A hőszabályozás a biológiai mechanizmusok integrált rendszere, amely felelős a szinte állandó belső hőmérséklet fenntartásáért, a szervezeten kívüli éghajlati viszonyoktól függetlenül. Ezek a mechanizmusok - különösen hatékonyak madarak és emlősök (minden homeotermikus állat), kevésbé halak, kétéltűek és hüllők ( poikilotermikus állatok) - ide tartoznak a folyamatok Termelés, tárolás És diszperzió a hőtől.
Mivel az elhízott személy gyakran nem eszik rendellenesen más normál súlyú egyénekhez képest, akik néha még többet is esznek, feltételezhető, hogy - azonos fizikai aktivitás mellett - a hőszabályozási folyamatok megváltozása az energiafogyasztás csökkenéséhez vezethet. a vékony alanyok, az elhízottakkal ellentétben, jobban járnának, ha a felesleges táplálékot (lásd barna zsírszövet) hő formájában semmisítenék meg.
A hőszabályozás elsősorban önkéntes vagy akaratlan lehet. Az első esetben maga az állat kezdeményezi önként a megfelelő viselkedési stratégiákat, például az elemektől védett odú keresését vagy a saját testhőmérsékletének fenntartására legmegfelelőbb helyekre való vándorlást.
Hideg vagy forró környezetben való érintkezés akár önkéntelen hőszabályozási válaszokat is kiválthat. Mindenesetre a hipotalamusz termoregulációs központjának beavatkozását foglalja magában, amely képes rögzíteni és feldolgozni a bőr és a központi termoreceptorok (az agyban, a gerincben található) jeleit. köldökzsinór és központi szervek), koordinálva a testhőmérséklet fenntartására legmegfelelőbb fiziológiai választ.
Hőszabályozás hideg környezetben
A hideghez való hőszabályozó alkalmazkodás célja a hő megőrzése és / vagy előállítása.
A szervezet hőtermelő képességét termogenezisnek nevezik; nagyrészt kötelező, és az étrenddel bevezetett tápanyagok mozgásáért, emésztéséért, felszívódásáért és feldolgozásáért felelős élettani és anyagcsere folyamatokhoz kapcsolódik.
Az emlősök képesek növelni a hőtermelést (opcionális termogenezis), függetlenül attól, hogy ez magában foglalja -e az izgalmi mechanizmust. Az első esetben reszkető termogenezisről beszélünk. Ez a mechanizmus az izomszövet ritmikus és izometrikus összehúzódása révén hőtermeléshez vezet, nem a mozgásra. Az összehúzódások és a relaxáció váltakozása jellegzetes remegéshez vezet, amelyet borzongásnak neveznek, amely akkor jelenik meg, amikor a testhőmérséklet "észrevehetően" csökken. A borzongás 6-8-szor nagyobb hőt termel, mint a pihenő izom által termelt. , csak akkor fordul elő, ha a maximális érszűkület (lásd alább) nem tudta fenntartani a testhőmérsékletet.
A nem izgalmas termogenezis, más néven kémiai termogenezis, magában foglalja a hő termelését exoterm (hőtermelő) biokémiai reakciókon keresztül. Ezek a reakciók bizonyos szervekben, például a barna zsírszövetben (BAT), a májban és az izmokban fordulnak elő.
A barna zsírszövet, amely a hibernált állatokra jellemző, és ritka az emberekben (nagyobb a csecsemőknél), így a mitokondriális szinten jelen lévő karotinoidok által okozott jellegzetes barna pigmentációra (szabad szemmel látható) van definiálva. A zsírsejteket megkülönböztetik egy további jellemzővel, az UCP1 mitokondriális fehérje jelenlétével. Ez a fehérje, amely a mitokondriális membrán szintjén helyezkedik el, az oxidatív foszforiláció szétválasztásának jellemzője, ezáltal elősegítve a hőtermelést a sejtek képződésének rovására ATP molekulák., A barna zsírszövet célja a tápanyagok (főleg zsír) elégetése a hőtermelés fokozása érdekében. A barna zsírszövet hideg által stimulált aktiválása elsősorban a noradrenalin felszabadulásával és kölcsönhatásával függ össze a β3 receptorokkal, de az endokrin mechanizmusok is garantálják, mint például a T3 felszabadulása e T4 a pajzsmirigyből. A barna zsírszövet legnagyobb lerakódásait az interscapularis, a periaorticus és a perirenalális területen rögzítik; ezeken a szinteken az erek közelében helyezkednek el, amelyekhez hőt bocsátanak ki, így a vérárammal együtt szállítják a test perifériás területeire.
Jelenleg úgy vélik, hogy a máj is részt vesz a hőszabályozásban, növelve anyagcsere -aktivitását - ami hőtermeléshez vezet -, amikor az emberi test alacsony hőmérsékletnek van kitéve. Egy másik közelmúltbeli felfedezés az UCP1 fehérje izoformáinak az izomban való felfedezése volt, ami az anyagcsere eredetű állítólagos termogenetikai szerepére utal (amellett, hogy reszketéssel képes hőt termelni). Végül "az alacsony hőmérsékletnek való kitettség növeli a" szívműködést, szükséges az aktív szövetek anyagcsere -szükségleteinek támogatásához ilyen körülmények között (például BAT), és növelni kell a bennük termelt hő szállítását minden anatómiai körzetben. Mindezek garantálása mellett a szívműködés növekedése önmagában is képes nem elhanyagolható mennyiségű hőt termel.
A hőveszteségek szabályozását a vezetés, a konvekció, a sugárzás és a párolgás fizikai törvényei szabályozzák.
ELVEZETÉS: hőátadás két tárgy között különböző hőmérsékleten, egymással érintkezve egy felületen keresztül.
Sugárzás vagy sugárzás: hőátadás két tárgy között különböző hőmérsékleten, amelyek NEM érintkeznek. A hő elvesztése vagy elnyerése a látható vagy infravörös tartományban lévő hullámhosszú sugárzás formájában történik; egyértelmű, hogy a nap ugyanúgy melegíti fel a földet a térben. Az elveszett hőmennyiség több mint felét teszi ki az emberi test.
KONVEKCIÓ: hő átadása a testből a rajta keresztül mozgó forrásba (levegő vagy víz áramlata). A víz vagy a hideg levegő mozgása a melegebb bőrön a hő folyamatos eltávolítását okozza.
PÁROLTATÁS: hőátadás a folyadékból gázhalmazállapotba jutva, a verejtékezés következtében elvesztett folyadékok, érzéketlen veszteségek a bőrön és a légutakon keresztül.
A hő diszperziójának csökkentése a környezetben lényegében a bőr véráramának korlátozásával (érszűkület) és a piloerection -el történik (prémes állatoknál a meleg bőr és a hideg környezet között légpárna jön létre, amely hőszigetelőként működik) .
Az étvágy növekedése a maga részéről növeli a hőtermelést az étrend által előidézett termogenetikai mechanizmusok révén, és támogatja a termogenetikus szervek energiaigényét.
Hőszabályozás forró környezetben
A meleg környezetben való tartózkodás során a szervezet számos termodiszperzív mechanizmuson keresztül reagál, sok tekintetben ellentétben az imént bemutatottakkal; ráadásul az anyagcsere -folyamatok felfüggesztése az opcionális termogenezis mögött. Ezek közül megemlékezünk a bőr értágulatáról és növekedéséről az izzadás, a légzés gyakorisága és mélysége (polypnea), minden olyan folyamat, amelynek célja a hő eloszlásának növelése a párolgás révén. Ilyen körülmények között az étvágy és a pulzusszám is csökken, válaszul a termogenetikus szervek alacsonyabb oxigénigényére.
A hosszú távú alkalmazkodási folyamatok között felmerülhet a tirotrop hormon hipofízis-szekréciójának csökkenése is, ennek következtében az anyagcsere, így a hőtermelés lelassul.
Amint az előző fejezetben említettük, az érszűkület folyamatát nagyrészt a szimpatikus idegrendszer irányítja. A preapilláris záróizmok és az arteriolák simaizmait a posztganglionális szimpatikus (adrenerg) neuronok veszik fel. Ha a mély hőmérséklet csökken (hideg hatásának kitéve), a hipotalamusz szelektíven aktiválja ezeket az idegsejteket, amelyek a noradrenalin felszabadulása révén meghatározzák az arterioláris simaizom összehúzódását, csökkentve a bőr véráramlását. Ez a hőszabályozó válasz melegebbé teszi a vért a belső szervek számára ., minimalizálva a véráramlást a bőrfelületen az időjárás miatt hidegen. Míg az érszűkület aktív folyamat, az értágulat túlnyomórészt passzív folyamat, amely attól függ, hogy a szimpatikus aktivitás gátolja -e az érszűkítő aktivitás felfüggesztését. Ha ez a folyamat a szimpatikusra jellemző test végtagjai, a test más részein a vazodilatációt előnyben részesítik az acetilkolint szekretáló speciális idegsejtek. Különleges eseteket jelent egyes érkörzetek helyi kitágulása nitrogén -monoxid (NO) vagy más értágító parakrin anyagok felszabadulása után is.
A hőszabályozással összefüggésben a bőr véráramlása a nulla közeli értékektől változik, amikor szükség van a hő megőrzésére, a szív teljesítményének közel 1/3 -ig, amikor a hőt a környezetbe kell engedni.
