteins in the blood and do their job.

The third hormone produced by the thyroid gland is called calcitonin. Calcitonin is made by C-cells. It is involved in calcium and bone metabolism.

T3 and T4 increase the basal metabolic rate. They make all of cells in the body work harder, so the cells need more energy too. This has the following effects, for example:


V. CHOLESTEROL AND TRIGLYERIDE METABOLISM

TH regulation of lipid metabolism is primarily dependent on liver-specific actions of T3, TRβ, and nuclear hormone receptor crosstalk ( Figura 3 ). The metabolic activity of fat is also becoming increasingly recognized and is a significant site of TH action (208).

Lipid homeostasis in liver is coordinately regulated by direct actions of T3 and indirect crosstalk with nutrient-activated nuclear receptors. HMG-CoA reductase, a rate-limiting enzyme in cholesterol synthesis, and sterol response element binding protein (SREBP2) are stimulated by T3. HMG-CoA reductase is subject to feedback inhibition by cholesterol. The SREBP2 and LXR pathways respond to changes in cellular sterols. When cholesterol levels are low, SREBP2 is activated by LXR-mediated maturation by site 1 and site 2 proteases (S1P and S2P), then transported to the nucleus for activation of its target gene, HMG-CoA reductase. When cellular cholesterol is high, LXR inhibits S1P and S2P resulting in inactive SREBP2, which triggers sterol concentration-dependent HMGCR degradation. This then reduces cholesterol synthesis. CYP7a1 is a rate-limiting enzyme in bile acid synthesis. TR directly stimulates CYP7a1 gene expression in human liver. In mouse, both TR and LXR regulate CYP7a1 expresie. Hepatocyte nuclear factor 4 (HNF4) also plays an important role in CYP7a1 gene expression. PPARγ reduces CYP7a1 gene expression by inhibiting HNF4 gene expression. Both TR and LXR play a role in fatty acid synthesis by regulating the expression of acetyl CoA carboxylase (ACC1), fatty acid synthase (FAS), carbohydrate response element binding protein (ChREBP), and SREBP1c. This regulation is mediated by similar DR4 response elements in these gene promoters. Fatty acid β-oxidation is controlled by the rate-limiting enzyme CPT-1α, which transports long-chain fatty acid into the mitochondria for oxidation. A functional TRE and PPRE are located in close proximity (50 bp apart) in the CPT-1α promoter. The mechanism of crosstalk between PPARα and TRα on the CTP-1α promoter has been previously characterized (151). Phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) catalyzes the key step initiating gluconeogenesis and is regulated by hormones at the transcriptional level, including T3. In liver, PPARα ligand inhibits PEPCK mRNA expression. In adipocytes, PPARγ induces PEPCK expression to promote fat storage (not shown in figure). In the presence of glyceraldehyde-3-phosphate (G-3P), triglyceride is synthesized and transported to adipocytes. When energy is needed, there is central activation of the sympathetic nervous system and release of catecholamines, which acts on adipocytes to hydrolyze TG. T3 increases β-AR expression in adipocytes, which promotes catecholamine-induces lipolysis.

A. Regulation of Cholesterol Synthesis

TH regulates cholesterol synthesis through multiple mechanisms. A major pathway is TH stimulation of transcription of the LDL-R gene resulting in increased uptake of cholesterol and enhanced cholesterol synthesis (162). This has been a major pathway of T4-mediated cholesterol lowering after T4 treatment of patients with hypothyroidism (139). Another regulator of the LDL-R gene is the sterol response element binding protein (SREBP)-2 (97). SREBP-2 is a member of a family of transcription factors that regulate glucose metabolism, fatty acid synthesis, and cholesterol metabolism. Specifically, TH induces SREBP-2 gene expression that in turn modulates LDL-R expression. In hypothyroid rats, SREBP-2 mRNA is suppressed, but this is reversed when T3 levels are restored (226). This nuclear coregulation is further highlighted by the fact that several genes have a tandem arrangement of the TRE and SREBP response element (SRE) (282). Other nuclear hormone receptors, such as PPARα, have opposing effects on LDL and cholesterol synthesis (144), which underscore the role of nuclear crosstalk in TH regulation of metabolism (157). The isoform-specific induction of LDL-R highlights the role of T3 action in the liver.

TH also reduces cholesterol through non-LDL receptor-mediated pathways. Mice with hypercholesterolemia due to LDL-receptor gene knockouts were treated with high dose T3 or 3,5-diiodo- l -thyronine (T2) (95). Under these conditions, the reduction in LDL-cholesterol was linked to reductions in apolipoprotein (apo) B48 and apoB11. Hepatic triglyceride production was increased. The high doses of T2 used were associated with cardiac toxicity and increased heart weight, but these findings suggest mechanisms for T3, in addition to stimulation of the LDL-receptor, for cholesterol lowering.

B. Cholesterol Efflux

Reverse cholesterol transport is a complex process that results in transfer of cholesterol to the liver for elimination as bile acids or neutral steroids. ATP-binding cassette transporter A1 (ABCA1) is required for high-density lipoprotein (HDL) assembly and carriage of esterified cholesterol back to the liver for excretion. ABCA1 utilizes two separate promoters that are responsive to LXR and SREBP-2, both of which increase ABCA-1 transcription (249). The LXR-response element (LXRE) also permits TR binding. Cotransfection of the human ABCA1 promoter and an expression vector for TRβ resulted in suppression of the ABCA1 promoter in the presence of T3 (122). In addition, TR competes with LXR for binding, resulting in T3-induced inhibition of ABCA-1 and decreased HDL levels (122). ABCA1 mRNA is induced by overexpression of SREBP-2, but is completely absent in hepatic cells that are SREBP-2 null (272).

C. Bile Acid Synthesis

The conversion of cholesterol to bile acids is required to maintain cholesterol homeostasis. This cholesterol clearance pathway is regulated by a number of nuclear receptors that control the expression of cholesterol 7-hydroxylase (CYP7a1), the rate-limiting step in bile acid synthesis (41). Human and murine CYP7a1 are regulated by different nuclear receptors and their ligands (157). In murine models of impaired TRβ action, LXR is induced with a high-cholesterol diet that stimulates CYP7a1 gene expression and bile acid synthesis (103, 110). LXR has no effect on human CYP7A1 mRNA levels (2) however, T3 treatment reduces CYP7A1 mRNA and cholic and chenodecoycholic acid synthesis in human hepatocytes (69). While there is no role for LXR in human CYP7A1 expression, both PPARα and hepatic nuclear factor (HNF) 4α have response elements that are located in close proximity to the TRE. In addition, HNF4α positively regulates CYP7A1 gene expression while PPARα inhibits HNF4α activity resulting in lower CYP7A1 levels (194).

Bile acids are now recognized as a regulatory pathway, stimulating both the TGR5 membrane receptor and the nuclear receptor FXR, as well as other related nuclear receptors including VDR, PXR, and CAR (279). Bile acids bind the TGR5 receptor on enteroendocrine L cells in the small intestine, which stimulates production of the incretin GLP-1 improving insulin sensitivity and increasing satiety. In BAT, as previously described, bile acids bind TGR5 and stimulate expression of D2 increasing energy expenditure and promoting resistance to diet-induced obesity (251, 269). Bile acids combine with the nuclear FXR receptor and stimulate target genes regulating cholesterol and bile acid metabolism (279). A recent clinical study in both healthy and cirrhotic subjects revealed that bile acid synthesis correlated positively with energy expenditure, and postprandially, serum TSH decreased in both groups (188), suggesting that the bile acid serum level influences the thyroid pituitary axis set point.

Bile acids are increasingly linked to glucose homeostasis mediated by both the TGR5 and FXR receptors. Animals studies have shown that a TGR5 agonist, EMCA, increases intracellular ATP/ADP, stimulates GLP-1, and attenuates diet-induced obesity (252). Activation of FXR by bile acids also improves diabetes in animal models. An FXR knockout mouse model resulted in glucose intolerance and insulin insensitivity (280). Treatment of diabetic mice with a synthetic FXR agonist repressed hepatic gluconeogenesis and enhanced liver sensitivity to insulin (280). Bile acids, like thyroid hormone, impact the metabolism of lipids and glucose and are linked by activation of D2 in specific tissues.

D. Fatty Acid Metabolism

TH stimulates both lipolysis and lipogenesis, although the direct action is lipolysis with lipogenesis thought to be stimulated to restore fat stores (191). A time course study in rats carefully measured whole body lipid content and thermogenesis after T3 treatment and concluded that the TH-induced lipogenesis is primarily to maintain fat loss that occurs with TH-induced lipolysis (191). Fatty acids produced from TH-induced lipolysis are the substrate for the increase in thermogenesis (191). T3 regulation of these divergent metabolic pathways is subject to nuclear receptor crosstalk, ligand-binding, nutritional status, and competition for RXR heterodimers (157). TH plays a significant role in the conversion of preadipocytes to adipocytes (187).

Malonyl CoA production in the liver promotes lipogenesis and directly inhibits carnitine palmitoyl transferase (CPT)-Iα, which converts long-chain fatty acyl-CoAs to acylcarnitines for translocation from the cytosol into inner mitochondrial matrix where β-oxidation occurs (172). T3 also induces the transcription of acetyl CoA carboxylase (ACC)-1, which generates malonyl CoA from acetyl CoA. ACC-1 is regulated by TR, LXR, and SREBP-1 (121). While LXR can directly stimulate ACC-1 (248), TR and SREBP1 must form a complex that stabilizes SREBP-1 on the binding site (275). SREBP-1 action is also enhanced by a PPARα agonist, which can potentiate SREBP-1c nuclear activity (142).

CPT-Iα mRNA and enzyme activity is greatly increased in the livers of hyperthyroid animals, and a functional TRE and CCAAT enhancer binding protein (C/EBP) are both necessary for T3 induction of CPT-Iα (129). The PPARα and TR response elements are in close proximity on the CPT-Iα gene. A PPARα agonist can induce CPT-Iα mRNA and reduced serum triglyceride levels after high fat feeding (177). PPARγ coactivator PGC-1α enhances both PPARα and TR induction of CPT-Iα (281). In vivo studies of a mutant TRα mouse model demonstrated crosstalk between PPARα and T3 signals in CPT-Iα regulation. The TRα-P398H mutant mouse model has impaired fatty acid oxidation because the mutant TRα occupies the CPT-Iα PPRE and inhibits PPARα-induced CPT-Iα expression (158). Another in vivo study demonstrated nuclear crosstalk via treatment with polyunsaturated fatty acids. These fatty acids induce hepatic TRβ expression and decreases both serum cholesterol and serum triglycerides however, in the hypothyroid state, polyunsaturated fatty acid failed to induce TRβ, but stimulate PPARα expression, resulting in decreased serum cholesterol, but persistent hypertriglyceridemia (244).

Finally, the actual mobilization of lipid droplets into the hepatocyte, termed “lipophagy,” has been shown to be T3 regulated (239). Impairment of this process is associated with hepatic steatosis and insulin resistance (274). T3-mediated autophagy is tightly coupled with β-oxidation to promote ketosis, is T3 dependent, and in the unliganded state is repressed by NCoR (241).

E. Hepatic Steatosis

Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is associated with diminished thyroid action. The TRα mutation analogous to a resistance to thyroid hormone (RTH)-associated mutation in TRβ, TRα-P398H mutant, with impaired fatty acid metabolism, also had evidence of hepatic steatosis (158). There is significant evidence for nuclear hormone crosstalk in the development and treatment of hepatic steatosis. In fact, subclinical hypothyroidism, with TSH levels in the upper normal range, were found to be associated with NAFLD, with greater TSH elevations correlated with more extensive steatosis (43). In a gene expression array study of human hepatic steatosis samples, there was downregulation of T3-responsive genes in the steatosis samples compared with normal liver (198). In a diabetic rat model, a TRβ selective analog was effective at reducing hepatic steatosis (32). These findings suggest that NAFLD is associated with impaired TH signaling. A recent study showed that a general, GC1, and liver-selective TRβ agonist, KB-2115, reduced hepatic steatosis, but both impaired insulin sensitivity by different pathways (260). GC1 treatment was associated with increased endogenous glucose production and KB-2115 with reduced insulin-stimulated glucose uptake in skeletal muscle due to reduced GLUT4 expression.

Fibroblast growth factor (FGF)-21 is expressed primarily in the liver, adipose tissue, and pancreas and is regulated by T3 in a PPARα-dependent manner (1). FGF-21 stimulates glucose uptake in fat and enhances mitochondrial oxidation through AMPK activation. Transgenic mice overexpressing FGF21 in liver have reduced plasma triglyceride concentrations and are resistant to weight gain after high-fat feeding. In addition, treatment with FGF21 in diet-induced obesity mice led to increased β-oxidation, improved serum lipid concentrations, and decreased hepatic triglycerides (136). FGF21 expression is known to be downstream of the nuclear receptor PPARα, and fibrate treatment, the PPARα ligand, causes an increase in FGF21 expression in rodents (12). T3 treatment in mice acutely induces hepatic expression of FGF21, but this induction is abolished in PPARα knockout mice (1).

In a study of healthy adults, 12 h of cold exposure at 24 or 19ଌ resulted in an increase in plasma FGF21 and enhanced lipolysis and energy expenditure (152). In a study of serum FGF-21 levels in obese youth with steatohepatitis, FGF-21 levels were elevated compared with control and correlated with hepatic fat content (94). In these patients with obesity and liver damage, the elevated FGF-21 levels may not be adequate to increase energy expenditure, although this was not directly studied.

One of the mechanisms that links the metabolic syndrome with hepatic steatosis is insulin stimulation of lipogenesis, which can lead to fatty liver and worsening insulin resistance, leading to greater stimulation of lipogenesis (182). The lipogenic transcription factor, SREBP-1c, is a mediator of this cycle and is itself influenced by a range of nuclear receptors, including CAR, TRβ, LRH-1, ERα, and FXR/SHP (182). Nuclear receptors have the potential to suppress SREBP-1c, which is a pathway that promotes insulin sensitivity.

F. TR Isoforms as Therapeutic Targets

TR isoform agonists have been the primary target for drug development, especially for the treatment of hypercholesterolemia and obesity (270) ( Table 4 ). TRβ agonists have shown significant promise in the treatment of hypercholesterolemia, hepatic steatosis, and weight loss, without generating cardiac toxicity or accelerated bone loss (83, 145). In a clinical study of patients who did not reach serum LDL cholesterol targets on HMG CoA reductase inhibitors alone, addition of the TRβ selective agonist eprotirome resulted in serum LDL cholesterol reduction of up to 30%, including reduction of serum Lpa and triglycerides at the higher dose of eprotirome (145). Treatment for 10 wk with a liver-targeted TRβ-selective agonist pro-drug, MB07811 , was effective at reducing hepatic steatosis in diabetic rats and reduced serum triglycerides and free fatty acids (32). The compound MB07811 is activated in the liver by cytochrome P-450 3A4 and may result in more selective action in the liver compared with other TRβ selective agonists. Animal studies, however, found that long-term use of eprotirome was associated with cartilage breakdown (227). This finding has discouraged development of these agents for broader clinical use despite their effectiveness in direct metabolic actions. T4 analog DITPA, originally studied for its property to enhance cardiac function (96), was found in human trials to have potent actions stimulating metabolism and promoting weight loss (146). The patients treated with DITPA for 6 mo had a reduction in serum total and LDL cholesterol, but also had evidence of increased bone turnover, suggestive of the complications seen with eprotirome. Although DITPA is a potent agent mediating weight loss, there is concern that at the doses required for the metabolic effects, the skeletal actions may limit its usefulness for metabolic disorders.

Table 4.

Metabolic properties of natural and synthetic thyroid compounds

Mechanism of ActionGeneral ActionsMetabolic ActionsReference Nos.
Naturally occurring
Thyroxine (T4)Requires conversion by D1 or D2 to T3 for activity at nuclear receptorMay activate PI3K and ERK1/2 pathwaysCell proliferation and angiogenesis28, 40, 155, 156
Binds integrin αv㬣 membrane receptor
Triiodothyronine (T3)Active form of thyroid hormone that binds nuclear TRLigand activating thyroid hormone actions in brain, bone, liver, muscle, and heartWeight loss28, 38, 40
Cholesterol and triglyceride reduction
TriacBinds to the nuclear TRTSH suppressionReduction in LDL cholesterol225
Does not require MCT8 transporterIncreased bone turnover
Increase SHBG from liver
DITPABinds to the nuclear TRDoes not require MCT8 transporterLDL cholesterol lowering96
Enhances cardiac functionBody weight loss
T1AMBinds to G protein-coupled trace amino acid associated receptor 1 (TAAR1)HypothermiaTransition from carbohydrate to lipid fuel source25, 88, 217
BradycardiaHyperglycemia
Sintetic
GC1Binds to the nuclear TR, TRβ selectivePreference for TRβReduce serum LDL cholesterol260, 270
Preferential liver distribution and actionReduce serum triglycerides
Reduced activity bone and heart
Eprotirome (KB-2115)Binds to the nuclear TR, TRβPreference for TRβReduce serum LDL cholesterol260, 270
Preferential liver distribution and actionReduce serum triglycerides
Reduced activity bone and heart
MB07811Binds to the nuclear TRPreference for TRβReduces LDL cholesterol32, 270
Activated in the liver by cytochrome P-450 3A4Preferential liver distribution and actionReduces hepatic steatosis

BAT, brown adipose tissue D1, 5′-deiodinase type 1 D2, 5′-deiodinase type 2 HDAC3, histone deacetylase 3 SHBG, sex hormone binding globulin T3, triiodothyronine T4, thyroxine TR, thyroid hormone receptor TRH, thyrotropin-releasing hormone TSH, thyroid-stimulating hormone UCP1, uncoupling protein 1.

The action of TRα in mediating adrenergic sensitivity, centrally and peripherally, suggests that it would be an attractive target for promoting energy expenditure and weight loss in metabolic disorders. Studies with TRα agonists in an amphibian model demonstrated a selective role for TRα in neuronal development and proliferation (58). In vivo studies of TRα agonists in mouse brain, however, did not produce a gene expression profile that differed from T3 treatment, indicating that TR isoform specificity was not reproduced in the mammalian brain (101). The most significant concern with a selective TRα agonist is that stimulation of bone turnover and cardiac stimulation could limit its use for metabolic targets.


Factors affecting BMR

In the last blog we discussed about Basic metabolic rate (BMR), understanding how it affects your body is a vital step in weight management. In this blog we look at the factors that affect BMR.

Factors affecting BMR:

Vârstă – During periods of growth,the BMR increases fore.g. From infancy to childhood there is extensive increase in BMR . The tissues in the body are growing and expanding rapidly which is why children or adolescents are constantly hungry

In adult life, it is opposite. Since majority of the growth is over, BMR starts to decline as we age. BMR decreases by 2-­3% per decade throughout adult life, probably due to decrease in skeletal muscle mass

Gen – Males have a 10-­15% higher metabolic rate than females due to greater skeletal muscle mass.

Body size – A person smaller in size has a larger surface area per unit volume. Thus, the rate of heat loss is high and hence a higher BMR

Dormi – Sleep reduces BMR by 10 -­15% due to a reduction in nervous system and muscle activity. The body systems slow down during sleep thus reducing rate of burning calories. Hence, it is advisable to eat early meals (i.e. latest by 8) or atleast 2 hours before going to sleep.

  • Thyroxine stimulates oxidation and increases heat production within cells (maximal thyroxine secretion is associated with a rise in metabolic rate by 50 ­‐ 100%)
  • Catecholamines increase BMR
  • Testosterone increases BMR by 10 ­‐ 15% (mainly due to its anabolic effect on skeletal muscle mass)
  • Growth hormone increases BMR by 15 ­‐ 20% due to direct effect on cellular metabolism

Pregnancy and lactation- BMR increases by about 15% during the later stages of pregnancy to support the growth of the fetus and related tissues

Nutritional status – BMR rises by 4­‐ 30% for 3 – 12 hours after a meal (thermogenic effect of food). However, during starvation or fasting the BMR slows down 20 ­‐ 30% due to a reduction in tissue metabolism. This is a natural adaptation by the body to conserve more energy when there is a deficit. That is why fasting or starvation is, in fact, detrimental to weight loss because the body goes into a conservation mode and whatever little is eaten quickly goes for storage to save enough for the next period of fasting.

The principle of small frequent meals is based on the premise that eating stimulates the metabolism and thereby helps in burning more calories. Of course, it is important to choose the right type and amount of foods eaten.

Climate – BMR is 10% ­‐ 20% higher for individuals living in arctic regions compared to the tropics. In order to acclimatize, more energy is used up in maintaining body temperature.

Patologie -BMR increases by

14% per degree of fever. Trauma, burns and malignancy also increase BMR

While the BMR remains a major component of energy expenditure , diet and physical activity are yet the vital factors that can change the game. Also, remember that the Muscle mass or fat free mass can be increased with exercise and proper diet which in turn is the most vital tool to increase BMR.


Eat Enough Calories

While severely restricting your calorie intake might seem like a good way to shed pounds fast, it can negatively affect your metabolism. You naturally reduce your metabolism when you reduce your calorie intake to resist losing weight. This was a plus to our ancient ancestors -- when food was scarce, their metabolisms would slow down to avoid starvation -- but it also means that when you cut calories too much, you'll find it harder to lose weight due to a lower metabolism.

Avoid this semi-starvation state -- and the low basal metabolic rate that comes with it -- by keeping your calorie intake to at least 1,800 calories for men and at least 1,200 calories for women.

You'll also get a slight metabolic boost by making certain food choices. Protein, for example, takes more energy to digest than carbohydrates or fat. As a result, higher-protein meals make you burn slightly more calories during digestion, which contributes to your overall calorie burn for the day. And opt for sources of carbohydrates that are high in fiber -- like beans, vegetables, fruits and whole grains. These fiber-rich carbs are harder to break down than refined cabs, like rice, so you'll burn slightly more calories during digestion.


Secretion and Physiological Effects

Fig 6. Approximate relation of the daily rate of thyroid hormone (T₄ and T₃) secretion to percent change in basal metabolic rate, compared with normal.

Effects of thyroid hormone on body functions include:

  1. Stimulation of Carbohydrate Metabolism. Thyroid hormone stimulates almost all aspects of carbohydrate metabolism, including rapid glucose uptake by cells, enhanced glycolysis, enhanced gluconeogenesis, increased rate of absorption from the gastrointestinal tract, and even increased insulin secretion with its resultant secondary effects on carbohydrate metabolism. All these effects probably result from the overall increase in cellular metabolic enzymes caused by thyroid hormone.
  2. Stimulation of Fat Metabolism. Essentially all aspects of fat metabolism are also enhanced under the influence of thyroid hormone. In particular, lipids are mobilized rapidly from the fat tissue, which decreases the fat stores of the body to a greater extent than almost any other tissue element. Mobilization of lipids from fat tissue also increases the free fatty acid concentration in the plasma and greatly accelerates the oxidation of free fatty acids by the cells.
  3. Effect on Plasma and Liver Fats. Increased thyroid hormone decreases the concentrations of cholesterol, phospholipids, and triglycerides in the plasma, even though it increases the free fatty acids. One of the mechanisms by which thyroid hormone decreases plasma cholesterol concentration is to increase significantly cholesterol secretion in the bile and consequent loss in the feces.
  4. Increased Requirement for Vitamins. Because thyroid hormone increases the quantities of many bodily enzymes and because vitamins are essential parts of some of the enzymes or coenzymes, thyroid hormone increases the need for vitamins. Therefore, a relative vitamin deficiency can occur when excess thyroid hormone is secreted, unless at the same time increased quantities of vitamins are made available.
  5. Increased Basal Metabolic Rate. Because thyroid hormone increases metabolism in almost all cells of the body, excessive quantities of the hormone can occasionally increase the basal metabolic rate 60 to 100 percent above normal. Conversely, when no thyroid hormone is produced, the basal metabolic rate falls to almost one-half normal.
  6. Decreased Body Weight. A greatly increased amount of thyroid hormone almost always decreases body weight, and a greatly decreased amount of thyroid hormone almost always increases body weight however, these effects do not always occur because thyroid hormone also increases the appetite, which may counterbalance the change in the metabolic rate.
  7. Increased Blood Flow and Cardiac Output. Increased metabolism in the tissues causes more rapid utilization of oxygen than normal and the release of greater than normal quantities of metabolic end products from the tissues. T hese effects cause vasodilation in most body tissues, thus increasing blood flow. The rate of blood flow in the skin especially increases because of the increased need for heat elimination from the body. As a consequence of the increased blood flow, cardiac output also increases, sometimes rising to 60 percent or more above normal when excessive thyroid hormone is present and falling to only 50 percent of normal in severe hypothyroidism.
  8. Increased Heart Rate. The heart rate increases considerably more under the influence of thyroid hormone than would be expected from the increase in cardiac output. T herefore, thyroid hormone seems to have a direct effect on the excitability of the heart, which in turn increases the heart rate. This effect is especially important because the heart rate is one of the sensitive physical signs that the clinician uses in determining whether a patient has excessive or diminished thyroid hormone production.
  9. Increased Heart Strength. The increased enzymatic activity caused by increased thyroid hormone production apparently increases the strength of the heart when only a slight excess of thyroid hormone is secreted. This effect is analogous to the increase in heart strength that occurs in mild fevers and during exercise. However, when thyroid hormone is increased markedly, heart muscle strength becomes depressed because of long-term excessive protein catabolism. Indeed, some severely thyrotoxic patients die of cardiac decompensation secondary to myocardial failure and increased cardiac load imposed by the increase in cardiac output.
  10. Increased Respiration. The increased rate of metabolism increases the utilization of oxygen and the formation of carbon dioxide these effects activate all the mechanisms that increase the rate and depth of respiration.
  11. Increased Gastrointestinal Motility. In addition to increased appetite and food intake, which has been discussed, thyroid hormone increases both the rates of secretion of the digestive juices and the motility of the gastrointestinal tract. Hyperthyroidism therefore often results in diarrhea, whereas lack of thyroid hormone can cause constipation.
  12. Excitatory Effects on the Central Nervous System. In general, thyroid hormone increases the rapidity of cerebration, although thought processes may be dissociated conversely, lack of thyroid hormone decreases rapidity of cerebration. A person with hyperthyroidism is likely to be extremely nervous and have many psychoneurotic tendencies, such as anxiety complexes, extreme worry, and paranoia.
  13. Effect on the Function of the Muscles. A slight increase in thyroid hormone usually makes the muscles react with vigor, but when the quantity of hormone becomes excessive, the muscles become weakened because of excess protein catabolism. Conversely, lack of thyroid hormone causes the muscles to become sluggish, and they relax slowly after a contraction.
  14. Muscle Tremor. One of the most characteristic signs of hyperthyroidism is a fine muscle tremor. This symptom is not the coarse tremor that occurs in Parkinson’s disease or when a person shivers because it occurs at the rapid frequency of 10 to 15 times per second. The tremor can be observed easily by placing a sheet of paper on the extended fingers and noting the degree of vibration of the paper. This tremor is believed to be caused by increased reactivity of the neuronal synapses in the areas of the spinal cord that control muscle tone. The tremor is an important means for assessing the degree of thyroid hormone effect on the central nervous system.
  15. Effect on Sleep. Because of the exhausting effect of thyroid hormone on the musculature and on the central nervous system, persons with hyperthyroidism often have a feeling of constant tiredness, but because of the excitable effects of thyroid hormone on the synapses, it is difficult to sleep. Conversely, extreme somnolence is characteristic of hypothyroidism, with sleep sometimes lasting 12 to 14 hours a day.
  16. Effect on Other Endocrine Glands. Increased thyroid hormone increases the rates of secretion of several other endocrine glands, but it also increases the need of the tissues for the hormones. For instance, increased thyroxine secretion increases the rate of glucose metabolism almost everywhere in the body and therefore causes a corresponding need for increased insulin secretion by the pancreas. Also, thyroid hormone increases many metabolic activities related to bone formation and, as a consequence, increases the need for parathyroid hormone. T hyroid hormone also increases the rate at which adrenal glucocorticoids are inactivated by the liver. This increased rate of inactivation leads to feedback increase in adrenocorticotropic hormone production by the anterior pituitary and, therefore, an increased rate of glucocorticoid secretion by the adrenal glands.
  17. Effect of Thyroid Hormone on Sexual Function. For normal sexual function, thyroid secretion needs to be approximately normal. In men, lack of thyroid hormone is likely to cause loss of libido a great excess of the hormone, however, sometimes causes impotence.

In women, lack of thyroid hormone often causes menorrhagia și polymenorrhea—that is, excessive and frequent menstrual bleeding, respectively. Yet, strangely enough, in other women a lack of thyroid hormone may cause irregular periods and occasionally even amenorrhea (absence of menstrual bleeding).

Hypothyroidism in women, as in men, is likely to result in a greatly decreased libido. To make the picture still more confusing, in women with hyperthyroidism, oligomenorrhea (greatly reduced bleeding) is common, and occasionally amenorrhea occurs.


Priveste filmarea: FAÇA VOCÊ MESMO - CALCULE SUAS CALORIAS (Ianuarie 2022).