Termoreguliacija yra integruota biologinių mechanizmų sistema, atsakinga už beveik pastovios vidinės temperatūros palaikymą, nepriklausomai nuo klimato sąlygų už organizmo ribų. Šie mechanizmai - ypač veiksmingi paukščiams ir žinduoliams (visiems homeoterminiams gyvūnams), mažiau - žuvims, varliagyviams ir ropliams ( poikiloterminiai gyvūnai) - įtraukite procesus gamyba, saugykla Ir dispersija nuo šilumos.
Kadangi nutukęs asmuo dažnai nevalgo neįprastai, palyginti su kitais normalaus svorio asmenimis, kurie kartais suvalgo net daugiau, galima manyti, kad esant tokiai pačiai fizinei veiklai termoreguliacijos procesų pokyčiai gali sumažinti energijos suvartojimą. energijos perteklius kaupiasi riebalų pavidalu. Todėl ploni tiriamieji, skirtingai nei nutukę, geriau pašalintų maisto perteklių (žr. rudą riebalinį audinį) šilumos pavidalu.
Termoreguliacija pirmiausia gali būti savanoriška arba nevalinga. Pirmuoju atveju pats gyvūnas savanoriškai pradeda tinkamas elgesio strategijas, tokias kaip nuo duobės apsaugoto denio paieška arba migracija į vietas, labiausiai tinkančias išlaikyti savo kūno temperatūrą.
Netgi nevalingi termoreguliaciniai atsakai gali atsirasti veikiant šaltai ar karštai aplinkai. Bet kokiu atveju jie susiję su pagumburio termoreguliacijos centro įsikišimu, galinčiu užfiksuoti ir apdoroti signalus, gaunamus iš odos ir centrinių termoreceptorių (esančių smegenyse, stubure) virvelė ir centriniai organai), koordinuojantys fiziologinį atsaką, tinkamiausią palaikyti kūno temperatūrą.
Termoreguliacija šaltoje aplinkoje
Termoreguliaciniai prisitaikymai prie šalčio yra skirti išsaugoti ir (arba) gaminti šilumą.
Organizmo gebėjimas gaminti šilumą vadinamas termogeneze; jis iš esmės yra privalomas ir susijęs su fiziologiniais ir medžiagų apykaitos procesais, atsakingais už su maistu įvedamų maistinių medžiagų judėjimą, virškinimą, įsisavinimą ir apdorojimą.
Žinduoliai turi galimybę padidinti šilumos gamybą (pasirenkama termogenezė), nepriklausomai nuo to, ar tai apima jaudulio mechanizmą. Pirmuoju atveju kalbame apie drebėjusią termogenezę. Šis mechanizmas sukelia šilumos gamybą ritminiu ir izometriniu raumenų audinio susitraukimu, nesiekiančiu judėti. Kintant susitraukimams ir atsipalaidavimui, atsiranda būdingas drebulys, vadinamas šiurpuliu, kuris atsiranda, kai kūno temperatūra linkusi „pastebimai mažėti“. Šiurpuliukai sukuria šilumos kiekį, kuris yra iki 6–8 kartų didesnis nei ilsintis raumens. Paprastai , tai įvyksta tik tada, kai maksimalus kraujagyslių susiaurėjimas (žr. žemiau) nesugebėjo išlaikyti kūno temperatūros.
Nejaudinanti termogenezė, dar vadinama chemine termogeneze, apima šilumos gamybą per egzotermines (šilumą generuojančias) biochemines reakcijas. Šios reakcijos atsiranda tam tikruose organuose, tokiuose kaip rudasis riebalinis audinys (GPGB), kepenys ir raumenys.
Taigi rudas riebalinis audinys, būdingas žiemojančių gyvūnų gyvūnams ir mažai žmonėms (didesnis kūdikiams), yra apibūdinamas būdinga ruda pigmentacija (matoma plika akimi), kurią sukelia mitochondrijų lygmenyje esantys karotinoidai. Riebalinės ląstelės išsiskiria dar viena savybe - mitochondrijų baltymo UCP1 buvimu. Šis baltymas, esantis mitochondrijų membranos lygyje, pasižymi oksidacinio fosforilinimo atsiejimu ir taip skatina šilumos gamybą, nes susidaro ATP molekulės, rudojo riebalinio audinio tikslas yra sudeginti maistines medžiagas (daugiausia riebalus), kad padidėtų šilumos gamyba. Rudojo riebalinio audinio aktyvavimas, kurį skatina šaltis, daugiausia susijęs su noradrenalino išsiskyrimu ir jo sąveika su β3 receptoriais, bet taip pat garantuoja endokrininiai mechanizmai, tokie kaip T3 išsiskyrimas e T4 iš skydliaukės. Didžiausios rudojo riebalinio audinio nuosėdos užfiksuotos tarpkaulinėje, periaortinėje ir perirenalinėje srityse; šiuose lygiuose jie yra šalia kraujagyslių, į kuriuos jie išskiria šilumą, kad ji būtų pernešta su kraujotaka į periferines kūno vietas.
Šiuo metu manoma, kad kepenys taip pat dalyvauja termoreguliacijoje, padidindamos jo metabolinį aktyvumą, dėl kurio susidaro šiluma, kai žmogaus kūnas yra veikiamas žemos temperatūros. Kitas neseniai atliktas atradimas buvo rastas raumenyse esančių UCP1 baltymo izoformų, o tai rodo tariamą termogenetinį metabolinės kilmės vaidmenį (be gebėjimo gaminti šilumą virpant). Galiausiai, „žemos temperatūros poveikis padidina širdies veiklą“, būtina palaikyti aktyvių audinių medžiagų apykaitos poreikius tokiomis aplinkybėmis (pvz., GPGB) ir padidinti juose pagamintos šilumos transportavimą visuose anatominiuose rajonuose. Be to, kad visa tai garantuoja, širdies veiklos padidėjimas pats savaime gali gaminantis nereikšmingą šilumos kiekį.
Šilumos nuostolių valdymą reglamentuoja fiziniai laidumo, konvekcijos, spinduliuotės ir garavimo įstatymai.
VEIKIMAS: šilumos perdavimas tarp dviejų skirtingų temperatūrų objektų, kurie liečiasi vienas su kitu per paviršių.
ŠVIETIMAS arba ŠVIETIMAS: šilumos perdavimas tarp dviejų skirtingų temperatūrų objektų, kurie nesiliečia. Šiluma prarandama arba įgyjama spinduliuotės pavidalu, kurios bangos ilgis yra matomame arba infraraudonųjų spindulių diapazone; kad būtų aišku, tai yra tas pats būdas, kuriuo saulė šildo žemę per erdvę. Sudaro daugiau nei pusę prarastos šilumos kiekio žmogaus kūnas.
KONVEKCIJA: šilumos perdavimas iš kūno į šaltinį, kuris juda per jį (oro ar vandens srovės). Vandens ar šalto oro judėjimas per šiltesnę odą sukelia nuolatinį šilumos pašalinimą.
GARAVIMAS: šilumos perdavimas iš skysčio pereinant į dujinę būseną, prarandamas prakaituojant, nejautrūs nuostoliai per odą ir kvėpavimo takus.
Šilumos sklaida aplinkoje iš esmės sumažėja dėl odos kraujotakos sulaikymo (kraujagyslių susiaurėjimo) ir piloerektūros (kailiniams gyvūnams tarp šiltos odos ir šaltos aplinkos sukuriama oro pagalvė, kuri veikia kaip šilumos izoliatorius) .
Padidėjęs apetitas savo ruožtu padidina šilumos gamybą per termogenetinius mechanizmus, kuriuos sukelia dieta, ir palaiko termogenetinių organų energijos poreikius.
Termoreguliacija karštoje aplinkoje
Būdamas šiltoje aplinkoje, organizmas reaguoja per daugybę termodispersinių mechanizmų, daugeliu atžvilgių priešingai nei tik pavaizduota; be to, yra pasirenkama termogenezės metabolinių procesų sustabdymas. Tarp jų prisimename odos kraujagyslių išsiplėtimą ir padidėjimą prakaitavimas, kvėpavimo dažnis ir gylis (polinozė) - visi procesai, kuriais siekiama padidinti šilumos išsisklaidymą garinant. Esant tokioms aplinkybėms, apetitas ir širdies susitraukimų dažnis taip pat mažėja, reaguojant į mažesnį termogenetinių organų deguonies poreikį.
Tarp ilgalaikių adaptacijos procesų taip pat galima pastebėti tirotropinio hormono hipofizės sekrecijos sumažėjimą, dėl to sulėtėja medžiagų apykaita ir dėl to susidaro šiluma.
Kaip minėta ankstesniame skyriuje, vazokonstrikcijos procesą daugiausia kontroliuoja simpatinė nervų sistema.Lygieji raumenys ikikapiliariniuose sfinkteriuose ir arteriolėse gaunami iš postganglioninių simpatinių (adrenerginių) neuronų. Jei gili temperatūra nukrinta (veikiama šalčio), pagumburis selektyviai suaktyvina šiuos neuronus, kurie, išskirdami noradrenaliną, lemia arteriolių lygiųjų raumenų susitraukimą, sumažindami odos kraujotaką. Šis termoreguliacinis atsakas palaiko kraują šiltesnį vidaus organams. ., sumažinant kraujotaką odos paviršiuje dėl šalčio. Nors vazokonstrikcija yra aktyvus procesas, kraujagyslių išsiplėtimas yra daugiausia pasyvus procesas, kuris priklauso nuo vazokonstriktoriaus aktyvumo sustabdymo slopinant simpatinį aktyvumą. Jei šis procesas būdingas simpatiniam kūno galūnėse, kitose kūno dalyse kraujagyslių išsiplėtimą skatina specializuoti neuronai, išskiriantys acetilcholiną. Ypatingais atvejais taip pat yra vietinis kai kurių kraujagyslių rajonų išsiplėtimas, išsiskyrus azoto monoksidui (NO) ar kitoms kraujagysles plečiančioms paracrininėms medžiagoms.
Atsižvelgiant į termoreguliaciją, odos kraujotaka svyruoja nuo artimų nuliui verčių, kai būtina išsaugoti šilumą, iki beveik 1/3 širdies išeigos, kai šiluma turi būti išleista į aplinką.
