Lämmönsäätö on integroitu biologisten mekanismien järjestelmä, joka on suunniteltu pitämään lähes vakio sisäinen lämpötila organismin ulkopuolella olevista ilmasto-oloista riippumatta. Nämä mekanismit - erityisen tehokkaat lintuissa ja nisäkkäissä (kaikki homeotermiset eläimet), vähemmän kaloissa, sammakkoeläimissä ja matelijoissa (siipikarjat) - sisältävät lämmöntuotannon, säilyttämisen ja leviämisen prosessit.
Koska usein liikalihavainen ei syö epänormaalisti verrattuna muihin normopeso-yksilöihin, jotka joskus syövät vieläkin enemmän, on todennäköistä, että - kun fyysinen aktiivisuus on yhtä suuri - lämpösäätelyprosessien muutokset voivat johtaa energiankulutuksen vähenemiseen liiallinen energia rasvan muodossa. Ohuet kohteet, toisin kuin liikalihavaiset, olisivat siis parempi hävittää ruoka-aineet (katso ruskea rasvakudos) lämmön muodossa.
Lämmönsäätely voi olla ennen kaikkea vapaaehtoista tai tahatonta. Ensimmäisessä tapauksessa eläin itse tekee vapaaehtoisesti riittävät käyttäytymisstrategiat, kuten säähän suojatun suojan etsimisen tai siirtymisen sopivimpiin paikkoihin sen lämpötilan ylläpitämiseksi.
Jopa tahattomat termoregulatiiviset vasteet voidaan aiheuttaa altistumalla kylmille ympäristöille tai lämpimälle ympäristölle. Joka tapauksessa ne ennakoivat hypotalamuksen lämpösäätelykeskuksen puuttumista, joka kykenee poimimaan ja käsittelemään iho- ja keskuslämpöreseptoreilta tulevia signaaleja (jotka sijaitsevat aivoissa, selkäytimessä ja keskuselimissä) koordinoimalla sopivin fysiologinen vaste kehon lämpötilan ylläpitämiseksi.
Lämpötilan säätö kylmissä ympäristöissä
Kylmän lämpösäätely on tarkoitettu lämmön säästämiseksi ja / tai tuottamiseksi.
Organismin kykyä tuottaa lämpöä kutsutaan termogeneesiksi; se on suurelta osin pakollinen ja liittyy fysiologisiin ja aineenvaihduntaprosesseihin, jotka liittyvät ruokavalion sisältämien ravintoaineiden liikkeeseen, ruoansulatukseen, imeytymiseen ja käsittelyyn.
Nisäkkäillä on kyky lisätä lämmöntuotantoa (valinnainen termogeneesi), johon liittyy jännitysmekanismi. Ensimmäisessä tapauksessa puhumme termogeneesin värähtelystä (värähtelystä). Tämä mekanismi johtaa lämmön tuotantoon lihaskudoksen rytmisen ja isometrisen supistumisen kautta, joka ei ole tarkoitettu liikkumiseen. Supistusten ja relaksaatioiden vaihtuminen johtaa luonteenomaiseen vapinaa, jota kutsutaan värinäksi, joka näkyy, kun kehon lämpötila pyrkii vähenemään "huomattavasti". Värähtely tuottaa lämmön osuuden jopa 6-8 kertaa suuremmaksi kuin lihaksen levossa. Tyypillisesti se tapahtuu vain silloin, kun maksimaalinen verisuonten supistuminen (katso alla) ei ole pystynyt ylläpitämään kehon lämpötilaa.
Termogeneesi ilman värähtelyä, jota kutsutaan myös kemialliseksi termogeneesiksi, käsittää lämmön tuotannon eksotermisten biokemiallisten reaktioiden kautta (jotka tuottavat lämpöä). Nämä reaktiot tapahtuvat tietyissä elimissä, kuten ruskeassa rasvakudoksessa, maksassa ja lihassa.
Ruskeaa rasvakudosta, joka on tyypillistä talvehtiville eläimille ja niukalle ihmiselle (suurempi vastasyntyneillä), määritellään siten mitokondrioiden tasolla esiintyvien karotenoidien antama tyypillinen ruskea pigmentti (paljaalla silmällä näkyvä). Nämä ruskean rasvakennon voimalaitokset erottuvat toisella ominaisuudella, mitokondriaalisen proteiinin UCP1 läsnäololla. Tällä proteiinilla, joka sijaitsee mitokondriaalikalvon tasolla, on ominaista oksidatiivisen fosforylaation irrottaminen, mikä edesauttaa lämmön tuotantoa ATP-molekyylien muodostumisen vahingoksi. Yksinkertaisesti sanottuna ruskea rasvakudos on tarkoitettu polttamaan ravinteita (pääasiassa rasvaa) lämmöntuotannon lisäämiseksi. Kylmän stimuloiman ruskean rasvakudoksen aktivoituminen liittyy pääasiassa noradrenaliinin vapautumiseen ja sen vuorovaikutukseen p3-reseptorien kanssa, mutta myös sellaisten endokriinimekanismien avulla, kuten T3: n ja T4: n vapautuminen kilpirauhasesta. Ruskean rasvakudoksen suurimmat talletukset on kirjattu intapartulaarisiin, periaartisiin ja perirenaalisiin alueisiin; näillä tasoilla ne sijoitetaan verisuonten läheisyyteen, joihin ne antavat lämpöä, jotta ne kuljetetaan veren virtauksella kehon reuna-alueille.
Tällä hetkellä uskotaan, että maksa osallistuu myös lämpöregulaatioon, mikä lisää sen metabolista aktiivisuutta - ja siten lämmöntuotantoa - kun ihmiskeho on alttiina matalille lämpötiloille. Toinen äskettäinen löytö oli UCP1-proteiinin isomuotojen löytäminen lihaksissa, mikä viittaa metabolisen alkuperän oletettuun termogeneettiseen rooliin (lisäksi kyky tuottaa lämpöä värähtelyn kautta). Lopuksi altistuminen matalille lämpötiloille lisää sydämen aktiivisuutta, joka on välttämätön aktiivisten kudosten aineenvaihduntatarpeiden tukemiseksi näissä olosuhteissa (kuten BAT) ja siinä tuotetun lämmön kuljetuksen lisäämiseksi kaikissa anatomisissa kaupunginosissa. Kaiken tämän takaamisen lisäksi sydämen aktiivisuuden lisääntyminen voi itsessään tuottaa vähäisen määrän lämpöä.
Lämpöhäviöiden hallintaa säätelee johtavuus, konvektio, säteily ja haihtuminen.
KÄYTTÖ : Lämmönsiirto kahden eri lämpötilan kohteen välillä, kosketuksissa toistensa kanssa pinnan läpi.
RADIATION tai IRRADIATION : lämmönsiirto kahden kohteen välillä eri lämpötiloissa, jotka eivät ole kosketuksissa. Lämmön menetys tai hankkiminen tapahtuu säteilyn muodossa, jonka aallonpituudet ovat näkyvissä tai infrapunayhteydessä; selväksi, se on samalla tavalla kuin aurinko lämmittää maata avaruuden kautta. Säteilyn aiheuttama lämpöhäviö muodostaa yli puolet ihmiskehon menetyksestä.
CONVECTION : lämmön siirtäminen kehosta lähteelle, joka liikkuu sen läpi (ilmavirta tai vesi). Veden tai kylmän ilman liikkuminen lämpimämmän ihon läpi aiheuttaa jatkuvan lämmönpoiston.
HÄVITTÄMINEN : lämmönsiirto siirtämällä nesteestä huuhtoutuneiden nesteiden kaasumaiseen tilaan, herkät häviöt ihon ja hengitysteiden kautta.
Lämpödispersion väheneminen ympäristössä tapahtuu pääasiassa ihon verenvirtauksen (vasokonstriktio) ja piloeroinnin (turkiseläimissä, lämpimän ihon ja kylmän ympäristön välillä) estämisessä, luodaan ilmatyyny, joka toimii lämmöneristys).
Ruokahalun lisääntyminen puolestaan lisää lämmöntuotantoa ruokavalion aiheuttamien termogeneettisten mekanismien kautta ja tukee termogeenisten elinten energiantarpeita.
Lämpökäsittely kuumissa ympäristöissä
Lämpimissä olosuhteissa oleskelun aikana organismi reagoi useiden termodisperssiivisten mekanismien kautta, monin tavoin vastoin juuri kuvattuja; lisäksi valinnaisen termogeneesin taustalla olevat metaboliset prosessit keskeytetään. Näitä ovat ihon vasodilointi ja lisääntynyt hikoilu, hengitystaajuus ja syvyys (polypnea), kaikki prosessit, joilla pyritään lisäämään lämpödispersiota haihduttamalla. Näissä olosuhteissa myös ruokahalu ja syke vähenevät, kun termogeeniset elimet aiheuttavat vähemmän happea.
Pitkän aikavälin sopeutumisprosesseista voimme myös arvostaa kilpirauhasen stimuloivan hormonin aivolisäkkeen erittymisen vähenemistä, mikä hidastaa aineenvaihduntaa ja siten myös lämmöntuotantoa.
Kuten edellisessä luvussa mainittiin, verisuonten supistumisprosessia hallitsee suurelta osin sympaattinen hermosto. Sileät lihakset prekapillaaristen sfinktereiden ja arteriolien tasolla saavat afferentteja postganglionisista sympaattisista (adrenergisista) neuroneista. Jos syvä lämpötila laskee (altistuminen kylmälle), hypotalamus aktivoi selektiivisesti nämä neuronit, jotka noradrenaliinin vapautumisen kautta määrittävät arterioolisen sileän lihaksen supistumisen vähentäen ihon verenkiertoa. Tämä lämmönsäätövaikutus pitää veren lämpenemisen sisäelimissä, mikä minimoi sään aiheuttaman kylmän ihon pinnan. Vaikka verisuonten supistuminen on aktiivinen prosessi, vasodilaatio on pääasiassa passiivinen prosessi, joka riippuu vasokonstriktorisen aktiivisuuden suspensiosta sympaattisen aktiivisuuden inhiboimalla. Jos tämä prosessi on tyypillinen kehon ääripäille, vasodilaatio on suositeltavaa muissa kehon osissa erikoistuneilla neuroneilla, jotka erittävät asetyylikoliinia. Erityisiä tapauksia edustaa myös joidenkin vaskulaaristen piirien paikallinen laajentuminen typpimonoksidin (NO) tai muiden verisuonia laajentavien parakriinien vapautumisen jälkeen.
Lämpötilan säätelyn yhteydessä ihon verenkierto vaihtelee nollan lähellä olevista arvoista, kun on tarpeen säästää lämpöä, jopa lähes kolmannes sydämen alueesta, kun lämpö on vapautettava ympäristöön.
