Termoregulacija je integriran sistem bioloških mehanizmov, odgovoren za vzdrževanje skoraj konstantne notranje temperature ne glede na podnebne razmere zunaj organizma. Ti mehanizmi - še posebej učinkoviti pri pticah in sesalcih (vse homeotermne živali), manj pri ribah, dvoživkah in plazilcih ( poikilotermne živali) - vključujejo procese proizvodnje, shranjevanje In razpršitev toplote.
Ker debele osebe pogosto ne jedo nenormalno v primerjavi z drugimi posamezniki normalne telesne teže, ki včasih jedo celo več, je verjetno, da lahko - z enako telesno aktivnostjo - spremembe termoregulacijskih procesov zmanjšajo porabo energije, kopičenje odvečne energije v obliki maščobe. Tanki subjekti bi, za razliko od debelih, bolje odstranili odvečno hrano (glej rjavo maščobno tkivo) v obliki toplote.
Termoregulacija je lahko predvsem prostovoljna ali neprostovoljna. V prvem primeru je žival sama tista, ki prostovoljno sproži ustrezne vedenjske strategije, na primer iskanje brloga, zaščitenega pred elementi, ali selitev na mesta, ki so najbolj primerna za vzdrževanje lastne telesne temperature.
Tudi neprostovoljni termoregulacijski odzivi se lahko sprožijo zaradi izpostavljenosti hladnemu ali vročemu okolju, vsekakor pa vključujejo posredovanje centra za termoregulacijo hipotalamusa, ki lahko zajame in obdela signale, ki prihajajo iz kožnih in osrednjih termoreceptorjev (v možganih, hrbtenjači). vrvice in osrednjih organov), ki usklajuje fiziološki odziv, ki je najbolj primeren za vzdrževanje telesne temperature.
Termoregulacija v hladnem okolju
Namen termoregulacijske prilagoditve mrazu je ohranjanje in / ali pridobivanje toplote.
Sposobnost organizma, da proizvaja toploto, imenujemo termogeneza; je v veliki meri obvezen in povezan s fiziološkimi in presnovnimi procesi, ki so odgovorni za gibanje, prebavo, absorpcijo in predelavo hranilnih snovi, vnesenih s prehrano.
Sesalci lahko povečajo proizvodnjo toplote (neobvezno termogenezo), ne glede na to, ali gre za mehanizem vznemirjenja ali ne. V prvem primeru govorimo o drhteči termogenezi. Ta mehanizem vodi do proizvodnje toplote z ritmičnim in izometričnim krčenjem mišičnega tkiva, ki ni namenjeno gibanju. Izmenjava kontrakcij in sproščanja vodi do značilnega tremorja, imenovanega drhtenje, ki se pojavi, ko se telesna temperatura nagiba k "opaznemu znižanju". Drhtanje ustvarja količino toplote, ki je 6-8-krat večja od tiste, ki jo proizvaja mišica v mirovanju. Običajno se pojavi le, če maksimalna vazokonstrikcija (glej spodaj) ni mogla vzdrževati telesne temperature.
Ne-vznemirljiva termogeneza, imenovana tudi kemijska termogeneza, vključuje proizvodnjo toplote z eksotermnimi (toplotno ustvarjajočimi) biokemičnimi reakcijami. Te reakcije se pojavijo v določenih organih, kot so rjavo maščobno tkivo (BAT), jetra in mišice.
Rjavo maščobno tkivo, značilno za hibernirajoče živali in redko pri ljudeh (večje pri dojenčkih), je tako opredeljeno za značilno rjavo pigmentacijo (vidno s prostim očesom), ki jo dajejo karotenoidi, prisotni na ravni mitohondrijev. maščobne celice ločimo po dodatni značilnosti, prisotnosti mitohondrijskega proteina UCP1. Ta beljakovina, ki se nahaja na ravni mitohondrijske membrane, ima lastnost, da ločuje oksidativno fosforilacijo in tako spodbuja proizvodnjo toplote na račun tvorbe Molekule ATP., Ima rjavo maščobno tkivo namen izgorevanja hranil (predvsem maščob) za povečanje proizvodnje toplote. z receptorji β3, vendar tudi zagotovljeni z endokrinimi mehanizmi, kot je sproščanje T3 e T4 iz ščitnice. Največje usedline rjavega maščobnega tkiva so zabeležene v medkapularnem, periaortnem in perirenalnem območju; na teh ravneh se nahajajo v bližini krvnih žil, do katerih sproščajo toploto, tako da se s pretokom krvi prenaša na obrobna področja telesa.
Trenutno velja, da jetra sodelujejo tudi pri termoregulaciji, kar poveča njihovo presnovno aktivnost - kar povzroči proizvodnjo toplote -, ko je človeško telo izpostavljeno nizkim temperaturam. Drugo nedavno odkritje je bilo odkritje izooblik proteina UCP1 v mišicah, kar nakazuje na domnevno termogenetsko vlogo presnovnega izvora (poleg sposobnosti proizvajanja toplote s tresenjem). Nazadnje "izpostavljenost nizkim temperaturam povečuje" srčno aktivnost, potreben za podpiranje presnovnih potreb aktivnih tkiv v teh okoliščinah (na primer BAT) in za povečanje prenosa toplote, ki se v njih proizvaja, v vseh anatomskih okrožjih. Poleg tega, da vse to zagotavlja, je povečanje srčne aktivnosti samo po sebi sposobno proizvajajo zanemarljivo količino toplote.
Nadzor toplotnih izgub urejajo fizikalni zakoni prevodnosti, konvekcije, sevanja in izhlapevanja.
PREVODA: prenos toplote med dvema objektoma pri različnih temperaturah, v stiku med seboj skozi površino.
ZRAČENJE ali SEVANJE: prenos toplote med dvema objektoma pri različnih temperaturah, ki nista v stiku. Izguba ali pridobivanje toplote se pojavi v obliki sevanja z valovnimi dolžinami v vidnem ali infrardečem območju; če je jasno, je to enak način, na katerega sonce segreva zemljo skozi vesolje. Predstavlja več kot polovico količine toplote, ki jo izgubi človeško telo.
KONVEKCIJA: prenos toplote iz telesa na vir, ki se premika po njem (tokovi zraka ali vode). Premikanje vode ali hladnega zraka skozi toplejšo kožo povzroča neprekinjeno odstranjevanje toplote.
UPORABA: prenos toplote s prehodom iz tekočega v plinasto stanje tekočin, izgubljenih zaradi znojenja, neobčutljive izgube skozi kožo in dihalne poti.
Zmanjšanje toplotne disperzije v okolju se v bistvu zgodi z zadrževanjem kožnega krvnega pretoka (vazokonstrikcija) in piloerekcijo (pri krznenih živalih med toplo kožo in hladnim okoljem se ustvari zračna blazina, ki deluje kot toplotni izolator) .
Povečanje apetita povečuje proizvodnjo toplote s termogenetskimi mehanizmi, ki jih povzroča prehrana, in podpira energetske potrebe termogenetskih organov.
Termoregulacija v vročih okoljih
Med bivanjem v toplem okolju se organizem odziva na vrsto termodisperzivnih mehanizmov, ki so v marsičem v nasprotju s tistimi, ki so bili pravkar prikazani; poleg tega obstaja suspenzija presnovnih procesov, ki so osnova neobvezne termogeneze. Med temi se spomnimo kožne vazodilatacije in povečanja potenja, pogostosti in globine vdihavanja (polipneja), vseh procesov, katerih cilj je povečati disperzijo toplote z izhlapevanjem. V teh okoliščinah se apetit in srčni utrip prav tako zmanjšata kot odziv na nižjo potrebo po kisiku s strani termogenetskih organov.
Med dolgoročnimi prilagoditvenimi procesi je mogoče oceniti tudi zmanjšanje izločanja hipofize tirotropnega hormona s posledičnim upočasnitvijo presnove, torej proizvodnje toplote.
Kot je bilo omenjeno v prejšnjem poglavju, proces vazokonstrikcije v veliki meri nadzoruje simpatični živčni sistem. Gladke mišice v predkapilarnih sfinkterjih in arteriolah prejemajo prispevek iz postganglijskih simpatičnih (adrenergičnih) nevronov. Če globoka temperatura pade (izpostavljenost mrazu), hipotalamus selektivno aktivira te nevrone, ki s sproščanjem noradrenalina določijo krčenje arteriolarne gladke mišice, s čimer se zmanjša kožni pretok krvi. Ta termoregulacijski odziv ohranja kri toplejšo do notranjih organov ., kar zmanjšuje pretok krvi na površini kože, ki jo je vreme ohladilo. Medtem ko je vazokonstrikcija aktiven proces, je vazodilatacija pretežno pasiven proces, ki je odvisen od prekinitve vazokonstriktorske aktivnosti z zaviranjem simpatične aktivnosti. Če je ta proces značilen za simpatično telesne okončine, v drugih delih telesa vazodilatacijo spodbujajo specializirani nevroni, ki izločajo acetilholin. Posebne primere predstavlja tudi lokalna dilatacija nekaterih žilnih okrožij po sproščanju dušikovega monoksida (NO) ali drugih vazodilatacijskih parakrinih snovi.
V okviru termoregulacije se kožni pretok krvi spreminja od vrednosti blizu nič, ko je treba ohraniti toploto, do skoraj 1/3 srčnega utripa, ko je treba toploto sprostiti v okolje.
.jpg)
