Brown adipose tissue and exercise. Implications on human energy balance and metabolism.The actibate study

Resumen

Inglés: In 2009, brown adipose tissue (BAT) was discovered to be present and active in human adults. Since then, BAT has been regarded as a promising target for therapies against obesity and related diseases. However, whether BAT is able to significantly influence human energy balance and metabolism regulation is still unclear. Moreover, there is biological base to hypothesize that BAT activation and/or recruitment takes place in response to physical exercise, possibly being one of the still unknown mechanisms by which exercise exert important beneficial effects on human health. The main aims of this Doctoral Thesis are to study the role of human BAT in energy balance regulation (section 1), the relationship between BAT and body composition (section 2), the role of BAT in the development of the metabolic syndrome in overweight or obese patients (section 3) and the effect of exercise on BAT volume and activity (section 4). This Doctoral Thesis includes a total of 10 studies. The results of present Doctoral Thesis show that human BAT volume and activity are not associated with basal, meal or cold-induced energy expenditure and nutrient oxidation rates, neither with energy intake or appetite regulation. BAT volume and activity are not associated either with bone mineral density. On the other hand, BAT volume and fat content, but not its activity, are positively associated with whole-body and central adiposity, while BAT fat content is positively associated with body adiposity. Moreover, metabolically healthy overweight or obese (MHOO) young adults present higher BAT volume and activity, whole-body adaptive thermogenesis and metabolic flexibility than their unhealthy counterparts. Finally, a 6 months exercise training program does not modify BAT volume and activity. Collectively, the results of this Doctoral Thesis indicate that BAT is not significantly implicated in human energy balance regulation, although BAT volume and fat content are higher in overweight or obese patients, suggesting that BAT hypertrophy and hyperplasia take place in response to body weight increases. Moreover, the higher BAT volume and activity in MHOO participants suggests that BAT expandability could be playing a role on the prevention of the metabolic syndrome. Finally, exercise training seems not to modify BAT volume or activity, although future studies are needed to confirm these findings. Castellano: En 2009 se descubrió que el tejido adiposo pardo (TAP) se encuentra en el adulto humano y es activo. Desde entonces, el TAP se ha considerado una prometedora diana para terapias contra la obesidad y patologías relacionadas. Sin embargo, aún se desconoce si el TAP es capaz de influir de forma significativa en la regulación del balance y metabolismo energético humano. Por otro lado, existe base biológica suficiente para hipotetizar que el TAP se incrementa y/o activa en respuesta al ejercicio físico, siendo éste posiblemente uno de los mecanismos aún desconocidos por los que el ejercicio produce importantes beneficios en la salud humana. Los objetivos principales de esta Tesis Doctoral son estudiar, el papel del TAP humano en la regulación del balance energético (sección 1), la relación ente TAP y composición corporal (sección 2), el papel del TAP en el desarrollo del síndrome metabólico en pacientes con sobrepeso u obesidad (sección 3), y el efecto del ejercicio sobre el volumen y actividad del TAP. Esta Tesis Doctoral incluye un total de 10 estudios. Los resultados de la presente Tesis Doctoral muestran que el volumen y la actividad del TAP humano no se asocian con el gasto energético y la oxidación de nutrientes basal, en respuesta a una comida o exposición a frío, ni con la ingesta energética o la regulación del apetito. El volumen y actividad del TAP tampoco se asocian con la densidad mineral ósea. Por otro lado, el volumen y contenido graso del TAP, pero no su actividad, se asocian positivamente con el nivel de adiposidad corporal. Además, adultos jóvenes con sobrepeso u obesidad metabólicamente sanos presentan mayor volumen y actividad del TAP, y mayor termogénesis adaptativa y flexibilidad metabólica general que sus pares metabólicamente enfermos. Finalmente, un programa de entrenamiento físico de 6 meses de duración no modifica el volumen y la actividad del TAP. En conjunto, los resultados de esta Tesis Doctoral indican que el TAP no está significativamente implicado en la regulación del balance energético humano, aunque el volumen y el contenido graso del TAP son mayores en personas con sobrepeso u obesidad, lo que sugiere que se produce hipertrofia e hiperplasia del TAP en respuesta a incrementos de peso corporal. Además, el mayor volumen y actividad del TAP en participantes con sobrepeso u obesidad metabólicamente sanos sugiere que la expansibilidad del TAP podría jugar un papel en la prevención del síndrome metabólico. Por último, el ejercicio físico parece no modificar el volumen o la actividad del TAP, aunque futuros estudios son necesarios para confirmar estos hallazgos.