Termoregulācija ir integrēta bioloģisko mehānismu sistēma, kas ir atbildīga par gandrīz nemainīgas iekšējās temperatūras uzturēšanu neatkarīgi no klimatiskajiem apstākļiem ārpus organisma. Šie mehānismi - īpaši efektīvi putniem un zīdītājiem (visiem homeotermiskajiem dzīvniekiem), mazāk - zivīm, abiniekiem un rāpuļiem ( poikilotermiskie dzīvnieki) - ietver procesus ražošanu, uzglabāšana Un izkliede no siltuma.
Tā kā aptaukošanās subjekts bieži neēd neparasti, salīdzinot ar citiem cilvēkiem ar normālu svaru, kuri dažreiz ēd pat vairāk, ir pieļaujams, ka - ar tādu pašu fizisko aktivitāti - termoregulācijas procesu izmaiņas var samazināt enerģijas patēriņu. liekās enerģijas uzkrāšanās tauku veidā.Tieviem subjektiem, atšķirībā no aptaukošanās, labāk būtu atbrīvoties no liekā ēdiena (sk. brūnos taukaudus) siltuma veidā.
Termoregulācija pirmām kārtām var būt brīvprātīga vai piespiedu kārtā. Pirmajā gadījumā pats dzīvnieks brīvprātīgi uzsāk atbilstošas uzvedības stratēģijas, piemēram, no elementiem pasargāta nojumes meklēšanu vai migrāciju uz vietām, kas ir vispiemērotākās paša ķermeņa temperatūras uzturēšanai.
Pat piespiedu termoregulācijas reakcijas var izraisīt pakļaušana aukstai vai karstai videi. Jebkurā gadījumā tās ietver hipotalāma termoregulācijas centra iejaukšanos, kas spēj uztvert un apstrādāt signālus, kas nāk no ādas un centrālajiem termoreceptoriem (atrodas smadzenēs, mugurkaulā) vads un centrālie orgāni), koordinējot ķermeņa temperatūras uzturēšanai vispiemērotāko fizioloģisko reakciju.
Termoregulācija aukstā vidē
Termoregulācijas pielāgošanās aukstumam ir paredzēta, lai saglabātu un / vai ražotu siltumu.
Organisma spēju ražot siltumu sauc par termoģenēzi; tas lielā mērā ir obligāts un saistīts ar fizioloģiskajiem un vielmaiņas procesiem, kas ir atbildīgi par uzturā iekļauto uzturvielu kustību, gremošanu, uzsūkšanos un apstrādi.
Zīdītājiem ir iespēja palielināt siltuma ražošanu (pēc izvēles termoģenēze) neatkarīgi no tā, vai tas ietver aizraušanās mehānismu. Pirmajā gadījumā mēs runājam par drebušu termoģenēzi. Šis mehānisms noved pie siltuma ražošanas, izmantojot ritmisku un izometrisku muskuļu audu kontrakciju, kuras mērķis nav kustība. Kontrakciju un relaksācijas maiņa noved pie raksturīga trīce, ko sauc par drebuļiem, kas parādās, kad ķermeņa temperatūrai ir tendence "ievērojami" pazemināties. Drebuļi rada siltuma daudzumu, kas ir līdz pat 6-8 reizēm lielāks nekā tas, ko rada atpūšas muskulis. , tas notiek tikai tad, ja maksimālā vazokonstrikcija (skatīt zemāk) nespēj uzturēt ķermeņa temperatūru.
Nesarežģīta termoģenēze, ko sauc arī par ķīmisko termoģenēzi, ietver siltuma ražošanu, izmantojot eksotermiskas (siltumu radošas) bioķīmiskas reakcijas. Šīs reakcijas rodas noteiktos orgānos, piemēram, brūnos taukaudos (LPTP), aknās un muskuļos.
Tādējādi brūnie taukaudi, kas raksturīgi ziemas guļas dzīvniekiem un kuriem ir maz cilvēku (lielāki zīdaiņiem), ir definēti raksturīgajai brūnajai pigmentācijai (redzama ar neapbruņotu aci), ko rada mitohondriju līmenī esošie karotinoīdi. taukaudu izšķir ar vēl vienu īpašību - mitohondriju proteīna UCP1 klātbūtni. Šim proteīnam, kas atrodas mitohondriju membrānas līmenī, ir raksturīga atdalīšanas oksidatīvā fosforilēšanās, tādējādi veicinot siltuma ražošanu uz to veidošanās rēķina. ATP molekulas, brūnā taukauda mērķis ir sadedzināt barības vielas (galvenokārt taukus), lai palielinātu siltuma veidošanos. Brūnā taukaudu aktivizēšana, ko stimulē aukstums, galvenokārt ir saistīta ar noradrenalīna izdalīšanos un tā mijiedarbību ar β3 receptoriem, bet arī garantē endokrīnie mehānismi, piemēram, T3 izdalīšanās e T4 no vairogdziedzera. Vislielākās brūno taukaudu nogulsnes ir reģistrētas starpkapulārajā, periaortiskajā un perirenalajā zonā; šajos līmeņos tie atrodas asinsvadu tuvumā, uz kuriem tie izdala siltumu, lai tas kopā ar asins plūsmu tiktu transportēts uz ķermeņa perifērajām zonām.
Pašlaik tiek uzskatīts, ka arī aknas piedalās termoregulācijā, palielinot savu vielmaiņas aktivitāti - kā rezultātā rodas siltums -, kad cilvēka ķermenis ir pakļauts zemai temperatūrai. Vēl viens nesenais atklājums bija UCP1 proteīna izoformu atklāšana muskuļos, kas liecina par iespējamu metaboliskas izcelsmes termoģenētisku lomu (papildus spējai radīt siltumu ar drebuļiem). Visbeidzot, "zemas temperatūras iedarbība palielina" sirds darbību, nepieciešams, lai atbalstītu aktīvo audu vielmaiņas vajadzības šajos apstākļos (piemēram, LPTP) un palielinātu tajos saražotā siltuma pārnesi visos anatomiskajos rajonos. Papildus tam, ka tas viss tiek garantēts, sirdsdarbības pieaugums pats par sevi ir spējīgs radot nenozīmīgu siltuma daudzumu.
Siltuma zudumu kontroli regulē fiziskie vadīšanas, konvekcijas, starojuma un iztvaikošanas likumi.
VADĪŠANA: siltuma pārnese starp diviem objektiem dažādās temperatūrās, saskaroties viens ar otru caur virsmu.
RADIĀCIJA vai RADIĀCIJA: siltuma pārnese starp diviem objektiem dažādās temperatūrās, kuras NAV saskarē. Siltuma zudums vai iegūšana notiek starojuma veidā ar viļņa garumu redzamajā vai infrasarkanajā diapazonā; lai būtu skaidrs, tas ir tāds pats veids, kā saule silda zemi caur kosmosu. Veido vairāk nekā pusi no siltuma zuduma cilvēka ķermenis.
KONVEKCIJA: siltuma pārnešana no ķermeņa uz avotu, kas pārvietojas caur to (gaisa vai ūdens straumes). Ūdens vai auksta gaisa kustība caur siltāku ādu izraisa nepārtrauktu siltuma izvadīšanu.
Iztvaikošana: siltuma pārnešana, pārejot no šķidruma uz gāzveida šķidrumiem, kas zaudēti svīšanas rezultātā, nejutīgi zudumi caur ādu un elpošanas ceļiem.
Siltuma izkliedes samazināšanās vidē galvenokārt notiek, ierobežojot ādas asins plūsmu (vazokonstrikcija) un piloerection (kažokzvēriem starp siltu ādu un aukstu vidi tiek izveidots gaisa spilvens, kas darbojas kā siltumizolators). .
Apetītes palielināšanās savukārt palielina siltuma ražošanu, izmantojot diētas izraisītos termoģenētiskos mehānismus, un atbalsta termoģenētisko orgānu enerģijas prasības.
Termoregulācija karstā vidē
Uzturoties siltā vidē, organisms reaģē, izmantojot vairākus termodispersīvus mehānismus, kas daudzējādā ziņā ir pretēji tiem, kas tikko parādīti; turklāt iespējamā termoģenēzes pamatā ir vielmaiņas procesu apturēšana. Starp tiem mēs atceramies ādas vazodilatāciju un palielināšanos svīšana, elpas biežums un dziļums (polipnoja) - visi procesi, kuru mērķis ir palielināt siltuma izkliedi iztvaikošanas rezultātā. Šādos apstākļos samazinās arī apetīte un sirdsdarbība, reaģējot uz termoģenētisko orgānu zemāko skābekļa pieprasījumu.
Starp ilgtermiņa adaptācijas procesiem var novērtēt arī tirotropiskā hormona hipofīzes sekrēcijas samazināšanos, līdz ar to palēninot vielmaiņu, līdz ar to arī siltuma ražošanu.
Kā minēts iepriekšējā nodaļā, vazokonstrikcijas procesu lielā mērā kontrolē simpātiskā nervu sistēma. Gludie muskuļi pirmskapilārajos sfinkteros un arteriolās saņem informāciju no postganglioniskajiem simpātiskajiem (adrenerģiskajiem) neironiem. Ja pazeminās dziļā temperatūra (aukstuma iedarbība), hipotalāms selektīvi aktivizē šos neironus, kas, izdalot noradrenalīnu, nosaka arteriolu gludo muskuļu kontrakciju, samazinot asinsriti ādā. Šī termoregulācijas reakcija nodrošina asiņu siltumu iekšējiem orgāniem. ., samazinot asins plūsmu uz ādas virsmas, ko laika apstākļi padara aukstu. Lai gan vazokonstrikcija ir aktīvs process, vazodilatācija galvenokārt ir pasīvs process, kas ir atkarīgs no vazokonstriktoru aktivitātes apturēšanas, kavējot simpātisko aktivitāti. Ja šis process ir raksturīgs simpātiskai ķermeņa ekstremitātes, citās ķermeņa daļās asinsvadu paplašināšanos veicina specializēti neironi, kas izdala acetilholīnu. Īpašus gadījumus raksturo arī dažu asinsvadu rajonu lokāla paplašināšanās pēc slāpekļa monoksīda (NO) vai citu vazodilatējošu parakrīnu vielu izdalīšanās.
Termoregulācijas kontekstā ādas asins plūsma svārstās no vērtībām, kas ir tuvu nullei, kad ir nepieciešams saglabāt siltumu, līdz gandrīz 1/3 no sirds jaudas, kad siltums ir jāizdala vidē.
