Thermoregulatie is een geïntegreerd systeem van biologische mechanismen die verantwoordelijk zijn voor het handhaven van een vrijwel constante interne temperatuur, ongeacht de klimatologische omstandigheden buiten het organisme.Deze mechanismen zijn vooral effectief bij vogels en zoogdieren (alle homeothermische dieren), minder bij vissen, amfibieën en reptielen ( poikilotherme dieren) - omvatten processen van productie, opslag En spreiding van warmte.
Aangezien de zwaarlijvige persoon vaak niet abnormaal eet in vergelijking met andere personen met een normaal gewicht, die soms zelfs meer eten, is het aannemelijk dat - bij dezelfde fysieke activiteit - de veranderingen van de thermoregulerende processen kunnen leiden tot een verminderd energieverbruik, met ophoping van overtollige energie in de vorm van vet Dunne personen zouden daarom, in tegenstelling tot zwaarlijvigen, overtollig voedsel (zie bruin vetweefsel) beter kunnen afvoeren in de vorm van warmte.
Thermoregulatie kan in de eerste plaats vrijwillig of onvrijwillig zijn. In het eerste geval is het het dier zelf dat vrijwillig adequate gedragsstrategieën in gang zet, zoals het zoeken naar een hol dat beschut is tegen de elementen of de migratie naar de plaatsen die het meest geschikt zijn om de eigen lichaamstemperatuur op peil te houden.
Zelfs onwillekeurige thermoregulerende reacties kunnen worden opgeroepen door blootstelling aan koude of warme omgevingen.In elk geval omvatten ze de tussenkomst van het thermoregulerende centrum van de hypothalamus, dat in staat is om de signalen afkomstig van de cutane en centrale thermoreceptoren (gelegen in de hersenen, spinale koord en centrale organen), die de fysiologische respons coördineert die het meest geschikt is om de lichaamstemperatuur op peil te houden.
Thermoregulatie in koude omgevingen
De thermoregulerende aanpassingen aan koude hebben tot doel warmte te behouden en/of te produceren.
Het vermogen van een organisme om warmte te produceren wordt thermogenese genoemd; het is grotendeels verplicht en gekoppeld aan de fysiologische en metabolische processen die verantwoordelijk zijn voor beweging, vertering, opname en verwerking van de voedingsstoffen die met het dieet worden geïntroduceerd.
Zoogdieren hebben het vermogen om de warmteproductie te verhogen (optionele thermogenese), al dan niet met het trillingsmechanisme. In het eerste geval spreken we van rillende thermogenese. Dit mechanisme leidt tot de productie van warmte door een ritmische en isometrische samentrekking van spierweefsel, niet gericht op beweging. De afwisseling van samentrekkingen en ontspanning leidt tot een karakteristieke tremor, rilling genaamd, die optreedt wanneer de lichaamstemperatuur de neiging heeft om "merkbaar" te dalen. De rilling genereert een hoeveelheid warmte die tot 6-8 keer groter is dan die geproduceerd door de rustende spier. Typisch Het treedt alleen op wanneer maximale vasoconstrictie (zie hieronder) de lichaamstemperatuur niet heeft kunnen handhaven.
Non-thrill thermogenese, ook wel chemische thermogenese genoemd, omvat de productie van warmte door exotherme (warmtegenererende) biochemische reacties. Deze reacties treden op in bepaalde organen, zoals bruin vetweefsel (BBT), lever en spieren.
Het bruine vetweefsel, typisch voor dieren in winterslaap en schaars bij mensen (groter bij zuigelingen), wordt dus gedefinieerd voor de karakteristieke bruine pigmentatie (zichtbaar voor het blote oog) die wordt gegeven door de carotenoïden die aanwezig zijn op mitochondriaal niveau. vetcellen onderscheiden zich door een ander kenmerk, de aanwezigheid van het mitochondriale eiwit UCP 1. Dit eiwit, dat zich op het niveau van het mitochondriale membraan bevindt, heeft de eigenschap oxidatieve fosforylering te ontkoppelen, waardoor de productie van warmte wordt bevorderd ten koste van de vorming van ATP-moleculen. , het bruine vetweefsel heeft als doel voedingsstoffen (voornamelijk vet) te verbranden om de warmteproductie te verhogen. De activering van het bruine vetweefsel, gestimuleerd door kou, is voornamelijk gekoppeld aan het vrijkomen van noradrenaline en de interactie ervan met de β3-receptoren, maar ook gegarandeerd door endocriene mechanismen zoals de afgifte van T3 e T4 van de schildklier. De grootste afzettingen van bruin vetweefsel worden geregistreerd in het interscapulaire, periaortische en perirenale gebied; op deze niveaus bevinden ze zich in de buurt van bloedvaten, waaraan ze warmte afgeven zodat deze met de bloedstroom naar de perifere delen van het lichaam wordt getransporteerd.
Momenteel wordt aangenomen dat de lever ook deelneemt aan thermoregulatie, waardoor zijn metabolische activiteit toeneemt - wat resulteert in de productie van warmte - wanneer het menselijk lichaam wordt blootgesteld aan lage temperaturen. Een andere recente ontdekking was de ontdekking van isovormen van het UCP1-eiwit in spieren, wat wijst op een vermeende thermogenetische rol van metabolische oorsprong (naast het vermogen om warmte te produceren door rillingen). Ten slotte verhoogt "blootstelling aan lage temperaturen de" hartactiviteit, noodzakelijk om in deze omstandigheden de metabolische vraag van de actieve weefsels te ondersteunen (zoals BBT) en om het transport van de daarin geproduceerde warmte in alle anatomische districten te vergroten. Naast dit alles te garanderen, is de toename van de hartactiviteit op zichzelf in staat om een niet te verwaarlozen hoeveelheid warmte produceren.
De beheersing van warmteverliezen wordt beheerst door de natuurkundige wetten van geleiding, convectie, straling en verdamping.
GEDRAG: warmteoverdracht tussen twee objecten bij verschillende temperaturen, in contact met elkaar via een oppervlak.
STRALING of STRALING: warmteoverdracht tussen twee objecten bij verschillende temperaturen, die NIET in contact zijn. Het verlies of de opname van warmte vindt plaats in de vorm van straling met golflengten in het zichtbare of infrarode bereik; om duidelijk te zijn, het is dezelfde manier waarop de zon de aarde door de ruimte verwarmt. Meer dan de helft van de hoeveelheid warmte die verloren gaat door het menselijk lichaam.
CONVECTIE: overdracht van warmte van een lichaam naar een bron die er doorheen beweegt (stromen van lucht of water). De beweging van water of koude lucht door de warmere huid zorgt voor een continue afvoer van warmte.
VERDAMPING: warmteoverdracht door overgang van de vloeistof naar de gasvormige toestand van de vloeistoffen die verloren gaan door zweten, ongevoelige verliezen via de huid en de luchtwegen.
De vermindering van de warmteverspreiding in de omgeving vindt hoofdzakelijk plaats door de inperking van de cutane bloedstroom (vasoconstrictie) en de pilo-erectie (bij pelsdieren wordt tussen de warme huid en de koude omgeving een luchtkussen gecreëerd dat als thermische isolator fungeert) .
De toename van de eetlust verhoogt op zijn beurt de productie van warmte door de thermogenetische mechanismen die door het dieet worden geïnduceerd, en ondersteunt de energiebehoefte van de thermogenetische organen.
Thermoregulatie in warme omgevingen
Tijdens het verblijf in warme omgevingen reageert het organisme via een reeks thermodispersieve mechanismen, in veel opzichten in tegenstelling tot de zojuist geïllustreerde, bovendien is er de opschorting van de metabolische processen die ten grondslag liggen aan de optionele thermogenese.Hieronder herinneren we ons de cutane vasodilatatie en de toename van het zweten, frequentie en diepte van de ademhaling (polypneu), allemaal processen die tot doel hebben de verspreiding van warmte door verdamping te vergroten. In deze omstandigheden nemen ook de eetlust en de hartslag af, als reactie op een lagere vraag naar zuurstof door de thermogenetische organen.
Onder de aanpassingsprocessen op de lange termijn is het ook mogelijk om een afname van de hypofyse-secretie van thyrotroop hormoon te waarderen, met als gevolg een vertraging van het metabolisme, en dus van de productie van warmte.
Zoals vermeld in het vorige hoofdstuk, wordt het vasoconstrictieproces grotendeels gecontroleerd door het sympathische zenuwstelsel. Glad spierweefsel in de precapillaire sluitspieren en arteriolen ontvangt input van postganglionaire sympathische (adrenerge) neuronen. Als de diepe temperatuur daalt (blootstelling aan kou), activeert de hypothalamus selectief deze neuronen, die door de afgifte van noradrenaline de samentrekking van de arteriolaire gladde spier bepalen, waardoor de cutane bloedstroom wordt verminderd. Deze thermoregulerende reactie houdt het bloed warmer naar de interne organen . . , minimaliseert de bloedstroom op het huidoppervlak dat door het weer koud is geworden. Hoewel vasoconstrictie een actief proces is, is vasodilatatie een overwegend passief proces, dat afhankelijk is van de opschorting van de vasoconstrictieve activiteit door de sympathische activiteit te remmen. Als dit proces typisch is voor sympathische activiteit lichaamsuiteinden, in andere delen van het lichaam vasodilatatie wordt begunstigd door gespecialiseerde neuronen die acetylcholine afscheiden.Speciale gevallen worden ook vertegenwoordigd door de lokale verwijding van sommige vasculaire districten na de afgifte van stikstofmonoxide (NO) of andere vaatverwijdende paracriene stoffen.
In de context van thermoregulatie varieert de cutane bloedstroom van waarden dicht bij nul, wanneer het nodig is om warmte te behouden, tot bijna 1/3 van het hartminuutvolume wanneer de warmte moet worden afgegeven aan de omgeving.
