Termoregulering är ett integrerat system av biologiska mekanismer som ansvarar för att upprätthålla en nästan konstant inre temperatur oavsett klimatförhållanden utanför organismen. Dessa mekanismer - särskilt effektiva hos fåglar och däggdjur (alla homeotermiska djur), mindre hos fisk, amfibier och reptiler ( poikilotermiska djur) - inkluderar processer av produktion, lagring Och dispersion av värme.
Eftersom den överviktiga personen ofta inte äter onormalt i jämförelse med andra normalviktiga individer, som ibland äter ännu mer, är det antagligt att - med samma fysiska aktivitet - förändringarna av de termoregulatoriska processerna kan leda till en minskad energiförbrukning, med ackumulering av överskottsenergi i form av fett.Tunna ämnen, till skillnad från de feta, skulle därför vara bättre på att göra sig av med överflödig mat (se brun fettvävnad) i form av värme.
Termoregulering kan först och främst vara frivillig eller ofrivillig. I det första fallet är det djuret självt som frivilligt sätter igång adekvata beteendestrategier, till exempel sökandet efter en hå som är skyddad från elementen eller migration till de platser som är bäst lämpade för att upprätthålla sin egen kroppstemperatur.
Även ofrivilliga termoregulatoriska svar kan framkallas genom exponering för kalla eller varma miljöer. I vilket fall som helst involverar de interventionen från det hypotalamiska termoregulatoriska centret, som kan fånga och bearbeta signalerna från de kutana och centrala termoreceptorerna (placerade i hjärnan, ryggraden ledning och centrala organ), som samordnar det fysiologiska svar som är mest lämpligt för att bibehålla kroppstemperaturen.
Termoregulering i kalla miljöer
De termoregulatoriska anpassningarna till kyla har till syfte att bevara och / eller producera värme.
En organisms förmåga att producera värme kallas termogenes; det är till stor del obligatoriskt och kopplat till de fysiologiska och metaboliska processer som är ansvariga för rörelse, matsmältning, absorption och bearbetning av de näringsämnen som införs med kosten.
Däggdjur har förmågan att öka värmeproduktionen (valfri termogenes), oavsett om det involverar spänningsmekanismen eller inte. I det första fallet talar vi om skakande termogenes. Denna mekanism leder till produktion av värme genom en rytmisk och isometrisk sammandragning av muskelvävnad, inte riktad mot rörelse. Växlingen av sammandragningar och avslappning leder till en karakteristisk skakning som kallas rysning, som uppträder när kroppstemperaturen tenderar att minska "märkbart". Rysningen genererar en värmemängd som är upp till 6-8 gånger större än den som produceras av vilomuskeln. , det inträffar endast när maximal vasokonstriktion (se nedan) inte har kunnat bibehålla kroppstemperaturen.
Icke-spännande termogenes, även kallad kemisk termogenes, innebär produktion av värme genom exoterma (värmegenererande) biokemiska reaktioner. Dessa reaktioner förekommer i speciella organ, såsom brun fettvävnad (BAT), lever och muskler.
Den bruna fettvävnaden, typisk för vilande djur och knapp av människor (större hos spädbarn), definieras sålunda för den karakteristiska bruna pigmenteringen (synlig för blotta ögat) som ges av karotenoiderna på mitokondriell nivå. fettceller skiljer sig åt för en ytterligare egenskap, närvaron av det mitokondriella proteinet UCP1.Detta protein, som ligger på nivån av mitokondriemembranet, har egenskapen att koppla bort oxidativ fosforylering, vilket gynnar produktion av värme på bekostnad av bildandet av ATP -molekyler., Den bruna fettvävnaden har till syfte att bränna näringsämnen (främst fett) för att öka värmeproduktionen. Aktiveringen av den bruna fettvävnaden, stimulerad av kyla, är främst kopplad till frisättningen av noradrenalin och dess interaktion med β3 -receptorerna, men också garanterat av endokrina mekanismer såsom frisättning av T3 e T4 från sköldkörteln. De största avlagringarna av brun fettvävnad registreras i det interskapulära, periaortiska och perirenala området; vid dessa nivåer är de belägna nära blodkärl, till vilka de släpper ut värme så att det transporteras med blodflödet till kroppens perifera områden.
Det antas för närvarande att levern också deltar i termoregulering, vilket ökar dess metaboliska aktivitet - vilket resulterar i produktion av värme - när människokroppen utsätts för låga temperaturer. En annan ny upptäckt var upptäckten av isoformer av UCP1 -proteinet i muskler, vilket antyder en påstådd termogenetisk roll av metaboliskt ursprung (förutom förmågan att producera värme genom skakningar). Slutligen ökar "exponering för låga temperaturer" hjärtaktiviteten, nödvändigt för att stödja de metaboliska kraven hos de aktiva vävnaderna under dessa omständigheter (t.ex. BAT) och för att öka värmen som transporteras däri i alla anatomiska distrikt. Förutom att garantera allt detta kan ökningen av hjärtaktiviteten i sig producerar en icke försumbar mängd värme.
Kontrollen av värmeförluster styrs av de fysiska lagarna för ledning, konvektion, strålning och avdunstning.
LEDNING: värmeöverföring mellan två föremål vid olika temperaturer, i kontakt med varandra genom en yta.
RADIATION eller RADIATION: värmeöverföring mellan två objekt vid olika temperaturer, som INTE är i kontakt. Förlusten eller värmeförvärvet sker i form av strålning med våglängder i det synliga eller infraröda området; för att vara tydlig är det på samma sätt som solen värmer jorden genom rymden. Utgör mer än hälften av den mängd värme som förloras av Människokroppen.
KONVEKTION: överföring av värme från en kropp till en källa som rör sig genom den (luftströmmar eller vatten). Rörelsen av vatten eller kall luft genom den varmare huden orsakar kontinuerlig eliminering av värme.
AVDANNING: värmeöverföring genom passage från vätskan till vätskans gasformiga tillstånd som försvinner genom svettning, okänsliga förluster genom hud och luftvägar.
Minskningen av värmedispersionen i miljön sker huvudsakligen genom inneslutning av det kutana blodflödet (vasokonstriktion) och piloerektion (hos pälsdjur, mellan den varma huden och den kalla miljön, skapas en luftdyna som fungerar som värmeisolator) .
Ökningen av aptit, å sin sida, ökar produktionen av värme genom de termogenetiska mekanismerna som framkallas av kosten och stöder energikraven hos de termogenetiska organen.
Termoregulering i varma miljöer
Under vistelsen i varma miljöer reagerar organismen genom en rad termodispersiva mekanismer, på många sätt i motsats till de nyss illustrerade; dessutom finns det en suspension av de metaboliska processerna som ligger bakom den valfria termogenesen. Bland dessa minns vi den kutana vasodilatationen och ökningen svettning, frekvens och andningsdjup (polypné), alla processer som syftar till att öka spridningen av värme genom avdunstning. Under dessa omständigheter minskar också aptiten och hjärtfrekvensen som svar på ett lägre syrebehov av de termogenetiska organen.
Bland de långsiktiga anpassningsprocesserna är det också möjligt att uppskatta en minskning av hypofysutsöndringen av tyrotropiskt hormon, med en påföljande bromsning av metabolismen, därför av värmeproduktionen.
Som nämnts i föregående kapitel styrs vasokonstriktionsprocessen till stor del av det sympatiska nervsystemet. Glatt muskulatur i de precapillära sfinkterna och arteriolerna får input från postganglioniska sympatiska (adrenerga) neuroner. Om den djupa temperaturen sjunker (exponering för kyla) aktiverar hypotalamus selektivt dessa neuroner, som genom frisättning av noradrenalin bestämmer sammandragningen av den arteriolära glatta muskeln, vilket minskar det kutana blodflödet. Detta termoregulatoriska svar håller blodet varmare till de inre organen ., minimerar blodflödet på hudytan som är kall av vädret. Medan vasokonstriktion är en aktiv process, är vasodilatation en övervägande passiv process, som beror på suspension av vasokonstriktoraktivitet genom att hämma sympatisk aktivitet. Om denna process är typisk för sympatisk aktivitet. kroppsekstremiteter, i andra delar av kroppens kärlvidgning gynnas av specialiserade neuroner som utsöndrar acetylkolin. Särskilda fall representeras också av den lokala utvidgningen av vissa vaskulära distrikt efter frisättning av kväveoxid (NO) eller andra vasodilaterande parakrina ämnen.
I samband med termoregulering varierar det kutana blodflödet från värden nära noll, när det är nödvändigt att spara värme, upp till nästan 1/3 av hjärteffekten när värmen måste släppas ut i miljön.
