Termoreguliavimas yra integruota biologinių mechanizmų sistema, atsakinga už beveik pastovios vidinės temperatūros išlaikymą nepriklausomai nuo išorinių klimato sąlygų. Šie mechanizmai - ypač veiksmingi paukščių ir žinduolių (visų gyvūnų naminių gyvūnų), mažiau žuvų, varliagyvių ir roplių (poichiloterminiai gyvūnai) - apima šilumos gamybos, konservavimo ir sklaidos procesus.
Kadangi nutukęs žmogus dažnai nevalgo nenormaliai, palyginti su kitais normaliais svoriais gyvenančiais asmenimis, kurie kartais valgo dar daugiau, galima daryti prielaidą, kad dėl to paties fizinio aktyvumo termoreguliacinių procesų pakeitimai gali sumažinti energijos suvartojimą, kaupiant energijos perteklius riebalų pavidalu. Todėl, skirtingai nei nutukę, plonieji asmenys būtų geriau išmesti perteklių (žr. Rudą riebalinį audinį) šilumos pavidalu.
Termoreguliavimas visų pirma gali būti savanoriškas arba priverstinis. Pirmuoju atveju pats gyvūnas savanoriškai pradeda taikyti atitinkamas elgesio strategijas, pvz., Ieškoti apsaugotos prieglaudos iš elementų arba migracijos tinkamiausiuose vietose, kad išlaikytų savo kūno temperatūrą.
Net netyčinius termoreguliacinius atsakymus gali sukelti šaltos aplinkos ar šiltos aplinkos poveikis. Bet kokiu atveju, jie numato hipotalaminio termoreguliacinio centro įsikišimą, galintį užfiksuoti ir apdoroti signalus, gaunamus iš odos ir centrinių termoreceptorių (esančių smegenyse, nugaros smegenyse ir centriniuose organuose), koordinuojant fiziologinį atsaką, tinkamiausią kūno temperatūrai palaikyti.
Termoreguliavimas šaltoje aplinkoje
Termoreguliuojančios šalčio adaptacijos skirtos šilumai išsaugoti ir (arba) gaminti.
Organizmo gebėjimas gaminti šilumą vadinamas termogeneze; ji yra privaloma ir susijusi su fiziologiniais ir metaboliniais procesais, atsakingais už maistinių medžiagų judėjimą, virškinimą, absorbciją ir apdorojimą.
Žinduoliai turi galimybę padidinti šilumos gamybą (pasirinktinai termogenezę), įtraukiant šaldymo mechanizmą. Pirmuoju atveju kalbame apie termogenezės drebulį (drebulį). Šis mechanizmas lemia šilumos gamybą per ritminį ir izometrinį raumenų susitraukimą, nesiekiant judėti. Susitraukimų ir atsipalaidavimų pakitimas sukelia būdingą drebulį, vadinamą drebuliu, kuris atsiranda, kai kūno temperatūra linkusi „žymiai“ mažėti. Drebulys sukelia šilumos dalį, kuri net 6-8 kartus didesnė už raumenų, kuriuos ramina, poveikį. Paprastai tai įvyksta tik tada, kai maksimali vazokonstrikcija (žr. Vėliau) nesugebėjo palaikyti kūno temperatūros.
Nerūpi termogenezė, dar vadinama chemine termogeneze, apima šilumos gamybą per egzotermines biochemines reakcijas (kurios sukuria šilumą). Šios reakcijos vyksta tam tikruose organuose, tokiuose kaip rudieji riebaliniai audiniai (BAT), kepenys ir raumenys.
Taigi rudasis riebalinis audinys, būdingas žiemojantiems gyvūnams ir ribotas žmonėms (didesnis kūdikiams), yra apibrėžiamas būdingos rudos spalvos pigmentacijai (matoma plika akimi), kurį suteikia mitochondrijų lygio karotinoidai. Šie rudojo riebalų ląstelės energetiniai augalai pasižymi dar viena savybe - mitochondrijų baltymo UCP1 buvimu. Šis baltymas, esantis mitochondrijų membranos lygyje, pasižymi oksidacinio fosforilinimo atsiejimo savybe, taip skatindamas šilumos gamybą ATP molekulių susidarymo sąskaita. Trumpai tariant, rudieji riebaliniai audiniai yra skirti deginti maistines medžiagas (daugiausia riebalus), kad padidintų šilumos gamybą. Rudojo riebalinio audinio aktyvacija, skatinama šalčio, daugiausia susijusi su noradrenalino išsiskyrimu ir jo sąveika su β3 receptoriais, bet taip pat garantuoja endokrininiai mechanizmai, tokie kaip T3 ir T4 išsiskyrimas iš skydliaukės. Didžiausi rudojo riebalinio audinio nuosėdos yra užregistruotos tarpkultūrinėse, periaortinėse ir perirenalinėse vietose; šiais lygiais jie yra šalia kraujagyslių, prie kurių jie deda šilumą, kad tai būtų transportuojama su kraujo tekėjimu į periferines kūno vietas.
Šiuo metu manoma, kad kepenys taip pat dalyvauja termoreguliacijoje, didindami jo metabolinį aktyvumą, dėl kurio susidaro šiluma, kai žmogaus organizmas yra veikiamas žemomis temperatūromis. Kitas neseniai rastas atradimas buvo UCP1 baltymų izoformų aptikimas raumenyje, kuris rodo, kad metabolinis kilimas yra termogeninis (be gebėjimo gaminti šilumą per drebulį). Galiausiai, esant žemoms temperatūroms, padidėja širdies veikla, reikalinga palaikyti aktyvių audinių metabolinius poreikius tokiomis aplinkybėmis (pvz., GPGB) ir didinti visų anatominių rajonų šilumos gamybą. Be to, kad visa tai būtų užtikrinta, širdies aktyvumo padidėjimas pats savaime gali sukelti nedidelį šilumos kiekį.
Šilumos nuostolių kontrolę reguliuoja fiziniai laidumo, konvekcijos, spinduliuotės ir garavimo įstatymai.
KONSTRUKCIJA : šilumos perdavimas tarp dviejų objektų skirtingomis temperatūromis, sąlytis vienas su kitu per paviršių.
RADIACIJA arba IRRADIACIJA : šilumos perdavimas tarp dviejų objektų skirtingomis temperatūromis, kurios NEGALI liečiasi. Šilumos praradimas ar pirkimas vyksta spinduliuotės pavidalu, kurio bangos ilgiai yra matomi arba infraraudonieji spinduliai; taip sakant, tai tas pats būdas, kuriuo saulė šildo žemę per erdvę. Šilumos praradimas radiacija sudaro daugiau nei pusę žmogaus kūno prarastos šilumos.
KONVENCIJA : šilumos perdavimas iš kūno į šaltinį, kuris juda per jį (oro ar vandens srovės). Vandens ar šalto oro judėjimas per karščiausias odą sukelia nuolatinį šilumos šalinimą.
PAVOJIMAS : šilumos perdavimas iš skysčio patekus į prakaitavimo būdu prarastų skysčių dujinę būseną, nejautrūs nuostoliai per odą ir kvėpavimo takus.
Šiluminės dispersijos sumažėjimas aplinkoje iš esmės atsiranda dėl odos kraujotakos (vazokonstrikcijos) ir piloeracijos (kailinių gyvūnų, tarp karštos odos ir šaltos aplinkos), sukuriama oro pagalvė, kuri veikia nuo šilumos izoliacijos).
Kita vertus, apetito padidėjimas didina šilumos gamybą per termogeninius mechanizmus, kuriuos sukelia dieta, ir palaiko termogeninių organų energijos poreikius.
Termoreguliavimas karštoje aplinkoje
Vykstant šiltoje aplinkoje organizmas reaguoja per daugelį termodispersinių mechanizmų, daugeliu atvejų priešingai nei tik buvo parodyta; be to, yra metabolinių procesų suspensija, kuria grindžiama pasirinktinė termogenezė. Iš jų prisimename odos vazodilataciją ir prakaitavimo padidėjimą, kvėpavimo dažnį ir gylį (polipnėja), visus procesus, kurių tikslas - padidinti šilumos sklaidą garinant. Tokiomis aplinkybėmis taip pat sumažėja apetitas ir širdies susitraukimų dažnis, reaguojant į mažesnį termogeninių organų deguonies poreikį.
Tarp ilgalaikių prisitaikymo procesų taip pat galime įvertinti hipofizės hormono hipofizės sekrecijos sumažėjimą, o tai lėtina metabolizmą, taigi ir šilumos gamybą.
Kaip minėta ankstesniame skyriuje, vazokonstrikcijos procesą didele dalimi kontroliuoja simpatinė nervų sistema. Lygus raumenys, esantis priešapvalinių sphincters ir arterijų, gauna afferentus iš postgangliono simpatinių (adrenerginių) neuronų. Jei gilios temperatūros kritimas (šalčio poveikis), hipotalamas selektyviai suaktyvina šiuos neuronus, kurie, išleidžiant noradrenaliną, lemia arteriolinio lygiųjų raumenų susitraukimą, sumažindami odos kraujotaką. Šis termoreguliacinis atsakas išlaiko kraują šilčiau į vidaus organus, sumažindamas šalto oro temperatūrą ant odos paviršiaus. Nors vazokonstrikcija yra aktyvus procesas, vazodilatacija yra daugiausia pasyvus procesas, kuris priklauso nuo vazokonstriktoriaus aktyvumo suspensijos slopindamas simpatinį aktyvumą. Jei šis procesas yra tipiškas kūno galūnėms, kitose kūno dalyse vazodilataciją skatina specializuoti neuronai, išskiriantys acetilcholiną. Konkrečius atvejus taip pat atspindi vietinis kai kurių kraujagyslių rajonų išplėtimas po azoto monoksido (NO) ar kitų vazodilatuojančių parakrininių medžiagų išsiskyrimo.
Termoreguliacijos kontekste, odos kraujotakos svyruoja nuo vertės, artimos nuliui, kai būtina išsaugoti šilumą, iki beveik 1/3 širdies galios, kai šiluma turi būti išleidžiama į aplinką.
