Termoregülasyon, organizmanın dışındaki iklim koşullarından bağımsız olarak neredeyse sabit bir iç sıcaklığın korunmasından sorumlu entegre bir biyolojik mekanizma sistemidir. Bu mekanizmalar - özellikle kuşlar ve memelilerde (tüm hayvan homeotermlerinde), balıklarda, amfibilerde ve sürüngenlerde (poichilothermic hayvanlar) daha az etkili - - ısının üretilmesi, korunması ve yayılması işlemlerini içerir.
Sık sık obez kişinin, bazen daha da fazla yiyen diğer normal kilolu bireylerle karşılaştırıldığında anormal bir şekilde yemek yememesi nedeniyle - aynı fiziksel aktivite ile - termoregülatör işlemlerinin değişmesinin, enerji tüketiminin azalmasına ve birikmesine neden olabileceği varsayılmaktadır. yağ şeklinde aşırı enerji. Bu nedenle obezlerin aksine ince nesneler aşırı yiyeceğin (kahverengi adipoz dokuya bakınız) ısı şeklinde atılmasında daha iyi olacaktır.
Termoregülasyon her şeyden önce gönüllü veya istemsiz olabilir. İlk durumda, vücut sıcaklığını korumak için en uygun yerlerde elementlerden korunaklı bir sığınak aramak veya göç etmek gibi uygun davranış stratejilerini gönüllü olarak harekete geçirmek hayvanın kendisidir.
İstenmeyen termoregülasyon tepkileri bile soğuk ortamlara veya sıcak ortamlara maruz bırakılarak uyarılabilir. Her durumda, vücut ısısını korumak için en uygun fizyolojik cevabı koordine eden kutanöz ve merkezi termorekeptörlerden (beyinde, omurilikte ve merkezi organlarda bulunan) gelen sinyalleri yakalayabilen ve işleyebilen hipotalamik termoregülatör merkezinin müdahalesini öngörürler.
Soğuk ortamlarda termoregülasyon
Termoregülatörlü soğuk adaptasyonlar ısıyı korumak ve / veya üretmek için tasarlanmıştır.
Bir organizmanın ısı üretme kabiliyetine termojenez denir; büyük ölçüde zorunludur ve diyetle birlikte verilen besin maddelerinin hareket, sindirim, emilim ve işlenmesinden sorumlu fizyolojik ve metabolik süreçlerle bağlantılıdır.
Memeliler, soğutma mekanizmasını içeren veya içermeyen, ısı üretimini (isteğe bağlı termojenez) arttırma yeteneğine sahiptir. İlk durumda titreme termojenezinden (titreme) bahsediyoruz. Bu mekanizma harekete yönelik olmayan kas dokusunun ritmik ve izometrik bir kasılmasıyla ısı üretimine yol açar. Kasılmaların ve gevşemelerin değişmesi, vücut sıcaklığı "önemli ölçüde" düştüğü zaman ortaya çıkan, titreme adı verilen karakteristik bir titreme ile sonuçlanır. Titreme, istirahatte kasın ürettiğinden 6-8 kat daha fazla ısı üretir. Tipik olarak, yalnızca maksimum vazokonstriksiyon (daha sonra bakınız) vücut sıcaklığını koruyamadığında meydana gelir.
Kimyasal termojenez olarak da adlandırılan titremesiz termojenez, ekzotermik biyokimyasal reaksiyonlar (ısı üreten) yoluyla ısının üretilmesini içerir. Bu reaksiyonlar, kahverengi yağ dokusu (BAT), karaciğer ve kas gibi belirli organlarda meydana gelir.
Böylelikle kış uykusuna yatmakta olan hayvanlarda görülen ve insanlarda az bulunan (bebeklerde daha yüksek) kahverengi yağ dokusu, mitokondriyal seviyede mevcut olan karotenoidler tarafından verilen karakteristik kahverengi pigmentasyon için tanımlanmıştır (çıplak gözle görülebilir). Kahverengi adipoz hücresinin bu enerji bitkileri, mitokondriyal protein UCP1'in mevcudiyeti bir başka özellik ile ayırt edilir. Mitokondriyal membran seviyesinde bulunan bu protein, oksidatif fosforilasyonu ayırma özelliğine sahiptir, böylece ATP moleküllerinin oluşumu pahasına ısı üretimi lehinedir. Kısacası, kahverengi yağ dokusu, ısı üretimini arttırmak için besinleri (özellikle de yağları) yakmak için tasarlanmıştır. Soğuk tarafından uyarılan kahverengi yağ dokusunun aktivasyonu, temel olarak noradrenalinin salınması ve recep3 reseptörleri ile etkileşimi ile bağlantılıdır, ancak aynı zamanda T3 ve T4'ün tiroidden salınması gibi endokrin mekanizmaları ile de garanti edilir. En büyük kahverengi adipoz doku birikintileri, yıldızlararası, periaortik ve perirenal bölgelerde; Bu seviyelerde, bunlar, ısı verdikleri kan damarlarının yanına yerleştirilirler; böylece bu, vücudun çevre alanlarına kan akışı ile taşınır.
Günümüzde karaciğerin, insan vücudu düşük sıcaklıklara maruz kaldığında, metabolik aktivitesini artırarak - ısı üretimiyle sonuçlanan - ısıl düzenlemeye katıldığı düşünülmektedir. Yakın zamanda başka bir keşif, kasta UCP1 protein izoformlarının keşfi olmuştur (bu, metabolik kökenli bir termojenik rol olduğunu düşündürmektedir (titreme yoluyla ısı üretme yeteneğine ek olarak). Son olarak, düşük sıcaklıklara maruz kalma, bu durumlarda aktif dokuların metabolik taleplerini (BAT gibi) desteklemek ve tüm anatomik ilçelerde üretilen ısının taşınmasını artırmak için gerekli olan kardiyak aktiviteyi arttırır. Bütün bunların sağlanmasına ek olarak, kalp aktivitesindeki artışın kendisi ihmal edilemez miktarda ısı üretme kabiliyetine sahiptir.
Isı kayıplarının kontrolü, iletim, taşınım, radyasyon ve buharlaşma fiziksel yasalarına tabidir.
İletim : İki nesne arasında farklı sıcaklıklarda, yüzeyden birbirleriyle temas halinde ısı transferi.
RADYASYON veya IRRADIATION : temas halinde olmayan, farklı sıcaklıklarda iki nesne arasında ısı transferi. Isı kaybı veya alımı, görünen veya kızıl ötesi aralıkta dalga boylarına sahip radyasyon şeklinde gerçekleşir; tabiri caizse, güneşin dünyayı uzayda ısıtmasıyla aynı şekildedir. Radyasyonla ısı kaybı, insan vücudu tarafından kaybedilen ısının yarısından fazlasını oluşturur.
KONVEKSİYON : Isının vücuttan hareket eden bir kaynağa (hava veya su akımları) aktarılması. Suyun veya soğuk havanın en sıcak ciltte hareketi ısının sürekli olarak ortadan kaldırılmasına neden olur.
Buharlaşma : sıvıdan terleme yoluyla kaybedilen akışkanların gaz haline geçmesiyle ısı transferi, cilt ve solunum yollarında duyarsız kayıplar.
Ortamdaki termal dağılımın azaltılması, esas olarak deri kan akışının (vazokonstriksiyon) ve piloereksiyonun (kürklü hayvanlarda, sıcak cilt ile soğuk ortam arasında) tutulması yoluyla gerçekleşir, bu, çalışan bir hava yastığı oluşturur. ısı yalıtımı).
İştahtaki artış ise diyet tarafından oluşturulan termojenik mekanizmalar yoluyla ısı üretimini arttırır ve termojenik organların enerji gereksinimlerini destekler.
Sıcak ortamlarda termoregülasyon
Sıcak ortamlarda kalırken, vücut bir dizi termodispers mekanizma vasıtasıyla, sadece gösterilenlere ters olarak tepki verir; ayrıca, isteğe bağlı termogenezin altında yatan metabolik işlemlerin bir süspansiyonu vardır. Bunların arasında kutanöz vazodilatasyonu ve terlemenin, frekansın ve nefesin derinliğinin (polipne) arttığını, ısının buharlaşmayla ısı dağılımını arttırma amacına sahip olan tüm işlemleri hatırlıyoruz. Bu durumlarda, iştah ve kalp atım hızı, termojenik organlardan gelen oksijen talebinin düşük olması nedeniyle de azalır.
Uzun vadeli adaptasyon süreçleri arasında hipofiz hormonu hipofiz salgılanmasındaki bir azalmayı, bunun sonucunda da metabolizmanın, dolayısıyla ısı üretiminin yavaşladığını görebiliriz.
Önceki bölümde belirtildiği gibi vazokonstriksiyon süreci büyük ölçüde sempatik sinir sistemi tarafından kontrol edilir. Prekapiller sfinkter ve arteriyollerin seviyesindeki düz kas, postganglion sempatik (adrenerjik) nöronlardan afferentler alır. Derin sıcaklık düşerse (soğuğa maruz kalırsa), hipotalamus seçici olarak bu nöronları aktive eder; bu, noradrenalin salınımı yoluyla, arteriyel düz kasın kasılmasını belirleyerek kutanöz kan akışını azaltır. Bu termoregülatör cevap, kanın iç organlara daha ılık kalmasını sağlayarak, hava tarafından soğuk hale getirilen cilt yüzeyindeki kan akışını en aza indirir. Vazokonstriksiyon aktif bir işlem olsa da, vazodilasyon, sempatik aktivitenin inhibe edilmesiyle vazokonstriktör aktivitesinin askıya alınmasına bağlı olarak ağırlıklı olarak pasif bir işlemdir. Bu işlem vücudun ekstremitelerine tipikse, vücudun diğer bölümlerinde vazodilatasyon, asetilkolin salgılayan özel nöronlar tarafından tercih edilir. Özel durumlar ayrıca, azot monoksitin (NO) salınmasını takiben bazı vasküler bölgelerin lokal dilatasyonu veya başka vazodilatasyon yapan parakrin maddelerin temsil edilmesiyle de temsil edilir.
Termoregülasyon bağlamında, kutanöz kan akımı, ısının korunması gerektiğinde sıfıra yakın değerlerden, ısının çevreye bırakılması gerektiğinde kardiyak çıkışın neredeyse 1 / 3'üne kadar değişmektedir.
