Termoregulatsioon on integreeritud bioloogiliste mehhanismide süsteem, mis vastutab peaaegu konstantse sisetemperatuuri säilitamise eest, sõltumata kliimatingimustest väljaspool organismi. Need mehhanismid - eriti tõhusad lindudel ja imetajatel (kõik homöotermilised loomad), vähem kaladel, kahepaiksetel ja roomajatel ( poikilotermilised loomad) - hõlmavad protsesse tootmine, ladustamine Ja hajumine kuumusest.
Kuna rasvunud patsient ei söö sageli teiste eakaalulistega võrreldes ebanormaalselt, kes söövad mõnikord isegi rohkem, võib eeldada, et sama füüsilise aktiivsuse korral võivad termoregulatsiooniprotsesside muutused vähendada energiatarbimist. liigse energia kogunemine rasva näol. Õhukesed isikud, erinevalt rasvunud, oleksid seetõttu paremad liigse toidu (vt pruun rasvkude) kuumuse kõrvaldamiseks.
Termoregulatsioon võib olla ennekõike vabatahtlik või tahtmatu. Esimesel juhul käivitab loom vabatahtlikult adekvaatsed käitumisstrateegiad, näiteks elementide eest kaitstud uru otsimise või rändamise kohtadesse, mis on tema kehatemperatuuri säilitamiseks kõige sobivamad.
Isegi tahtmatuid termoregulatsioonireaktsioone võib esile kutsuda kokkupuude külma või kuuma keskkonnaga. Igal juhul hõlmab see hüpotaalamuse termoregulatsioonikeskuse sekkumist, mis on võimeline jäädvustama ja töötlema naha ja tsentraalsete termoretseptorite (asuvad ajus, seljaajus) signaale nöör ja keskorganid), koordineerides kehatemperatuuri säilitamiseks kõige sobivamat füsioloogilist reaktsiooni.
Termoregulatsioon külmas keskkonnas
Termoregulatsiooni kohandused külma jaoks on ette nähtud soojuse säilitamiseks ja / või tootmiseks.
Organismi võimet soojust toota nimetatakse termogeneesiks; see on suuresti kohustuslik ja seotud füsioloogiliste ja ainevahetusprotsessidega, mis vastutavad toiduga kaasnevate toitainete liikumise, seedimise, imendumise ja töötlemise eest.
Imetajatel on võimalus suurendada soojuse tootmist (valikuline termogenees), olenemata sellest, kas see hõlmab põnevusmehhanismi või mitte. Esimesel juhul räägime värisevast termogeneesist. See mehhanism viib soojuse tootmiseni lihaskoe rütmilise ja isomeetrilise kokkutõmbumise kaudu, mis ei ole suunatud liikumisele. Kontraktsioonide ja lõdvestumise vaheldumine toob kaasa iseloomuliku värisemise, mida nimetatakse värisemiseks, mis ilmneb siis, kui kehatemperatuur kipub "märgatavalt" langema. Värin tekitab soojust kuni 6-8 korda rohkem kui puhkeolekus olev lihas. , see juhtub ainult siis, kui maksimaalne vasokonstriktsioon (vt allpool) ei suuda kehatemperatuuri säilitada.
Mitte-põnev termogenees, mida nimetatakse ka keemiliseks termogeneesiks, hõlmab soojuse tootmist eksotermiliste (soojust tekitavate) biokeemiliste reaktsioonide kaudu. Need reaktsioonid esinevad teatud organites, nagu pruun rasvkude (BAT), maks ja lihased.
Pruun rasvkude, mis on tüüpiline talveunestunud loomadele ja vähene inimestel (suurem imikutel), on seega määratletud iseloomuliku pruuni pigmentatsiooni (palja silmaga nähtava) tõttu, mida annavad mitokondriaalsel tasemel esinevad karotenoidid. rasvarakke eristatakse täiendava omaduse, mitokondriaalse valgu UCP1 olemasolu tõttu. Sellel mitokondriaalse membraani tasemel paikneval valgel on oksüdatiivse fosforüülimise lahtiühendamise omadus, soodustades seega soojuse tootmist. ATP molekulid, pruuni rasvkoe eesmärk on põletada toitaineid (peamiselt rasva), et suurendada soojuse tootmist. Pruuni rasvkoe aktiveerimine, mida külma stimuleerib, on peamiselt seotud noradrenaliini vabanemisega ja selle koostoimega β3 retseptoritega, kuid seda tagavad ka endokriinsed mehhanismid nagu T3 vabanemine e T4 kilpnäärmest. Suurimad pruuni rasvkoe ladestused registreeritakse kapslitevahelises, periaortikaalses ja perirenaalses piirkonnas; nendel tasanditel asuvad need veresoonte lähedal, kuhu nad eraldavad soojust, nii et see transporditakse koos verevooluga keha perifeersetesse piirkondadesse.
Praegu arvatakse, et maks osaleb ka termoregulatsioonis, suurendades oma metaboolset aktiivsust - mille tulemuseks on soojuse tootmine -, kui inimkeha puutub kokku madalate temperatuuridega. Teine hiljutine avastus oli UCP1 valgu isovormide avastamine lihastes, mis viitab metaboolse päritoluga väidetavale termogeneetilisele rollile (lisaks võimele värisemisega soojust toota). Lõpuks "suurendab kokkupuude madalate temperatuuridega" südame aktiivsust, vajalik, et toetada sellistes tingimustes aktiivsete kudede metaboolseid vajadusi (näiteks PVT) ja suurendada nendes toodetud soojuse transporti kõigis anatoomilistes piirkondades. Lisaks sellele, et see kõik on tagatud, on südame aktiivsuse suurenemine iseenesest võimeline toodab ebaolulist kogust soojust.
Soojuskadude juhtimist reguleerivad juhtivuse, konvektsiooni, kiirguse ja aurustumise füüsilised seadused.
EHITUS: soojusülekanne kahe objekti vahel erinevatel temperatuuridel, üksteisega kokkupuutel läbi pinna.
KIIRGUS või KIIRGUS: soojusülekanne kahe objekti vahel erinevatel temperatuuridel, mis EI OLE kontaktis. Soojuse kadu või omandamine toimub kiirguse kujul, mille lainepikkused on nähtaval või infrapuna vahemikus; selgeks tuleb öelda, et see on sama viis, kuidas päike soojendab maad läbi ruumi. inimkeha.
ÜHENDAMINE: soojuse ülekandmine kehast allikasse, mis liigub läbi selle (õhu või vee voolud). Vee või külma õhu liikumine läbi soojema naha põhjustab kuumuse pidevat kõrvaldamist.
AURUSTAMINE: soojusülekanne vedeliku kaudu gaasilisse olekusse higistamise tõttu kadunud vedelike kaudu, tundmatud kaotused naha ja hingamisteede kaudu.
Soojuse hajumise vähendamine keskkonnas toimub peamiselt naha verevoolu ohjeldamise (vasokonstriktsiooni) ja piloereaktsiooni kaudu (karusloomadel sooja naha ja külma keskkonna vahel luuakse õhkpadja, mis toimib soojusisolaatorina) .
Söögiisu suurenemine suurendab omakorda soojuse tootmist dieedist tingitud termogeneetiliste mehhanismide kaudu ja toetab termogeneetiliste organite energiavajadust.
Termoregulatsioon kuumas keskkonnas
Soojas keskkonnas viibimise ajal reageerib organism mitmete termodisperssete mehhanismide kaudu, mis on paljuski vastuolus just illustreeritud mehhanismidega; lisaks on valikulise termogeneesi aluseks metaboolsete protsesside peatumine. Nende hulgas mäletame naha veresoonte laienemist ja suurenemist higistamine, sagedus ja sügavus (polüpnoe), kõik protsessid, mille eesmärk on suurendada soojuse hajumist aurustumise teel. Sellistes tingimustes vähenevad ka isu ja südame löögisagedus, reageerides termogeneetiliste organite väiksemale hapnikuvajadusele.
Pikaajaliste kohanemisprotsesside hulgas on võimalik hinnata ka türeotroopse hormooni hüpofüüsi sekretsiooni vähenemist, mille tagajärjel aeglustub ainevahetus ja seega ka soojuse tootmine.
Nagu eelmises peatükis mainitud, kontrollib vasokonstriktsiooni protsessi suuresti sümpaatiline närvisüsteem. Siledad lihased prekapillaarsetes sulgurlihastes ja arterioolides saavad sisendi postganglionaalsetest sümpaatilistest (adrenergilistest) neuronitest. Kui sügav temperatuur langeb (kokkupuude külmaga), aktiveerib hüpotalamus selektiivselt need neuronid, mis noradrenaliini vabanemise kaudu määravad arteriolaarse silelihase kokkutõmbumise, vähendades naha verevoolu. See termoregulatoorne reaktsioon hoiab vere soojemaks siseorganitele ., minimeerides ilmastiku tõttu külmaks muutunud nahapinna verevoolu. Kuigi vasokonstriktsioon on aktiivne protsess, on vasodilatatsioon valdavalt passiivne protsess, mis sõltub vasokonstriktori aktiivsuse peatamisest sümpaatilise aktiivsuse pärssimise teel. Kui see protsess on sümpaatilisele iseloomulik keha jäsemed, muudes kehaosades eelistavad vasodilatatsiooni spetsiaalsed neuronid, mis eritavad atsetüülkoliini. Erijuhtumeid esindab ka mõnede veresoonkonna piirkondade kohalik laienemine pärast lämmastikoksiidi (NO) või teiste vasodilateerivate parakriinsete ainete vabanemist.
Termoregulatsiooni kontekstis varieerub naha verevool nullilähedastest väärtustest, kui on vaja soojust säilitada, kuni peaaegu 1/3 südametööst, kui soojus tuleb keskkonda eraldada.
