Терморегулацията е интегрирана система от биологични механизми, отговорна за поддържането на почти постоянна вътрешна температура, независимо от климатичните условия извън организма.Тези механизми - особено ефективни при птици и бозайници (всички хомеотермични животни), по -малко при риби, земноводни и влечуги ( poikilothermic animals) - включват процеси на производство, съхранение И разпръскване на топлина.
Тъй като субектът със затлъстяване често не яде ненормално в сравнение с други индивиди с нормално тегло, които понякога ядат дори повече, се предполага, че - при същата физическа активност - промените в терморегулаторните процеси могат да доведат до намалена консумация на енергия, с натрупване на излишна енергия под формата на мазнини. Тънките субекти, за разлика от затлъстелите, биха били по -добре да изхвърлят излишната храна (виж кафява мастна тъкан) под формата на топлина.
Терморегулацията може да бъде преди всичко доброволна или неволна. В първия случай самото животно доброволно задейства адекватни поведенчески стратегии, като например търсенето на леговище, защитено от елементите, или миграцията към местата, които са най -подходящи за поддържане на собствената му телесна температура.
Дори неволни терморегулаторни реакции могат да бъдат предизвикани от излагане на студена или гореща среда.Въпреки това, те включват намесата на хипоталамичния терморегулаторен център, способен да улавя и обработва сигналите, идващи от кожните и централните терморецептори (разположени в мозъка, гръбначния стълб връв и централни органи), координиращи физиологичния отговор, най -подходящ за поддържане на телесната температура.
Терморегулация в студена среда
Терморегулаторните адаптации към студа имат за цел да съхраняват и / или произвеждат топлина.
Способността на организма да произвежда топлина се нарича термогенеза; до голяма степен е задължителен и свързан с физиологичните и метаболитните процеси, отговорни за движението, храносмилането, усвояването и преработката на хранителните вещества, въведени с храната.
Бозайниците имат способността да увеличават производството на топлина (незадължителна термогенеза), независимо дали това включва механизма на тръпката. В първия случай говорим за трепереща термогенеза. Този механизъм води до производство на топлина чрез ритмично и изометрично свиване на мускулната тъкан, което не е насочено към движение. Редуването на контракциите и релаксацията води до характерен тремор, наречен треперене, който се появява, когато телесната температура има тенденция да се понижава "забележимо". Тръпката генерира количество топлина до 6-8 пъти по-голямо от това, което произвежда мускулът в покой. Обикновено , това се случва само когато максималната вазоконстрикция (виж по -долу) не е в състояние да поддържа телесната температура.
Термогенезата без трепет, наричана още химическа термогенеза, включва производството на топлина чрез екзотермични (генериращи топлина) биохимични реакции. Тези реакции се проявяват в определени органи, като кафява мастна тъкан (НДНТ), черен дроб и мускули.
Кафявата мастна тъкан, типична за зимуващи животни и оскъдна при хората (по -голяма при кърмачета), по този начин се определя за характерната кафява пигментация (видима с невъоръжено око), дадена от каротеноидите, присъстващи на нивото на митохондриите. Тези енергийни центрове на кафявото мастни клетки се разграничават за допълнителна характеристика, наличието на митохондриалния протеин UCP1. Този протеин, разположен на нивото на митохондриалната мембрана, има характеристиката на отделяне на окислителното фосфорилиране, като по този начин благоприятства производството на топлина за сметка на образуването на Молекули АТФ., Кафявата мастна тъкан има за цел да изгаря хранителни вещества (главно мазнини), за да увеличи производството на топлина.Активирането на кафявата мастна тъкан, стимулирано от студ, е свързано главно с освобождаването на норадреналин и неговото взаимодействие с β3 рецепторите, но също така гарантирано от ендокринни механизми като освобождаването на Т3 е Т4 от щитовидната жлеза. Най -големите отлагания на кафява мастна тъкан са регистрирани в интерскапуларната, околоаорталната и периреналната област; на тези нива те се намират близо до кръвоносните съдове, към които отделят топлина, така че тя да се транспортира с кръвния поток към периферните области на тялото.
Понастоящем се смята, че черният дроб също участва в терморегулацията, увеличавайки неговата метаболитна активност - което води до производство на топлина - когато човешкото тяло е изложено на ниски температури. Друго скорошно откритие е откриването на изоформи на протеина UCP1 в мускулите, което предполага предполагаема термогенетична роля на метаболитен произход (в допълнение към способността да произвежда топлина чрез треперене). И накрая, "излагането на ниски температури увеличава" сърдечната дейност, необходими за подпомагане на метаболитните нужди на активните тъкани при тези обстоятелства (като НДНТ) и за увеличаване на транспорта на топлината, произвеждана в тях във всички анатомични области. В допълнение към гарантирането на всичко това, увеличаването на сърдечната дейност само по себе си е способно да произвеждане на пренебрежимо малко количество топлина.
Контролът на топлинните загуби се регулира от физическите закони на проводимост, конвекция, излъчване и изпаряване.
ПРОВЕЖДАНЕ: пренос на топлина между два обекта при различни температури, в контакт един с друг през повърхност.
РАДИАЦИЯ или РАДИАЦИЯ: пренос на топлина между два обекта при различни температури, които НЕ са в контакт. Загубата или придобиването на топлина се случва под формата на радиация с дължини на вълните във видимия или инфрачервения диапазон; за да бъде ясно, това е същият начин, по който слънцето загрява земята през космоса. Представлява над половината от количеството топлина, загубено от човешкото тяло.
КОНВЕКЦИЯ: пренос на топлина от тяло към източник, който се движи през него (потоци въздух или вода). Движението на вода или студен въздух през по -топлата кожа причинява непрекъснато елиминиране на топлината.
ИЗПАРАВАНЕ: пренос на топлина чрез преминаване от течността в газообразно състояние на течностите, изгубени при изпотяване, нечувствителни загуби през кожата и дихателните пътища.
Намаляването на топлинната дисперсия в околната среда става по същество чрез задържане на кожния кръвен поток (вазоконстрикция) и пилоерекция (при животни с козина, между топлата кожа и студената среда се създава въздушна възглавница, която действа като топлоизолатор) .
Увеличаването на апетита от своя страна увеличава производството на топлина чрез термогенетичните механизми, предизвикани от диетата, и поддържа енергийните нужди на термогенетичните органи.
Терморегулация в горещи среди
По време на престоя в топла среда организмът реагира чрез поредица от термодисперсионни механизми, в много отношения противоречащи на току -що илюстрираните; освен това има спиране на метаболитните процеси в основата на незадължителната термогенеза. Сред тях си спомняме кожната вазодилатация и увеличаването на изпотяване, честота и дълбочина на вдишване (полипнея), всички процеси, които имат за цел да увеличат разсейването на топлината чрез изпаряване. При тези обстоятелства апетитът и сърдечната честота също намаляват в отговор на по -ниското търсене на кислород от термогенетичните органи.
Сред процесите на дългосрочна адаптация също е възможно да се оцени намаляване на хипофизната секреция на тиреотропен хормон, с последващо забавяне на метаболизма, следователно на производството на топлина.
Както бе споменато в предишната глава, процесът на вазоконстрикция до голяма степен се контролира от симпатиковата нервна система. Гладките мускули в прекапилярните сфинктери и артериоли получават данни от постганглионарни симпатикови (адренергични) неврони. Ако дълбоката температура падне (излагане на студ), хипоталамусът избирателно активира тези неврони, които чрез освобождаването на норадреналин определят свиването на артериоларната гладка мускулатура, намалявайки притока на кръв през кожата. Този терморегулаторен отговор поддържа кръвта по -топла към вътрешните органи ., минимизирайки притока на кръв по повърхността на кожата, охладена от времето. Докато вазоконстрикцията е активен процес, вазодилатацията е предимно пасивен процес, който зависи от спирането на вазоконстрикторната активност чрез инхибиране на симпатиковата активност. Ако този процес е типичен за симпатиковата крайници на тялото, в други части на тялото вазодилатацията се облагодетелства от специализирани неврони, които отделят ацетилхолин. Специални случаи са представени и от локалното разширяване на някои съдови области след освобождаването на азотен моноксид (NO) или други вазодилатиращи паракринни вещества.
В контекста на терморегулацията, кожният кръвен поток варира от стойности, близки до нула, когато е необходимо да се запази топлината, до почти 1/3 от сърдечния дебит, когато топлината трябва да бъде освободена в околната среда.
