寒さに対する熱産生

熱発生は、哺乳類において体温とエネルギーバランスの維持に不可欠なプロセスである。BAT（褐色脂肪組織）とその活性化経路に関する研究は、肥満とそれに関連する代謝合併症の治療と予防に有望な展望をもたらす。

熱発生は、哺乳類が様々な条件に応じて熱を発生させる代謝プロセスである。この現象は体温を約36～37℃に維持するために重要であり、さまざまなメカニズムによって引き起こされる。熱発生における重要な構成要素は褐色脂肪組織（BAT）であり、褐色脂肪組織は、高いエネルギー消費量（EE）と関連し、成人の肥満率と逆相関するプロセスである非震動熱発生において重要な役割を果たしている。

褐色脂肪細胞とベージュ脂肪細胞からなるBATは、主にβ3-アドレナリン受容体（β3-AR）を介して活性化される。ヒトにおけるエビデンスはげっ歯類ほど強固ではないが、この受容体はBATの熱産生に極めて重要であることが示されている。この経路の活性化は体重減少に寄与するだけでなく、インスリン抵抗性、肝脂肪症、高血糖などの他の代謝障害にも良い影響を与える。

熱発生は、寒冷曝露、食事、熱発生サプリメントなど、さまざまな要因によって誘導することができる。この中で、熱発生は、骨格筋の不随意収縮によって熱が産生される戦慄性熱発生と、骨格筋の不随意収縮によって熱が産生される戦慄性熱発生とに分けられる。このプロセスは、哺乳類が骨格筋の不随意収縮によって熱を産生することを可能にし、BATと骨格筋における細胞代謝の活性化を伴う、震えを伴わない熱発生を可能にする。このプロセスにより、哺乳類は脂肪酸やその他のエネルギー基質の酸化から熱を産生し、体温をコントロールすることができる。

エネルギー収支方程式（ES = EI - EO）は、栄養と代謝の基本であり、体重の変化は摂取エネルギー（EI）と消費エネルギー（EO）の不均衡から生じるとされている。摂取エネルギーは摂取した食事と水分から得られ、消費エネルギーは体内で失われた熱と体内で行われた仕事から得られます。貯蔵エネルギー（SE）は、体内に貯蔵されている多量栄養素の変化率です。

エネルギー消費は、基礎代謝に関連する義務的熱発生、食後熱発生、身体活動誘発性熱発生、および周囲温度の低下に反応して活性化する適応的熱発生という、いくつかの要素に分けられる。義務的熱発生は細胞代謝と臓器機能に関連し、食後熱発生は食物の熱作用である。身体活動はエネルギー消費の変動に大きく寄与する。

BATの褐色脂肪細胞は、脂肪酸の酸化と発熱を促進するミトコンドリアの含有量が高いため、熱産生に特に効果的である。このプロセスは、エクセルゴニックな化学反応とエンドエルゴニックな化学反応の結合度、および主要なエネルギー貯蔵・利用分子であるATPを加水分解するATPアーゼの活性によって制御されている。