Терморегуляция - это интегрированная система биологических механизмов, отвечающих за поддержание почти постоянной внутренней температуры независимо от климатических условий вне организма. Эти механизмы - особенно эффективны для птиц и млекопитающих (всех гомеотермных животных), в меньшей степени для рыб, амфибий и рептилий ( пойкилотермные животные) - включают процессы производство, место хранения А также разброс тепла.
Поскольку субъект с ожирением часто не ест ненормально по сравнению с другими людьми с нормальным весом, которые иногда едят даже больше, можно предположить, что - при той же физической активности - изменения терморегуляторных процессов могут привести к снижению потребления энергии. накопление избыточной энергии в виде жира. Таким образом, худые люди, в отличие от тучных, лучше избавлялись бы от лишней пищи (см. коричневую жировую ткань) в виде тепла.
Терморегуляция может быть в первую очередь произвольной или непроизвольной. В первом случае само животное добровольно приводит в действие адекватные стратегии поведения, такие как поиск убежища, защищенного от непогоды, или перемещение в места, наиболее подходящие для поддержания температуры его тела.
Даже непроизвольные реакции терморегуляции могут быть вызваны воздействием холодной или горячей среды. В любом случае они включают вмешательство гипоталамического центра терморегуляции, способного улавливать и обрабатывать сигналы, исходящие от кожных и центральных терморецепторов (расположенных в головном мозге, спинномозговой системе). спинной мозг и центральные органы), координируя физиологический ответ, наиболее подходящий для поддержания температуры тела.
Терморегуляция в холодных условиях
Целью терморегулирующей адаптации к холоду является сохранение и / или выработка тепла.
Способность организма производить тепло называется термогенезом; это в значительной степени обязательное и связано с физиологическими и метаболическими процессами, отвечающими за движение, пищеварение, абсорбцию и переработку питательных веществ, вводимых с пищей.
Млекопитающие обладают способностью увеличивать выработку тепла (необязательный термогенез), независимо от того, задействован ли он в механизме возбуждения или нет. В первом случае мы говорим о дрожащем термогенезе. Этот механизм приводит к выработке тепла за счет ритмичного и изометрического сокращения мышечной ткани, не направленного на движение. Чередование сокращений и расслабления приводит к характерному тремору, называемому дрожью, который появляется, когда температура тела имеет тенденцию «заметно» снижаться. Дрожь генерирует количество тепла, которое в 6-8 раз превышает количество тепла, производимого мышцами в состоянии покоя. Обычно , это происходит только тогда, когда максимальная вазоконстрикция (см. ниже) не может поддерживать температуру тела.
Термогенез без острых ощущений, также называемый химическим термогенезом, включает производство тепла посредством экзотермических (генерирующих тепло) биохимических реакций. Эти реакции возникают в определенных органах, таких как коричневая жировая ткань (BAT), печень и мышцы.
Коричневая жировая ткань, типичная для гибернирующих животных и редко встречающаяся у людей (чаще у младенцев), определяется, таким образом, характерной коричневой пигментацией (видимой невооруженным глазом), обусловленной каротиноидами, присутствующими на митохондриальном уровне. Эти энергетические центры коричневого жировые клетки отличаются еще одной характеристикой - присутствием митохондриального белка UCP1. Этот белок, расположенный на уровне митохондриальной мембраны, обладает характеристикой разделения окислительного фосфорилирования, что способствует выработке тепла за счет образования Молекулы АТФ. Целью коричневой жировой ткани является сжигание питательных веществ (в основном жира) для увеличения выработки тепла. Активация коричневой жировой ткани, стимулируемая холодом, в основном связана с высвобождением норадреналина и его взаимодействием. с рецепторами β3, но также гарантируется эндокринными механизмами, такими как высвобождение T3 e Т4 из щитовидной железы. Наибольшие отложения коричневой жировой ткани фиксируются в межлопаточной, периаортальной и периренальной области; на этих уровнях они расположены рядом с кровеносными сосудами, по которым они выделяют тепло, которое переносится с током крови к периферическим участкам тела.
В настоящее время считается, что печень также участвует в терморегуляции, увеличивая ее метаболическую активность, что приводит к выработке тепла, когда человеческое тело подвергается воздействию низких температур. Другим недавним открытием стало открытие изоформ белка UCP1 в мышцах, что предполагает предполагаемую термогенетическую роль метаболического происхождения (в дополнение к способности выделять тепло через дрожь). Наконец, «воздействие низких температур увеличивает» сердечную активность, необходимо поддерживать метаболические потребности активных тканей в этих условиях (например, BAT) и увеличивать перенос тепла, производимого в них, во всех анатомических областях. Помимо гарантии всего этого, повышение сердечной деятельности само по себе способно производя немалое количество тепла.
Контроль тепловых потерь регулируется физическими законами теплопроводности, конвекции, излучения и испарения.
ПРОВОДИМОСТЬ: передача тепла между двумя объектами при разных температурах, контактирующими друг с другом через поверхность.
ИЗЛУЧЕНИЕ или ИЗЛУЧЕНИЕ: передача тепла между двумя объектами при разных температурах, которые НЕ соприкасаются. Потеря или получение тепла происходит в виде излучения с длинами волн в видимом или инфракрасном диапазоне; чтобы быть ясным, это тот же самый способ, которым солнце нагревает Землю в космосе. Составляет более половины количества тепла, теряемого человеческое тело.
КОНВЕКЦИЯ: передача тепла от тела движущемуся через него источнику (токи воздуха или воды). Движение воды или холодного воздуха через более теплую кожу вызывает постоянный отвод тепла.
ИСПАРЕНИЕ: передача тепла путем перехода из жидкого в газообразное состояние жидкости, теряемой через потоотделение, нечувствительные потери через кожу и дыхательные пути.
Уменьшение рассеивания тепла в окружающей среде происходит в основном за счет сдерживания кожного кровотока (сужение сосудов) и пилоэрекции (у пушных зверей между теплой кожей и холодной окружающей средой создается воздушная подушка, которая действует как теплоизолятор) .
Повышение аппетита, в свою очередь, увеличивает выработку тепла за счет термогенетических механизмов, вызванных диетой, и поддерживает энергетические потребности термогенетических органов.
Терморегуляция в жарких условиях
Во время пребывания в теплой окружающей среде организм реагирует с помощью ряда термодисперсных механизмов, во многом противоположных только что проиллюстрированным; кроме того, имеется приостановка метаболических процессов, лежащих в основе факультативного термогенеза. Среди них мы помним кожную вазодилатацию и увеличение потоотделения, частоты и глубины дыхания (полипноэ) - всех процессов, направленных на увеличение рассеивания тепла за счет испарения. В этих обстоятельствах аппетит и частота сердечных сокращений также снижаются в ответ на более низкую потребность термогенетических органов в кислороде.
Среди процессов долговременной адаптации можно также отметить снижение секреции тиреотропного гормона гипофизом с последующим замедлением метаболизма и, следовательно, выработки тепла.
Как упоминалось в предыдущей главе, процесс сужения сосудов в значительной степени контролируется симпатической нервной системой. Гладкая мускулатура прекапиллярных сфинктеров и артериол получает сигнал от постганглионарных симпатических (адренергических) нейронов. Если глубокая температура падает (воздействие холода), гипоталамус избирательно активирует эти нейроны, которые за счет высвобождения норадреналина определяют сокращение гладкой мускулатуры артериол, уменьшая кожный кровоток. Этот ответ терморегуляции сохраняет теплоту крови к внутренним органам. ., сводя к минимуму кровоток на поверхности кожи, которая становится холодной из-за погоды. В то время как сужение сосудов является активным процессом, вазодилатация - преимущественно пассивный процесс, который зависит от приостановки вазоконстрикторного действия путем подавления симпатической активности. Если этот процесс типичен для симпатической Вазодилатация конечностей в других частях тела поддерживается специализированными нейронами, которые секретируют ацетилхолин. Особые случаи также представлены локальным расширением некоторых сосудистых отделов после высвобождения монооксида азота (NO) или других сосудорасширяющих паракринных веществ.
В контексте терморегуляции кожный кровоток варьируется от значений, близких к нулю, когда необходимо сохранять тепло, до почти 1/3 сердечного выброса, когда тепло должно выделяться в окружающую среду.
