Az izmaink akkor is melegen tartanak minket, ha nem csinálnak semmit
Izmaink még ellazult állapotban is képesek hőt termelni, melyet izomalapú hőtermelésnek nevezünk.
Az izomalapú termogenezis kifejlesztése kulcsfontosságú lépés volt az evolúció során, mely lehetővé tette őseink számára, hogy kevésbé trópusi környezetekben is elterjedjenek szerte a világon.
Ausztrál kutatók nemrég azonosították azt a sajátos módot, ahogyan az emlősök izomszövete a hidegvérű vagy ektotermikus állatokéból kifejlődött.
„A hidegvérű állatok, mint a békák és varangyok, és a melegvérű emlősök, mint az ember, ugyanazokat az alapvető izomszerkezeteket használják a testtartáshoz és a mozgáshoz szükséges erő előállítására”
– mondta Bradley Launikonis, a szerzők egyike és a Queenslandi Egyetem orvosbiológus kutatója.
Az emlősök azonban úgy érték el földrajzi szabadságukat, hogy megváltoztatták a kalciumionok koncentrációjának szabályozását nyugalmi állapotban lévő izmaikban, ami más pályára állította őket, mint ektotermikus rokonainkat. Ez az alkalmazkodás lehetővé teszi az emlősök izomsejtjei számára, hogy elviseljék a környező folyadék magasabb kalcium-koncentrációját, amihez az izomnak energiát kell fordítania, hogy a kalciumot kiürítse.
A vázizmokban lévő kalciumion-pumpák a kalciumionok szintjének állandó szinten tartásán dolgoznak. Korábbi kutatások kimutatták, hogy a pumpa aktivitása hatással van arra is, hogy a vázizomzat mennyi hőt termel nyugalmi állapotban.
Még az egyes izomrostokban keletkező kis mennyiségű hő is összeadódik, ha elegendő vázizom borítja a testet, ami lehetővé teszi, hogy a belső hőmérséklet hűvösebb környezetben is állandó maradjon. Adjunk hozzá némi szigetelést, és ez a hőenergia nagyot lendíthet.
A kutatók összehasonlítva az emlősök és az ektotermikus állatok izomrostjait, hogyan működnek azonos körülmények között, megállapították, hogy mindegyikük más-más módon áll ellen a növekvő kalciumion-koncentráció hatásának. Elemezték a nádi varangyok, egerek és malignus hipertermiában szenvedő emberek izomrostjaiban oldott kalciumot. Utóbbi állapotot gyakran a rianodin-receptor mutációja okozza, amely a kalciumcsatornákat nagyobb valószínűséggel nyitja meg, ha stimulánsnak vannak kitéve.
A rianodinreceptorok (RyR) az állati szövetekben, például az izmokban és az idegsejtekben lévő intracelluláris kalciumcsatornák, amelyeken keresztül kalciumionok áramlanak. A kalciumion-pumpák ellenkező irányban működnek, a kalciumot a másik irányba pumpálják vissza, hogy helyreállítsák az egyensúlyt a sejtekben.
Az emlősök vázizomzatában a RyR1 nevű típus, míg az ektoterm állatok vázizomzatában a receptor két típusa, az αRyR és a βRyR fejeződik ki.
A vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy emlősökben a nyugalmi állapotban lévő izomrostokat körülvevő folyadékban a kalcium hirtelen megnövekedése azt eredményezi, hogy az ionok a sejtek belsejében lévő, szarkoplazmatikus retikulumnak nevezett, membránnal körülvett rekeszben halmozódnak fel, ahelyett, hogy gyorsan felszabadulnának.
A kalciumionok beáramlása az izomsejtekbe általában kiváltja a RyR csatornákat, hogy több kalciumot szabadítsanak fel a sejt citoplazmájába, és ezzel elindul egy, az izomösszehúzódáshoz vezető kaszkád. Úgy tűnik azonban, hogy az emlősöknél kialakult némi ellenállás az izomsejtjeikben emelkedő kalciumszintekkel szemben.
Ez azért fontos, mert lehetővé teszi a szarkoplazmatikus retikulumból történő folyamatos kalciumion-szivárgást, ami arra kényszeríti a kalciumion-pumpát, hogy keményebben dolgozzon, több hőt termelve.
Úgy tűnik, a RyR egyik formájának elvesztése segített abban, hogy az emlősök izmai kevésbé legyenek érzékenyek a kalciumionok kiváltására, ami az anyagcsere mellett támogatja az endotermiát.
A kutatás részletekkel bővíti nemcsak az emlősök evolúciójának, hanem a saját egészségünk megértését is, fontos alapokat teremtve annak megértéséhez, hogyan égetnek energiát az izmaink még akkor is, amikor egyszerűen csak lazítunk.
Nyitókép: Shutterstock
