La estufa interior

Publicado el 17-06-2021 en Cuaderno de Cultura Científica

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

Muchos mamíferos tienen una pequeña estufa en su interior. No es una estufa muy potente pero, en su modestia, cumple una función muy importante, pues les proporciona calor cuando necesitan compensar el que pierden. La estufita en cuestión es la llamada grasa parda o grasa marrón. Y es característica de los mamíferos que hibernan y también de los bebés humanos.

La razón por la que los animales homeotermos somos capaces de mantener constante nuestra temperatura corporal es que el metabolismo produce una gran cantidad de calor. Haciendo variar esa producción de calor y, en la medida de lo posible, controlando y modulando la cantidad que disipamos, ajustamos las ganancias y las pérdidas de manera que la temperatura no experimente apenas variaciones. Lo que es imprescindible es que exista una fuente de calor interna; sin ella la regulación térmica no sería posible. Normalmente, es el conjunto de la actividad metabólica la responsable de esa producción de calor, pero algunos homeotermos disponen de grasa parda, un tejido cuyo cometido específico consiste, precisamente, en producir calor.

La grasa parda y la grasa blanca son los dos tipos de tejido graso con que cuentan los mamíferos. Son muy diferentes. La blanca puede desempeñar diferentes funciones, dependiendo de su composición y su localización, pero tratándose de un compuesto con un alto contenido energético, su cometido principal es el de actuar como reserva energética. La parda, por el contrario, tiene una única función, la de producir calor. En las células que la forman hay lípidos, por supuesto, pero junto a los lípidos hay mitocondrias, muchas mitocondrias, y hay además una alta densidad de capilares sanguíneos. Que en los adipocitos (células llenas de lípidos) que conforman la grasa parda haya muchas mitocondrias y abundantes vasos sanguíneos quiere decir que se trata de un tejido metabólicamente muy activo. Lo curioso es que esa alta actividad metabólica no se traduce en trabajo, ni biológico ni mecánico, ni de ningún otro tipo. Desde ese punto de vista, se trata de un tejido “inútil”. Pero produce calor.

Como es bien sabido, el objeto y la consecuencia principal del catabolismo de sustratos energéticos es producir trifosfato de adenosina (ATP). Como sus enlaces fosfato contienen mucha energía química, puede desempeñarse un buen número de actividades (absorción de nutrientes, transporte de iones, síntesis de proteínas, contracción del músculo, y otras) haciendo uso de dicha energía. Sin embargo, en la grasa parda no se produce ATP como consecuencia del catabolismo de los lípidos que contiene; en las células de este tejido el catabolismo de los sustratos y la vía de producción de ATP se hallan desacopladas. Eso ocurre debido a la acción de una proteína desacoplante (UCP1, por uncoupling protein), también denominada termogenina.

Se las llama proteínas desacoplantes porque desvinculan (o desacoplan) el flujo de protones desde el espacio intermembranal de las mitocondrias hacia la matriz mitocondrial, de la producción de ATP a cargo de la correspondiente sintetasa. Veamos esto con algún detalle.

En la mayoría de las células con metabolismo aerobio, las mitocondrias utilizan oxígeno para completar el catabolismo de sustratos energéticos, de manera que la energía contenida en estos se convierte en energía química en forma de ATP, a la vez que se producen, además, CO₂ y H₂O. En bioquímica y fisiología decimos que el oxígeno es el aceptor final de electrones en la cadena respiratoria mitocondrial. En la secuencia que conduce a ese final hay un paso muy importante: la energía que procede de los sustratos se utiliza para acumular protones (H⁺) en el espacio entre las membranas interior y exterior de la mitocondria. Se genera así una diferencia de concentración de protones muy grande entre ese espacio intermembranal y el interior (la matriz) mitocondrial. En las células aerobias “normales”, esos protones retornan a la matriz mitocondrial a través de la sintetasa de ATP (la enzima que cataliza la síntesis de ATP y que es, además, un canal de protones), que utiliza el movimiento de aquellos a favor de gradiente electroquímico como fuente de energía para sintetizar ATP a partir de ADP. Decimos, por ello, que la síntesis de ATP está acoplada al flujo de protones.

En las células que contienen termogeninas, estas conducen a los protones a su través (también son canales de protones) para retornar a la matriz, pero su movimiento a favor de gradiente electroquímico no está acoplado a ningún otro proceso que utilice la energía que se libera, sino que se disipa en forma de calor. Lo que en una mitocondria normal es una transformación de la energía inherente al gradiente electroquímico de protones, se convierte en una transformación en la que el resultado es otra forma de energía: calor.

La grasa parda cumple una función esencial en los mamíferos que hibernan, puesto que es la fuente de calor que permite reiniciar la actividad en los fugaces despertares que experimentan durante la hibernación. También al final de ese periodo, cuando retoman la actividad normal.

Los mamíferos recién nacidos, gracias a la grasa parda, compensan, en parte, la dificultad que tienen para calentarse como lo hacemos los adultos y la gran propensión a perder calor que experimentan por el hecho de ser tan pequeños. De hecho, el calor producido por el catabolismo de los lípidos es imprescindible para compensar las pérdidas de calor que sufren y mantener así el balance térmico estable. En los bebés recién nacidos la grasa parda puede representar un 5% de la masa corporal. Al ser de tamaño tan pequeño tienen una superficie corporal muy grande con relación a su volumen (o masa), por lo que, comparativamente, pierden mucho más calor que los individuos grandes. Tienen, por otro lado, una cabeza de gran tamaño (también en relación con su masa) y, además, la cabeza es la parte del cuerpo por donde más calor se pierde. Por si todo esto no fuera suficiente, debido al limitado desarrollo del tejido muscular, no son capaces de tiritar ni de realizar ningún otro tipo de contracción muscular efectiva. Así pues, los bebes tienen muy buenas razones para disponer de un tejido específico que produzca calor.

Luego, al crecer, adquieren la capacidad de tiritar y de contraer la musculatura general con eficiencia, y junto con eso, van perdiendo la grasa parda. O al menos, eso es lo que se pensaba antes. Porque resulta que hace unos años se descubrió que algunas personas adultas no la pierden por completo. Se desconoce la razón por la que unos la pierden y otros no, pero los investigadores que se han ocupado de esta cuestión han hecho una interesante observación: quienes no la han perdido están más delgados que los demás. Lo más probable es que gracias al metabolismo que alimentan esos lípidos, una parte de la energía absorbida se disipe en forma de calor, razón por la que no se deposita en los tejidos.