Η θερμορύθμιση είναι ένα ολοκληρωμένο σύστημα βιολογικών μηχανισμών, σχεδιασμένο να διατηρεί μια σχεδόν σταθερή εσωτερική θερμοκρασία ανεξάρτητα από τις κλιματικές συνθήκες εκτός του οργανισμού. Αυτοί οι μηχανισμοί - ιδιαίτερα αποτελεσματικοί σε πτηνά και θηλαστικά (όλα τα ομοθερμικά ζώα), λιγότερο τόσο στα ψάρια, τα αμφίβια και τα ερπετά (σμήνη πουλερικών) - περιλαμβάνουν διαδικασίες παραγωγής, διατήρησης και διασποράς της θερμότητας.
Δεδομένου ότι συχνά το παχύσαρκο άτομο δεν τρώει ασυνήθιστα αν συγκριθεί με άλλα φυσιοθεραπευτικά άτομα, τα οποία μερικές φορές τρώνε ακόμη περισσότερο, είναι πιθανό - με ίση σωματική δραστηριότητα - οι μεταβολές των θερμορυθμιστικών διεργασιών να μπορούν να οδηγήσουν σε μειωμένη κατανάλωση ενέργειας με συσσώρευση υπερβολική ενέργεια με τη μορφή λίπους. Τα λεπτά άτομα, σε αντίθεση με τα παχύσαρκα, θα ήταν επομένως καλύτερα στην απόρριψη των υπερβολικών τροφίμων (βλέπε καφέ λιπώδη ιστό) με τη μορφή θερμότητας.
Η θερμορύθμιση μπορεί να είναι πρώτα απ 'όλα εθελοντική ή ακούσια. Στην πρώτη περίπτωση, το ίδιο το ζώο εκκινεί οικειοθελώς επαρκείς στρατηγικές συμπεριφοράς, όπως η αναζήτηση ενός καταφυγίου προστατευμένου από τον καιρό ή η μετανάστευση στις πιο κατάλληλες θέσεις για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος.
Ακόμα και ακούσιες αποκρίσεις θερμοανταλλαγής μπορούν να προκληθούν από έκθεση σε κρύα περιβάλλοντα ή σε θερμά περιβάλλοντα. Σε κάθε περίπτωση, προβλέπουν την παρέμβαση του υποθαλαμικού θερμορυθμιστικού κέντρου ικανό να συλλέγει και να επεξεργάζεται τα σήματα που προέρχονται από τους δερματικούς και κεντρικούς θερμο-υποδοχείς (που βρίσκονται στον εγκέφαλο, το νωτιαίο μυελό και τα κεντρικά όργανα), συντονίζοντας την καταλληλότερη φυσιολογική απάντηση για τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος.
Θερμορύθμιση σε ψυχρά περιβάλλοντα
Οι θερμορυθμιστικές προσαρμογές στο κρύο προορίζονται για τη διατήρηση και / ή την παραγωγή θερμότητας.
Η ικανότητα του οργανισμού να παράγει θερμότητα ονομάζεται θερμογένεση. είναι σε μεγάλο βαθμό υποχρεωτικό και συνδέεται με τις φυσιολογικές και μεταβολικές διαδικασίες που σχετίζονται με την κυκλοφορία, την πέψη, την απορρόφηση και την επεξεργασία των θρεπτικών συστατικών που εισάγονται με τη διατροφή.
Τα θηλαστικά έχουν την ικανότητα να αυξάνουν την παραγωγή θερμότητας (προαιρετική θερμογένεση), που περιλαμβάνει ή όχι τον μηχανισμό συγκίνησης. Στην πρώτη περίπτωση μιλάμε για φρεσκάδα θερμογένεση (ρίγος). Αυτός ο μηχανισμός οδηγεί στην παραγωγή θερμότητας μέσω ρυθμικής και ισομετρικής συστολής μυϊκού ιστού, που δεν αποσκοπεί στην κίνηση. Η εναλλαγή των συσπάσεων και των χαλαρώσεων οδηγεί σε ένα χαρακτηριστικό τρόμο που ονομάζεται τρεμούλιασμα, που εμφανίζεται όταν η θερμοκρασία του σώματος τείνει να μειώνεται "αισθητά". Το τρίξιμο παράγει ένα μερίδιο της θερμότητας, ακόμη και 6-8 φορές μεγαλύτερο από αυτό που παράγεται από το μυ σε κατάσταση ηρεμίας. Συνήθως, εμφανίζεται μόνο όταν η μέγιστη αγγειοσυστολή (βλέπε παρακάτω) δεν ήταν σε θέση να διατηρήσει τη θερμοκρασία του σώματος.
Η θερμογένεση χωρίς ρίγος, που ονομάζεται επίσης χημική θερμογένεση, περιλαμβάνει την παραγωγή θερμότητας μέσω εξώθερμων βιοχημικών αντιδράσεων (οι οποίες παράγουν θερμότητα). Αυτές οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε συγκεκριμένα όργανα, όπως ο καφές λιπώδης ιστός (ΒΑΤ), το ήπαρ και οι μύες.
Ο καστανόχρωμος λιπώδης ιστός, χαρακτηριστικός της νάρκης των ζώων και σπάνιος στους ανθρώπους (μεγαλύτερος στα νεογέννητα), ορίζεται έτσι από τη χαρακτηριστική καφέ χρώση (ορατή με γυμνό μάτι) που δίνεται από τα καροτενοειδή που υπάρχουν στο μιτοχονδριακό επίπεδο. Αυτές οι μονάδες ηλεκτροπαραγωγής του καφέ λίπους κυττάρων διακρίνονται από ένα περαιτέρω χαρακτηριστικό, την παρουσία της μιτοχονδριακής πρωτεΐνης UCP1. Αυτή η πρωτεΐνη, που βρίσκεται στο επίπεδο της μιτοχονδριακής μεμβράνης, έχει το χαρακτηριστικό της αποσύνδεσης της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, ευνοώντας έτσι την παραγωγή θερμότητας σε βάρος του σχηματισμού μορίων ΑΤΡ. Με απλά λόγια, ο καφέ λιπώδης ιστός σκοπεύει να καίει θρεπτικά συστατικά (κυρίως λίπος) προκειμένου να αυξηθεί η παραγωγή θερμότητας. Η ενεργοποίηση του καφέ λιπώδους ιστού, που διεγείρεται από το κρύο, συνδέεται κυρίως με την απελευθέρωση της νοραδρεναλίνης και την αλληλεπίδρασή της με τους β3 υποδοχείς, αλλά και με ενδοκρινικούς μηχανισμούς όπως η απελευθέρωση Τ3 και Τ4 από τον θυρεοειδή. Οι μεγαλύτερες εναποθέσεις καφέ λιπώδους ιστού καταγράφονται στις ενδοσκοπικές, περιαρτικές και περιφερικές περιοχές. σε αυτά τα επίπεδα, τοποθετούνται κοντά στα αιμοφόρα αγγεία, στα οποία δίνουν θερμότητα, έτσι ώστε να μεταφέρονται με τη ροή του αίματος προς τις περιφερειακές περιοχές του σώματος.
Σήμερα πιστεύεται ότι το ήπαρ συμμετέχει επίσης στη θερμορύθμιση, αυξάνοντας τη μεταβολική του δραστηριότητα - με επακόλουθη παραγωγή θερμότητας - όταν το ανθρώπινο σώμα εκτίθεται σε χαμηλές θερμοκρασίες. Μια άλλη πρόσφατη ανακάλυψη ήταν η εύρεση ισόμορφων της πρωτεΐνης UCP1 στους μυς, γεγονός που υποδηλώνει τον τεκμαιροποιημένο θερμογενετικό ρόλο της μεταβολικής προέλευσης (εκτός από την ικανότητα παραγωγής θερμότητας μέσω του φτερνού). Τέλος, η έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες αυξάνει την καρδιακή δραστηριότητα, η οποία είναι απαραίτητη για την υποστήριξη των μεταβολικών απαιτήσεων των ενεργών ιστών υπό αυτές τις συνθήκες (όπως οι ΒΔΤ) και για την αύξηση της μεταφοράς θερμότητας που παράγεται εκεί σε όλες τις ανατομικές περιοχές. Εκτός από την εγγύηση όλων αυτών, η αύξηση της καρδιακής δραστηριότητας είναι από μόνη της ικανή να παράγει μια μη αμελητέα ποσότητα θερμότητας.
Ο έλεγχος των απωλειών θερμότητας διέπεται από τους φυσικούς νόμους της αγωγιμότητας, της μεταφοράς, της ακτινοβολίας και της εξάτμισης.
ΔΙΑΒΑΘΜΙΣΗ : μεταφορά θερμότητας μεταξύ δύο αντικειμένων σε διαφορετικές θερμοκρασίες, σε επαφή μεταξύ τους μέσω μιας επιφάνειας.
ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ή ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ : μεταφορά θερμότητας μεταξύ δύο αντικειμένων σε διαφορετικές θερμοκρασίες, οι οποίες ΔΕΝ είναι σε επαφή. Η απώλεια ή η αγορά θερμότητας συμβαίνει με τη μορφή ακτινοβολίας με μήκη κύματος στην ορατή ή υπέρυθρη περιοχή. για να είναι σαφές, είναι ο ίδιος τρόπος που ο ήλιος θερμαίνει τη γη διαμέσου του χώρου. Η απώλεια θερμότητας από την ακτινοβολία αποτελεί περισσότερο από το ήμισυ της ποσότητας θερμότητας που χάνεται από το ανθρώπινο σώμα.
CONVECTION : μεταφορά θερμότητας από ένα σώμα σε μια πηγή που κινείται μέσα από αυτό (ρεύματα αέρα ή νερού). Η κίνηση νερού ή ψυχρού αέρα μέσα από το θερμότερο δέρμα προκαλεί τη συνεχή εξάλειψη της θερμότητας.
ΚΑΤΑΠΟΛΕΜΗΣΗ : μεταφορά θερμότητας με διέλευση από το υγρό στην αέρια κατάσταση υγρών που χάνονται μέσω της εφίδρωσης, μη ευαίσθητες απώλειες μέσω του δέρματος και της αναπνευστικής οδού.
Η μείωση της θερμικής διασποράς στο περιβάλλον συμβαίνει κυρίως μέσω της συγκράτησης της δερματικής ροής του αίματος (αγγειοσυστολή) και της αποδέσμευσης (στα ζώα γούνας, ανάμεσα στο ζεστό δέρμα και το κρύο περιβάλλον, δημιουργείται ένα μαξιλάρι αέρα που λειτουργεί με θερμομόνωση).
Η αύξηση της όρεξης, από την πλευρά της, αυξάνει την παραγωγή θερμότητας μέσω των θερμογενετικών μηχανισμών που προκαλεί η διατροφή και υποστηρίζει τις ενεργειακές απαιτήσεις των θερμογενετικών οργάνων.
Θερμορύθμιση σε θερμά περιβάλλοντα
Κατά τη διάρκεια της παραμονής σε θερμά περιβάλλοντα, ο οργανισμός αντιδρά μέσω μιας σειράς θερμοδιασπορτικών μηχανισμών, με πολλούς τρόπους αντίθετους με αυτούς που μόλις απεικονίζονται. Επιπλέον, αναστέλλονται οι μεταβολικές διεργασίες στις οποίες βασίζεται η προαιρετική θερμογένεση. Αυτές περιλαμβάνουν δερματική αγγειοδιαστολή και αυξημένη εφίδρωση, συχνότητα και βάθος αναπνοής (polypnea), όλες οι διεργασίες που στοχεύουν στην αύξηση της διασποράς θερμότητας με εξάτμιση. Υπό αυτές τις συνθήκες, η όρεξη και ο καρδιακός ρυθμός επίσης μειώνονται, ανταποκρινόμενοι σε μια μικρότερη ζήτηση οξυγόνου από τα θερμογενετικά όργανα.
Μεταξύ των μακροπρόθεσμων διαδικασιών προσαρμογής μπορούμε επίσης να εκτιμήσουμε τη μείωση της έκκρισης της υπόφυσης μιας ορμόνης διέγερσης του θυρεοειδούς, με επακόλουθη επιβράδυνση του μεταβολισμού και επομένως της παραγωγής θερμότητας.
Όπως αναφέρθηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο, η διαδικασία της αγγειοσυστολής ελέγχεται σε μεγάλο βαθμό από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα. Οι λείοι μύες στο επίπεδο των precapillary σφιγκτήρων και των αρτηριδίων λαμβάνουν προσαγωγές από τους μεταγευγιανικούς συμπαθητικούς (αδρενεργικούς) νευρώνες. Εάν η βαθιά θερμοκρασία πέσει (έκθεση στο κρύο), ο υποθάλαμος ενεργοποιεί εκλεκτικά αυτούς τους νευρώνες, οι οποίοι μέσω της απελευθέρωσης νορεπινεφρίνης καθορίζουν τη συστολή του αρτηριακού λείου μυός, μειώνοντας τη δερματική ροή του αίματος. Αυτή η θερμορυθμιστική απόκριση κρατά το αίμα θερμότερο στα εσωτερικά όργανα, ελαχιστοποιώντας τη ροή του αίματος στην επιφάνεια του δέρματος που έχει κρυώσει από τον καιρό. Ενώ η αγγειοσύσπαση είναι μια ενεργή διαδικασία, η αγγειοδιαστολή είναι μια κατά κύριο λόγο παθητική διαδικασία, η οποία εξαρτάται από την εναιώρηση της αγγειοσυσταλτικής δραστηριότητας με αναστολή της συμπαθητικής δραστηριότητας. Εάν αυτή η διαδικασία είναι χαρακτηριστική των σωματικών άκρων, η αγγειοδιαστολή ευνοείται σε άλλα μέρη του σώματος από εξειδικευμένους νευρώνες που εκκρίνουν την ακετυλοχολίνη. Ιδιαίτερες περιπτώσεις αντιπροσωπεύονται επίσης από την τοπική επέκταση ορισμένων αγγειακών περιοχών μετά την απελευθέρωση μονοξειδίου του αζώτου (ΝΟ) ή άλλων αγγειοδιασταλτικών παρακρινικών ουσιών.
Στο πλαίσιο της θερμορύθμισης, η δερματική ροή του αίματος ποικίλλει από τιμές κοντά στο μηδέν, όταν είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η θερμότητα, έως και το 1/3 της καρδιακής περιοχής όταν η θερμότητα πρέπει να απελευθερωθεί στο περιβάλλον.
