Termoregulatsioon on integreeritud bioloogiliste mehhanismide süsteem, mis on kavandatud säilitama peaaegu konstantset sisetemperatuuri, sõltumata kliimatingimustest väljaspool organismi. Need mehhanismid - eriti tõhusad lindudel ja imetajatel (kõik homeotermilised loomad), vähem kala, kahepaiksete ja roomajate (kodulindude) - hõlmavad soojuse tootmise, säilitamise ja hajutamise protsesse.
Kuna sageli on rasvunud subjekt ebanormaalselt süüa võrreldes teiste normopeso isikutega, kes mõnikord söövad veel rohkem, on tõenäoline, et - võrdse füüsilise aktiivsusega - võivad termoregulatsiooniprotsesside muutused põhjustada energiatarbimise vähenemist koos akumuleerumisega liigne energia rasva kujul. Erinevalt rasvunud isikutest oleksid õhukesed isikud toiduainete ülemääraste ainete (vt. Pruun rasvkoe) kõrvaldamisel soojuse korral parem.
Termoregulatsioon võib kõigepealt olla vabatahtlik või tahtmatu. Esimesel juhul käivitab loom ise vabatahtlikult piisavad käitumisstrateegiad, nagu näiteks varjupaiga otsimine, mis on kaitstud ilmastikuolude eest või rändamine kõige sobivamatesse kohtadesse tema kehatemperatuuri säilitamiseks.
Isegi tahtmatuid termoreguleerivaid reaktsioone võib tekitada kokkupuude külma keskkonnaga või soojas keskkonnas. Igal juhul näevad nad ette hüpotalamuse termoreguleerimiskeskuse sekkumise, mis on võimeline imama ja töötlema naha ja tsentraalse termoretseptori signaale (asuvad ajus, seljaajus ja keskorganites), koordineerides kõige sobivamat füsioloogilist vastust kehatemperatuuri säilitamiseks.
Termoregulatsioon külmas keskkonnas
Külma termoregulatsiooni kohandused on mõeldud soojuse säilitamiseks ja / või tootmiseks.
Organismi soojusenergia tootmist nimetatakse termogeneesiks; see on suures osas kohustuslik ja seotud füsioloogiliste ja ainevahetusprotsessidega, mis on seotud toitumisega kaasnevate toitainete liikumise, seedimise, imendumise ja töötlemisega.
Imetajad on võimelised soojuse tootmist suurendama (valikuline termogenees), kaasates põnevusmehhanismi või mitte. Esimesel juhul räägime termogeneesi värisemisest (värisemine). See mehhanism toob kaasa soojuse tekkimise lihaskoe rütmilise ja isomeetrilise kokkutõmbumise kaudu, mis ei ole suunatud liikumisele. Kokkutõmmete ja lõdvestuste vaheldumine viib iseloomuliku värisema, mida nimetatakse värisevaks, mis ilmub siis, kui kehatemperatuur kipub "märgatavalt" vähenema. Hõõrdumine tekitab soojuse osa isegi 6-8 korda suuremal tasemel kui lihaskasv. Tavaliselt toimub see ainult siis, kui maksimaalne vasokonstriktsioon (vt allpool) ei ole suutnud säilitada kehatemperatuuri.
Termogenees ilma värisemiseta, mida nimetatakse ka keemiliseks termogeneesiks, hõlmab soojuse tootmist eksotermiliste biokeemiliste reaktsioonide kaudu (mis tekitavad soojust). Need reaktsioonid toimuvad konkreetsetes organites, nagu pruun rasvkoes, maksas ja lihastes.
Seega on talveuneritele iseloomulik pruun rasvkoe ja vähene inimestel (suurem vastsündinutel) määratletud mitokondriaalsel tasemel esinevate karotenoidide poolt iseloomuliku pruuni pigmendiga (nähtav palja silmaga). Need pruuni rasva raku elektrijaamad eristuvad veel ühest omadusest, mitokondriaalse valgu UCP1 olemasolust. See valk, mis asub mitokondriaalse membraani tasemel, omab omadust oksüdatiivse fosforüülimise lahutamiseks, soodustades seega soojuse tootmist, kahjustades ATP molekulide moodustumist. Lihtsamalt öeldes on pruun rasvkoe ette nähtud toitainete (peamiselt rasva) põletamiseks, et suurendada soojuse tootmist. Külmalt stimuleeritud pruuni rasvkoe aktiveerimine on peamiselt seotud noradrenaliini vabanemisega ja selle koostoime β3-retseptoritega, kuid on tagatud ka endokriinsete mehhanismidega, nagu T3 ja T4 vabanemine kilpnäärmest. Pruuni rasvkoe suurimad ladestused on registreeritud intramuskulaarsetel, periaortilistel ja perirenaalsetel aladel; nendel tasanditel paigutatakse need veresoonte lähedusse, kuhu nad annavad soojust, nii et seda transporditakse koos verevooluga keha äärealadesse.
Praegu arvatakse, et maks osaleb ka termoregulatsioonis, suurendades selle metaboolset aktiivsust - sellest tulenevalt soojuse tootmisel - kui inimkeha on avatud madalatele temperatuuridele. Veel üks hiljutine avastus oli UCP1 valgu isovormide leidmine lihastes, mis viitab eeldatavale metaboolse päritoluga termogeneetilisele rollile (lisaks võimele toota soojust värisema kaudu). Lõpuks suurendab kokkupuude madalate temperatuuridega südame aktiivsust, mis on vajalik aktiivsete kudede metaboolsete vajaduste toetamiseks sellistes tingimustes (näiteks PVT) ja seal toodetud soojuse transpordi suurendamiseks kõigis anatoomilistes piirkondades. Lisaks sellele, et see kõik tagatakse, on südame aktiivsuse suurenemine iseenesest võimeline tootma tühist kogust soojust.
Soojuskadude juhtimist reguleerivad füüsilised juhtivuse, konvektsiooni, kiirguse ja aurustamise seadused.
TEGEVUS : soojuse ülekanne kahe erineva temperatuuriga objekti vahel, mis puutuvad kokku üksteisega läbi pinna.
RADIATSIOON või IRRADIATSIOON : soojusülekanne kahe erineva temperatuuriga objekti vahel, mis EI OLE kontakti. Soojuse kaotsiminek või ostmine toimub kiirguse kujul, mille lainepikkused on nähtaval või infrapunavalikus; selge on see, et päike soojendab maa läbi ruumi. Soojuskadu kiirgusest moodustab rohkem kui poole inimkeha kaotatud soojuse kogusest.
KONVENTSIOON : soojuse ülekandmine kehast selle kaudu liikuvale allikale (õhu või vee voolud). Vee või külma õhu liikumine läbi soojema naha põhjustab soojuse pidevat kõrvaldamist.
KÕRVALDAMINE : soojuse ülekandmine vedeliku poolt higistamise tõttu kadunud vedelike gaasilisse olekusse, naha ja hingamisteede tundmatute kadude kaudu.
Termilise dispersiooni vähenemine keskkonnas toimub peamiselt naha verevarustuse (vasokonstriktsiooni) ja piloeratsiooni (karusloomade vahel, sooja naha ja külma keskkonna vahel) piiramise kaudu, luuakse õhkpadja, mis töötab soojusisolatsiooniga).
Söögiisu suurenemine omakorda suurendab soojuse tootmist dieedi poolt põhjustatud termogeensete mehhanismide kaudu ja toetab termogeensete elundite energiavajadust.
Termoregulatsioon kuumas keskkonnas
Sooja keskkonnas viibimise ajal reageerib organism paljude termodisperssete mehhanismide kaudu, mitmel viisil vastupidiselt just illustreeritutele; lisaks peatatakse valikulise termogeneesi aluseks olevad metaboolsed protsessid. Nende hulka kuuluvad naha vasodilatatsioon ja suurenenud higistamine, sagedus ja hingeõhk (polüpnea), kõik protsessid, mille eesmärk on suurendada soojuse hajutamist aurustamise teel. Sellisel juhul väheneb ka söögiisu ja südame löögisagedus, reageerides madalamale nõudlusele hapniku järele termogeneetiliste organite poolt.
Pikaajaliste kohanemisprotsesside hulgas võime mõista ka kilpnäärme eritumise vähenemist kilpnäärme stimuleeriva hormooni korral, mis aeglustab ainevahetust ja seega ka soojuse tootmist.
Nagu eelmises peatükis mainitud, kontrollib vasokonstriktsiooni protsessi suures osas sümpaatiline närvisüsteem. Sile lihased eelapillaarsete sfinktide ja arterioolide tasandil saavad afferente postganglionsetelt sümpaatilistelt (adrenergilistelt) neuronitelt. Kui sügav temperatuur langeb (kokkupuude külma), aktiveerib hüpotalamuse selektiivselt need neuronid, mis noradrenaliini vabanemise kaudu määravad arteriolaarse silelihase kokkutõmbumise, vähendades naha verevoolu. See termoreguleeriv vastus hoiab siseelundite veresoojendust madalamana, minimeerides ilmaga külmunud nahapinna voolu. Kuigi vasokonstriktsioon on aktiivne protsess, on vasodilatatsioon valdavalt passiivne protsess, mis sõltub vasokonstriktsiooni aktiivsuse suspensioonist sümpaatilise aktiivsuse inhibeerimise kaudu. Kui see protsess on tüüpiline kehaliste jäsemete suhtes, on erilistel neuroonidel, mis eritavad atsetüülkoliini, soodustada teiste kehapiirkondade vasodilatatsiooni. Konkreetseid juhtumeid esindab ka mõnede vaskulaarsete piirkondade kohalik laienemine pärast lämmastikmonooksiidi (NO) või muude vasodilatiivsete parakriinide vabanemist.
Termoregulatsiooni kontekstis varieerub naha verevool nullilähedastest väärtustest, kui on vajalik soojuse säilitamine, kuni peaaegu 1/3 südame vahemikust, kui soojus tuleb keskkonda vabastada.
