Termoreglarea este un sistem integrat de mecanisme biologice, responsabil pentru menținerea unei temperaturi interne aproape constante, indiferent de condițiile climatice din afara organismului. Aceste mecanisme - deosebit de eficiente la păsări și mamifere (toate animalele homeoterme), mai puțin la pești, amfibieni și reptile ( animale poikiloterme) - includ procese de producție, depozitare Și dispersie de căldură.
Deoarece subiectul obez nu mănâncă anormal în comparație cu alți indivizi cu greutate normală, care uneori mănâncă și mai mult, este de presupus că - cu aceeași activitate fizică - modificările proceselor de termoreglare pot duce la un consum redus de energie, cu acumularea excesului de energie sub formă de grăsime. Subiecții subțiri, spre deosebire de obezi, ar fi, prin urmare, mai buni la eliminarea excesului de alimente (vezi țesutul adipos maro) sub formă de căldură.
Termoreglarea poate fi în primul rând voluntară sau involuntară. În primul caz, animalul însuși pune în mișcare în mod voluntar strategii comportamentale adecvate, cum ar fi căutarea unei gropi protejate de elemente sau migrarea în locurile cele mai potrivite pentru menținerea propriei temperaturi corporale.
Chiar și răspunsurile de termoreglare involuntare pot fi evocate prin expunerea la medii reci sau calde. În orice caz, implică intervenția centrului termoreglator hipotalamic, capabil să capteze și să proceseze semnalele provenite de la termoreceptorii cutanati și centrali (localizați în creier, coloana vertebrală cordon și organe centrale), coordonând răspunsul fiziologic cel mai potrivit pentru menținerea temperaturii corpului.
Termoreglarea în medii reci
Adaptările termoreglatorii la frig au ca scop conservarea și / sau producerea căldurii.
Capacitatea unui organism de a produce căldură se numește termogeneză; este în mare măsură obligatoriu și este legat de procesele fiziologice și metabolice responsabile de mișcarea, digestia, absorbția și prelucrarea nutrienților introduși în dietă.
Mamiferele au capacitatea de a crește producția de căldură (termogeneză opțională), indiferent dacă implică sau nu mecanismul de emoție. În primul caz vorbim de termogeneza care tremură. Acest mecanism duce la producerea căldurii printr-o contracție ritmică și izometrică a țesutului muscular, care nu vizează mișcarea. Alternarea contracțiilor și relaxării duce la un tremur caracteristic numit fior, care apare atunci când temperatura corpului tinde să scadă „în mod vizibil”. Tremurul generează o cantitate de căldură de până la 6-8 ori mai mare decât cea produsă de mușchiul în repaus. , apare numai atunci când vasoconstricția maximă (vezi mai jos) nu a reușit să mențină temperatura corpului.
Termogeneza non-thrill, numită și termogeneză chimică, implică producerea căldurii prin reacții biochimice exoterme (generatoare de căldură). Aceste reacții apar în anumite organe, cum ar fi țesutul adipos maro (BAT), ficatul și mușchii.
Țesutul adipos maro, tipic animalelor hibernante și rar la om (mai mare la sugari), este astfel definit pentru pigmentarea maro caracteristică (vizibilă cu ochiul liber) dată de carotenoizii prezenți la nivel mitocondrial. celulele adipoase se disting pentru o altă caracteristică, prezența proteinei mitocondriale UCP1. Această proteină, situată la nivelul membranei mitocondriale, are caracteristica de a decupla fosforilarea oxidativă, favorizând astfel producerea de căldură în detrimentul formării Molecule ATP., Țesutul adipos maro are ca scop arderea nutrienților (în principal grăsimi) pentru a crește producția de căldură. Activarea țesutului adipos maro, stimulată de frig, este legată în principal de eliberarea de noradrenalină și de interacțiunea sa cu receptorii β3, dar și garantat de mecanisme endocrine precum eliberarea T3 e T4 din tiroidă. Cele mai mari depozite de țesut adipos maro se înregistrează în zona interscapulară, periaortică și perirenală; la aceste niveluri, acestea sunt situate în apropierea vaselor de sânge, către care eliberează căldură astfel încât să fie transportată odată cu fluxul de sânge în zonele periferice ale corpului.
În prezent, se crede că ficatul participă și la termoreglare, crescând activitatea sa metabolică - rezultând în producerea de căldură - atunci când corpul uman este expus la temperaturi scăzute. O altă descoperire recentă a fost descoperirea izoformelor proteinei UCP1 în mușchi, ceea ce sugerează un presupus rol termogenetic de origine metabolică (pe lângă capacitatea de a produce căldură prin frisoane). În cele din urmă, „expunerea la temperaturi scăzute crește„ activitatea cardiacă, necesare pentru a susține cerințele metabolice ale țesuturilor active în aceste circumstanțe (cum ar fi BAT) și pentru a crește transportul căldurii produse în acesta în toate districtele anatomice. Pe lângă faptul că garantează toate acestea, creșterea activității cardiace este în sine producând o cantitate de căldură deloc neglijabilă.
Controlul pierderilor de căldură este guvernat de legile fizice ale conducției, convecției, radiației și evaporării.
CONDUCȚIE: transfer de căldură între două obiecte la temperaturi diferite, în contact unul cu celălalt printr-o suprafață.
RADIAȚIE sau RADIARE: transfer de căldură între două obiecte la temperaturi diferite, care NU sunt în contact. Pierderea sau achiziționarea căldurii are loc sub formă de radiații cu lungimi de undă în intervalul vizibil sau infraroșu; pentru a fi clar, este același mod prin care soarele încălzește pământul prin spațiu. Constituie peste jumătate din cantitatea de căldură pierdută de corpul uman.
CONVECȚIE: transfer de căldură dintr-un corp într-o sursă care se mișcă prin el (curenți de aer sau apă). Mișcarea apei sau a aerului rece prin pielea mai caldă determină eliminarea continuă a căldurii.
EVAPORARE: transfer de căldură prin trecerea de la lichid la starea gazoasă a fluidelor pierdute prin transpirație, pierderi insensibile prin piele și căile respiratorii.
Reducerea dispersiei căldurii în mediu are loc esențial prin reținerea fluxului sanguin cutanat (vasoconstricție) și piloerecție (la animalele cu blană, între pielea caldă și mediul rece, se creează o pernă de aer care acționează ca un izolator termic) .
Creșterea poftei de mâncare, la rândul său, crește producția de căldură prin mecanismele termogenetice induse de dietă și susține cerințele de energie ale organelor termogenetice.
Termoreglare în medii calde
În timpul șederii în medii calde, organismul reacționează printr-o serie de mecanisme termodispersive, în multe moduri contrare celor prezentate recent; în plus, există suspendarea proceselor metabolice care stau la baza termogenezei opționale. Printre acestea ne amintim vasodilatația cutanată și creșterea transpirației, frecvenței și adâncimii respirației (polipnee), toate procesele care au ca scop creșterea dispersiei căldurii prin evaporare. În aceste condiții, apetitul și ritmul cardiac scad, de asemenea, ca răspuns la o cerere mai mică de oxigen de către organele termogenetice.
Printre procesele de adaptare pe termen lung, este de asemenea posibil să se aprecieze o scădere a secreției hipofizare a hormonului tirotrop, cu o consecință a încetinirii metabolismului, deci a producției de căldură.
După cum sa menționat în capitolul anterior, procesul de vasoconstricție este în mare măsură controlat de sistemul nervos simpatic. Mușchiul neted din sfincterele și arteriolele precapilare primește aport de la neuronii simpatici (adrenergici) postganglionari. Dacă temperatura profundă scade (expunerea la frig), hipotalamusul activează selectiv acești neuroni, care prin eliberarea de noradrenalină determină contracția mușchiului net arteriolar, reducând fluxul sanguin cutanat. Acest răspuns termoreglator menține sângele mai cald la organele interne. ., minimizând fluxul sanguin pe suprafața pielii răcit de vreme. În timp ce vasoconstricția este un proces activ, vasodilatația este un proces predominant pasiv, care depinde de suspendarea activității vasoconstrictoare prin inhibarea activității simpatice. Dacă acest proces este tipic simpaticului activitate. extremitățile corpului, în alte părți ale corpului vasodilatația este favorizată de neuroni specializați care secretă acetilcolină. Cazuri speciale sunt reprezentate și de dilatarea locală a unor districte vasculare în urma eliberării de monoxid de azot (NO) sau a altor substanțe paracrine vasodilatatoare.
În contextul termoreglării, fluxul sanguin cutanat variază de la valori apropiate de zero, atunci când este necesar să se păstreze căldura, până la aproape 1/3 din debitul cardiac atunci când căldura trebuie eliberată în mediu.
