Физиологија терморегулације, механизми, типови и промјене

Тхе терморегулација То је процес који омогућава организмима да регулишу температуру својих тела, модулирајући губитак и добитак топлоте. У животињском царству постоје различити механизми регулације температуре, и физиолошки и етолошки.

Регулисање температуре тела је основна активност за свако живо биће, јер је параметар критичан за хомеостазу организма и утиче на функционалност ензима и других протеина, флуидност мембрана, проток јона, између осталих..

У својој најједноставнијој форми, терморегулационе мреже се активирају помоћу кола које интегрирају улазе терморецептора који се налазе у кожи, у унутрашњости, у мозгу, између осталих.

Главни механизми код ових хладних или топлотних подражаја су кожна вазоконстрикција, вазодилатација, производња топлоте (термогенеза) и знојење. Други механизми укључују понашање које промовише или смањује губитак топлоте.

Индек

• 1 Основни појмови: топлота и температура
  • 1.1 Температура
  • 1.2 Хеат
• 2 Типови: топлински односи између животиња
  • 2.1 Ендотерма и ектотерма
  • 2.2 Поикилотерм и хомеотерм
  • 2.3 Примери
  • 2.4 Измена просторне и временске ендотермије и ектотермије
• 3 Физиологија терморегулације
• 4 Механизми терморегулације
  • 4.1 Физиолошки механизми
  • 4.2 Етолошки механизми
• 5 Измене терморегулације
• 6 Референце

Основни појмови: топлота и температура

Да би се говорило о терморегулацији код животиња, потребно је знати тачну дефиницију појмова који често збуњују студенте.

Разумевање разлике између топлоте и температуре је неопходно за разумевање термалне регулације животиња. За илустрацију разлике користићемо мртва тела: помислите на две металне коцке, једна је 10 пута већа од друге.

Свака од ових коцки је у просторији на температури од 25 ° Ц. Ако меримо температуру сваког блока, оба ће бити на 25 ° Ц, иако је један велики, а други мали.

Сада, ако измеримо количину топлоте у сваком блоку, резултат између њих ће бити различит. Да бисмо извршили овај задатак, морамо померити блокове у просторију са апсолутном нултом температуром и квантифицирати количину топлине коју испуштају. У овом случају, садржај топлоте ће бити 10 пута већи у већој металној коцки.

Температуре

Захваљујући претходном примеру можемо закључити да је температура иста за оба и независно од количине материје сваког блока. Температура се мери као брзина или интензитет кретања молекула.

У биолошкој литератури, када аутори помињу "телесну температуру", они се односе на температуру централних региона тела и периферних региона. Температура централних области одражава температуру "дубоких" ткива тијела - мозга, срца и јетре.

Температура периферних региона, с друге стране, је под утицајем пролаза крви до коже и мери се у кожи руку и стопала..

Хеат

Насупрот томе - и враћајући се на пример блокова - топлота је различита у оба инертна тела и директно пропорционална количини материје. Она је облик енергије и зависи од броја атома и молекула те супстанце.

Типови: топлински односи између животиња

У физиологији животиња, постоји низ термина и категорија које се користе за описивање топлинских односа између организама. Свака од ових група животиња има посебне адаптације - физиолошке, анатомске или анатомске - које им помажу да одрже телесну температуру у адекватном опсегу.

У свакодневном животу ендотермне и хомеотермне животиње називамо "топлокрвним", а поикилотермне и ектотермне животиње "хладнокрвним"..

Ендотхерм и ецтотхерм

Први термин је ендотхерми, користи се када животиња успева да се загреје са метаболичком производњом топлоте. Супротан концепт је ектотермија, где је температура животиње наметнута окружењем.

Неке животиње нису у стању да буду ендотермне, јер иако производе топлоту, оне то не чине довољно брзо да би је задржале.

Поикилотхерм и хомеотхерм

Други начин класификације је према терморегулацији животиње. Термин поикилотхерм користи се за означавање животиња са променљивом температуром тела. У овим случајевима, температура тела је висока у врућим срединама и ниска је у хладном окружењу.

Поикилотермна животиња може саморегулисати своју температуру помоћу понашања. То јест, лоцирањем у областима са високим сунчевим зрачењем да се повећа температура или да се сакрије од поменутог зрачења да би се смањила.

Термини поикилотхерм и ецтотхерм се односе на у основи исти феномен. Међутим, поикилотерма наглашава варијабилност телесне температуре, док се у ектотерми односи на значај температуре околине за одређивање телесне температуре..

Супротни термин за поикилотерму је хомеотерм: терморегулација физиолошким средствима - и то не само захваљујући примени понашања. Већина ендотермних животиња је у стању да регулише своју температуру.

Примери

Рибе

Рибе су савршен пример ектотермних и поикилотермних животиња. У случају ових пливача краљежњака, њихова ткива не производе топлину путем метаболичких путева, а поред тога, температура рибе одређена је температуром воденог тијела гдје пливају..

Рептили

Гмазови показују веома изражена понашања која им омогућавају да регулишу (етолошки) своју температуру. Ове животиње траже топла подручја - као што је седење на врућем камену - за повећање температуре. У супротном, тамо где желе да је смање, покушаће да се сакрију од зрачења.

Птице и сисари

Сисари и птице су примери ендотермних и хомеотермних животиња. Они метаболички производе телесну температуру и физиолошки га регулишу. Неки инсекти такође показују овај физиолошки образац.

Способност регулисања температуре дала је предност ове две лозе животиња над њиховим поикилотермним панданима, јер они могу успоставити топлотну равнотежу у њиховим ћелијама и њиховим органима. То је довело до тога да процеси исхране, метаболизма и излучивања постану робуснији и ефикаснији.

Људско биће, на пример, одржава температуру на 37 ° Ц, у прилично уском распону - између 33,2 и 38,2 ° Ц. Одржавање овог параметра је потпуно критично за опстанак врсте и посредује низ физиолошких процеса у телу.

Измена просторне и временске ендотермије и ектотермије

Разлика између ове четири категорије често постаје збуњујућа када испитујемо случајеве животиња које су у стању да се измјењују између категорија, било просторно или временски.

Временске варијације термичке регулације могу се илустровати сисарима који доживљавају периоде хибернације. Ове животиње су обично хомеотермне током годишњих доба када нису у хибернацији и током хибернације нису у стању да регулишу своју телесну температуру..

Просторне варијације настају када животиња различито регулише температуру у регионима тела. Бумбари и други инсекти могу да регулишу температуру својих торакалних сегмената и нису у стању да регулишу остатак региона. Ово стање диференцијалне регулације назива се хетеротермија.

Физиологија терморегулације

Као и сваки други систем, физиолошка регулација телесне температуре захтева присуство аферентног система, контролног центра и еферентног система.

Први систем, аферентни, задужен је за прикупљање информација помоћу кожних рецептора. Након тога, информација се преноси у центар за терморегулацију кроз крв преко неурона.

У нормалним условима, органи тела који генеришу топлоту су срце и јетра. Када тело ради физички рад (вежбање), скелетни мишић је такође структура која генерише топлоту.

Хипоталамус је терморегулациони центар и задаци су подељени на губитак топлоте и добитак. Функционална зона за посредовање у одржавању топлоте налази се у задњој зони хипоталамуса, док је губитак посредован предњим подручјем. Овај орган ради као термостат.

Контрола система се јавља двоструко: позитивна и негативна, посредована кортексом мозга. Ефекторски одговори су типа понашања или посредовани аутономним нервним системом. Ова два механизма ће се проучавати касније.

Механизми терморегулације

Физиолошки механизми

Механизми за регулисање температуре варирају између врсте примљеног стимулуса, тј. Да ли је то повећање или смањење температуре. Стога ћемо користити овај параметар за успостављање класификације механизама:

Регулација за високе температуре

Да би се постигла регулација телесне температуре против топлотних стимуланса, тело мора да промовише губитак. Постоји неколико механизама:

Васодилатион

Код људи, једна од најупечатљивијих карактеристика циркулације коже је широк спектар крвних судова које има. Циркулација крви кроз кожу има својство да значајно варира у зависности од услова околине и промене од високог до ниског протока крви.

Способност вазодилатације је пресудна у терморегулацији појединаца. Висок проток крви током периода повишене температуре омогућава телу да повећа пренос топлоте, од језгра тела до површине коже, да би се коначно распршила..

Када се проток крви повећа, волумен крви се повећава. Дакле, већа количина крви се преноси из језгра тела на површину коже, где се одвија пренос топлоте. Крв, сада хладнија, преноси се назад у језгро или центар тела.

Зној

Заједно са вазодилатацијом, производња зноја је кључна за терморегулацију јер помаже при расипању прекомерне топлоте. Уствари, производња и накнадно испаравање зноја су главни механизми за губљење топлоте. Они такође делују током физичке активности.

Зној је течност коју стварају жлезде зноја које се називају екрине, расподељене по целом телу у значајној густини, а испаравање зноја успева да пренесе топлоту тела у животну средину као водена пара.

Регулација за ниске температуре

За разлику од механизама поменутих у претходном одељку, у ситуацијама пада температуре, тело мора да промовише очување и производњу топлоте на следећи начин:

Васоцонстрицтион

Овај систем следи супротну логику описану у вазодилатацији, тако да у објашњењу нећемо много проширити. Хладноћа подстиче контракцију кожних судова, чиме се избегава дисипација топлоте.  

Пилоерецтион

Да ли сте се икада запитали зашто се "гуске" појављују када се суочавамо са ниским температурама? То је механизам за избегавање губитка топлоте који се назива пилоерекција. Међутим, како људи имају релативно малу косу у нашем телу, то се сматра слабо рудиментарним системом.

Када се појави висина сваке косе, повећава се слој ваздуха који долази у контакт са кожом, што смањује конвекцију ваздуха. Ово смањује губитак топлоте.

Производња топлоте

Најинтуитивнији начин за сузбијање ниских температура је производња топлоте. Ово се може десити на два начина: дрхтањем и непрестаним термогенезама.

У првом случају, тело производи брзе и ненамерне мишићне контракције (зато дрхтите када сте хладни) што доводи до производње топлоте. Дрхтећа производња је скупа - енергетски говорећи - тако да ће јој тијело прибећи ако горе поменути системи пропадну..

Други механизам је ткиво које се зове смеђа маст (или смеђе масно ткиво, у енглеској литератури се обично сумира под акроним БАТ смеђе масно ткиво).

Овај систем је одговоран за раздвајање производње енергије у метаболизму: уместо формирања АТП, доводи до производње топлоте. То је посебно важан механизам код дјеце и малих сисаваца, иако најновији докази указују да је он релевантан и код одраслих.

Етолошки механизми

Етолошки механизми се састоје од свих понашања животиња која регулишу своју температуру. Као што смо навели у примјеру гмизаваца, организми се могу смјестити у погодну околину како би се промовисали или избјегли губици топлине.

Различити дијелови мозга су укључени у обраду овог одговора. Код људи су таква понашања ефикасна, иако нису фино регулисана као физиолошка.

Измене терморегулације

Тело доживљава мале и деликатне промене температуре током дана, у зависности од неких варијабли, као што су циркадијански ритам, хормонски циклус, између осталих физиолошких аспеката..

Као што је поменуто, телесна температура орцхестратес велики спектар физиолошких процеса и губитак регулације може довести до разорних услова у погођеном организму.

Оба термална екстрема - и висока и ниска - негативно утичу на организме. Веома високе температуре, изнад 42 ° Ц код људи, снажно утичу на протеине, промовишући њихову денатурацију. Поред тога, синтеза ДНК је погођена. Органи и неурони су такође оштећени.

Слично томе, температуре испод 27 ° Ц доводе до тешке хипотермије. Промене у неуромускуларној, кардиоваскуларној и респираторној активности имају фаталне последице.

Многи органи су погођени када терморегулација не ради на прави начин. Међу њима, срце, мозак, гастроинтестинални тракт, плућа, бубрези и јетра.

Референце

1. Ареллано, Ј. Л. П., & дел Позо, С. Д. Ц. (2013). Приручник опште патологије. Елсевиер.
2. Аргиропоулос, Г., & Харпер, М.Е. (2002). Позван преглед: раздвајање протеина и терморегулација. Јоурнал оф Апплиед Пхисиологи, 92(5), 2187-2198.
3. Цхаркоудиан Н. (2010). Механизми и модификатори рефлекса изазвали су козну вазодилатацију и вазоконстрикцију код људи. Часопис примењене физиологије (Бетхесда, Мд .: 1985), 109(4), 1221-8.
4. Хилл, Р.В. (1979). Упоредена физиологија животиња: еколошки приступ. Преокренуо сам.
5. Хилл, Р.В., Висе, Г.А., Андерсон, М., & Андерсон, М. (2004). Анимал пхисиологи. Синауер Ассоциатес.
6. Лиедтке В. Б. (2017). Деконструкција терморегулације сисара. Зборник радова Националне академије наука Сједињених Америчких Држава, 114(8), 1765-1767.
7. Моррисон С.Ф. (2016). Централна контрола телесне температуре. Ф1000Ресеарцх, 5, Ф1000 Факултет Рев-880.