Termoregülasyon, organizma dışındaki iklim koşullarından bağımsız olarak neredeyse sabit bir iç sıcaklığın korunmasından sorumlu, biyolojik mekanizmaların entegre bir sistemidir.Bu mekanizmalar - özellikle kuşlar ve memelilerde (tüm homeotermik hayvanlarda), balıklarda, amfibilerde ve sürüngenlerde daha az etkilidir ( poikilotermik hayvanlar) - süreçleri içerir üretme, depolamak Ve dağılım ısı.
Obez denek, bazen daha da fazla yiyen diğer normal kilolu bireylerle karşılaştırıldığında sıklıkla anormal şekilde yemediğinden, aynı fiziksel aktivite ile, termoregülatuar süreçlerin değişikliklerinin enerji tüketiminde azalmaya yol açabileceği tahmin edilmektedir. fazla enerjinin yağ şeklinde birikmesi.Bu nedenle, zayıf denekler, obezlerin aksine, fazla yiyecekleri (bkz. kahverengi yağ dokusu) ısı şeklinde atmakta daha iyi olacaktır.
Termoregülasyon her şeyden önce gönüllü veya istemsiz olabilir. İlk durumda, elementlerden korunaklı bir yuva aramak veya kendi vücut ısısını korumak için en uygun yerlere göç etmek gibi yeterli davranış stratejilerini gönüllü olarak harekete geçiren hayvanın kendisidir.
İstemsiz termoregülatuar tepkiler bile soğuk veya sıcak ortamlara maruz kalma ile uyarılabilir.Her halükarda, kutanöz ve merkezi termoreseptörlerden (beyinde, omurilikte bulunan) gelen sinyalleri yakalayıp işleyebilen hipotalamik termoregülatör merkezin müdahalesini içerirler kord ve merkezi organlar), vücut ısısını korumak için en uygun fizyolojik yanıtı koordine eder.
Soğuk ortamlarda termoregülasyon
Soğuğa termoregülatuar uyarlamalar, ısıyı koruma ve/veya üretme amacına sahiptir.
Bir organizmanın ısı üretme yeteneğine termojenez denir; büyük ölçüde zorunludur ve diyetle verilen besinlerin hareketi, sindirimi, emilmesi ve işlenmesinden sorumlu fizyolojik ve metabolik süreçlerle bağlantılıdır.
Memeliler, heyecan mekanizmasını içersin veya içermesin, ısı üretimini (isteğe bağlı termojenez) artırma yeteneğine sahiptir. İlk durumda titreyen termojenezden bahsediyoruz. Bu mekanizma, kas dokusunun hareketi amaçlamayan ritmik ve izometrik bir kasılması yoluyla ısı üretimine yol açar. Kasılmaların ve gevşemenin birbirini takip etmesi, vücut ısısı "fark edilir ölçüde" düşme eğiliminde olduğunda ortaya çıkan titreme adı verilen karakteristik bir titremeye yol açar.Titreme, dinlenme kasının ürettiğinden 6-8 kat daha fazla ısı üretir. , sadece maksimum vazokonstriksiyon (aşağıya bakınız) vücut ısısını koruyamadığında ortaya çıkar.
Kimyasal termojenez olarak da adlandırılan heyecansız termojenez, ekzotermik (ısı üreten) biyokimyasal reaksiyonlar yoluyla ısı üretimini içerir. Bu reaksiyonlar, kahverengi yağ dokusu (BAT), karaciğer ve kas gibi belirli organlarda meydana gelir.
Kış uykusuna yatan hayvanlarda tipik olan ve insanlarda az bulunan (bebeklerde daha fazla) kahverengi yağ dokusu, mitokondriyal seviyede bulunan karotenoidler tarafından verilen karakteristik kahverengi pigmentasyon (çıplak gözle görülebilen) için tanımlanır. yağ hücresi başka bir karakteristik için ayırt edilir, mitokondriyal protein UCP1'in varlığı Mitokondriyal membran seviyesinde bulunan bu protein, oksidatif fosforilasyonu ayırma özelliğine sahiptir, böylece oluşumu pahasına ısı üretimini destekler. ATP molekülleri, kahverengi yağ dokusu, ısı üretimini arttırmak için besinleri (esas olarak yağ) yakma amacına sahiptir.Soğuk tarafından uyarılan kahverengi yağ dokusunun aktivasyonu, esas olarak noradrenalin salınımı ve etkileşimi ile bağlantılıdır. β3 reseptörleri ile değil, aynı zamanda T3 e salınımı gibi endokrin mekanizmalar tarafından da garanti edilir. Tiroidden T4. En büyük kahverengi yağ dokusu birikintileri interskapular, periaortik ve perirenal alanda kaydedilir; bu seviyelerde, ısıyı serbest bıraktıkları kan damarlarının yakınında bulunurlar, böylece kan akışıyla vücudun periferik bölgelerine taşınırlar.
Şu anda, insan vücudu düşük sıcaklıklara maruz kaldığında, karaciğerin de termoregülasyona katıldığına ve metabolik aktivitesini artırdığına - ısı üretimine neden olduğuna - inanılmaktadır. Yakın zamanda yapılan bir başka keşif, kastaki UCP1 proteininin izoformlarının keşfiydi, bu da metabolik orijinli olduğu iddia edilen bir termogenetik rolü (titreme yoluyla ısı üretme kabiliyetine ek olarak) düşündürür.Son olarak, "düşük sıcaklıklara maruz kalma" kardiyak aktiviteyi artırır, bu durumlarda aktif dokuların metabolik taleplerini (BAT gibi) desteklemek ve burada üretilen ısının tüm anatomik bölgelere taşınmasını arttırmak için gereklidir.Tüm bunları garanti altına almanın yanı sıra, kardiyak aktivitedeki artış başlı başına yeterli olabilir. ihmal edilemeyecek miktarda ısı üretir.
Isı kayıplarının kontrolü, iletim, konveksiyon, radyasyon ve buharlaşmanın fiziksel yasalarına tabidir.
İLETİŞİM: Bir yüzey aracılığıyla birbirleriyle temas halinde olan, farklı sıcaklıklardaki iki nesne arasındaki ısı transferi.
RADYASYON veya RADYASYON: Temas halinde OLMAYAN farklı sıcaklıklardaki iki nesne arasındaki ısı transferi. Isı kaybı veya kazanımı, görünür veya kızılötesi aralıkta dalga boylarına sahip radyasyon şeklinde meydana gelir; açık olmak gerekirse, güneşin dünyayı uzayda ısıtması ile aynı şekildedir. insan vücudu.
KONVEKSİYON: Bir cisimden onun içinden geçen bir kaynağa ısı transferi (hava veya su akımları). Suyun veya soğuk havanın daha sıcak deriden hareketi, ısının sürekli olarak ortadan kaldırılmasına neden olur.
BUHARLAMA: Terleme yoluyla kaybedilen sıvıların sıvıdan gaz haline geçişi ile ısı transferi, deri ve solunum yolu yoluyla duyarsız kayıplar.
Ortamdaki ısı dağılımının azalması, esas olarak kutanöz kan akışının (vazokonstriksiyon) ve piloereksiyonun (kürk hayvanlarında, sıcak cilt ve soğuk ortam arasında, ısı yalıtkanı görevi gören bir hava yastığı oluşturulur) tutulması yoluyla gerçekleşir. .
İştahtaki artış, diyetin neden olduğu termogenetik mekanizmalar yoluyla ısı üretimini arttırır ve termogenetik organların enerji taleplerini destekler.
Sıcak ortamlarda termoregülasyon
Sıcak ortamlarda kaldığı süre boyunca organizma, az önce gösterilenlerin aksine birçok şekilde bir dizi termodispersif mekanizma ile reaksiyona girer, ayrıca isteğe bağlı termojenezin altında yatan metabolik süreçlerin askıya alınması vardır.Bunlar arasında kutanöz vazodilatasyon ve artışı hatırlarız. terleme, nefes alma sıklığı ve derinliği (polipne), buharlaşma yoluyla ısı dağılımını artırmayı amaçlayan tüm süreçler. Bu durumlarda, termogenetik organlar tarafından daha düşük oksijen talebine yanıt olarak iştah ve kalp hızı da düşer.
Uzun vadeli adaptasyon süreçleri arasında, tirotropik hormonun hipofiz salgılanmasındaki bir azalmayı ve bunun sonucunda metabolizmanın yavaşlamasının, dolayısıyla ısı üretiminin de takdir edilmesi mümkündür.
Önceki bölümde bahsedildiği gibi, vazokonstriksiyon süreci büyük ölçüde sempatik sinir sistemi tarafından kontrol edilir. Prekapiller sfinkterlerdeki ve arteriyollerdeki düz kas, postganglionik sempatik (adrenerjik) nöronlardan girdi alır. Derin sıcaklık düşerse (soğuğa maruz kalma), hipotalamus, noradrenalin salınımı yoluyla arteriolar düz kasın kasılmasını belirleyen ve kutanöz kan akışını azaltan bu nöronları seçici olarak aktive eder.Bu termoregülatuar yanıt, kanı iç organlara daha sıcak tutar. . , hava tarafından soğuyan cilt yüzeyindeki kan akışını en aza indirir. Vazokonstriksiyon aktif bir süreç iken, vazodilatasyon, sempatik aktiviteyi inhibe ederek vazokonstriktör aktivitesinin askıya alınmasına bağlı olan ağırlıklı olarak pasif bir süreçtir. aktivite, vücut ekstremiteleri, vücudun diğer bölümlerinde vazodilatasyon, asetilkolin salgılayan özel nöronlar tarafından desteklenir.Özel durumlar ayrıca, nitrojen monoksit (NO) veya diğer vazodilatör parakrin maddelerin salınımını takiben bazı vasküler bölgelerin lokal genişlemesi ile temsil edilir.
Termoregülasyon bağlamında, kutanöz kan akışı, ısının korunması gerektiğinde sıfıra yakın değerlerden, ısının çevreye bırakılması gerektiğinde kardiyak çıkışın neredeyse 1/3'üne kadar değişir.
