Termoreguleringsfysiologi, mekanismer, typer och förändringar

De Termoregulering Det är processen som gör det möjligt för organismer att reglera temperaturen på deras kroppar och modulera förlusten och värmeökningen. I djurriket finns det olika mekanismer för temperaturreglering, både fysiologiska och etologiska.

Reglering av kroppstemperatur är en grundläggande aktivitet för varje levande varelse, eftersom parametern är avgörande för kroppshomeostas och påverkar funktionaliteten hos enzymer och andra proteiner, membranfluiditet, jonflöde, bland andra.

Däggdjur är homeooterms och endoterms. Källa: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]

I sin enklaste form aktiveras termoreguleringsnätverken med hjälp av en krets som integrerar ingångarna till termoreceptorerna som ligger i huden, i ingästen, i hjärnan, bland andra.

De viktigaste mekanismerna inför dessa kalla eller värmestimuli inkluderar hudvasokonstriktion, vasodilatation, värmeproduktion (termogenes) och svettning. Andra mekanismer inkluderar beteenden för att främja eller minska värmeförlusten.

[TOC]

Grundläggande koncept: Värme och temperatur

För att prata om termoregulering hos djur är det nödvändigt att veta den exakta definitionen av termer som ofta är förvirrade bland studenter.

Att förstå skillnaden mellan värme och temperatur är oumbärlig för att förstå den termiska regleringen av djur. Vi kommer att använda livlösa kroppar för att illustrera skillnaden: Låt oss tänka på två kuber av en metall, en är 10 gånger större än den andra.

Var och en av dessa kuber är i ett rum vid en temperatur av 25 ° C. Om vi ​​mäter temperaturen för varje block kommer båda att vara 25 ° C, även om en är stor och en liten.

Nu, om vi mäter mängden värme i varje block, kommer resultatet mellan dem att vara annorlunda. För att utföra denna uppgift måste vi flytta blocken till ett rum med en temperatur på absolut noll och kvantifiera mängden värme de ger av. I detta fall kommer värmeinnehållet att vara 10 gånger högre i den största metallhinken.

Temperatur

Tack vare det föregående exemplet kan vi dra slutsatsen att temperaturen är densamma för de två och oberoende av mängden materia i varje block. Temperaturen mäts som molekylrörelsens hastighet eller intensitet.

I biologisk litteratur, när författarna nämner "kroppstemperaturen" hänvisar till temperaturen i de centrala regionerna i kroppen och kringutrustning. Temperaturen i de centrala regionerna återspeglar temperaturen på de "djupa" vävnaderna i kroppen - hjärnan, hjärtat och levern.

Temperaturen på de perifera regionerna, å andra sidan, påverkas av blodpassagen till huden och mäts i huden på händer och fötter.

Värme

Däremot - och återgår till exemplet med blocken - är värme annorlunda i både inerta kroppar och direkt proportionell mot mängden materia. Det är en form av energi och beror på antalet atomer och molekyler i ämnet i fråga.

Typer: Termiska förhållanden mellan djur

I djurfysiologi finns det ett antal termer och kategorier som används för att beskriva termiska förhållanden mellan organismer. Var och en av dessa djurgrupper har speciella - fysiologiska, anatomiska eller anatomiska anpassningar - som hjälper dem att behålla sin kroppstemperatur inom ett tillräckligt intervall.

I vardagen kallar vi djur endoterms och homeoothermer som "varmt blod" och poiquilotermiska och ektotermusdjur som "kallblodiga".

Endoterm och ektoterm

Den första terminen är endotermi, används när djuret lyckas värma medierande metabolisk värmeproduktion. Det motsatta konceptet är Ektotermi, där djurets temperatur införs av den omgivande miljön.

Det kan tjäna dig: Cytochemistry: Historia, Subty of Study, Utility and Techniques

Vissa djur kan inte vara endoterms, för även om de producerar värme gör de det inte tillräckligt snabbt för att behålla det.

Poiquilothm och homotherm

Ett annat sätt att klassificera dem är enligt djurens termoregulering. Termen Poiquiloterm används för att hänvisa till djur med variabla kroppstemperaturer. I dessa fall är kroppstemperaturen hög i heta miljöer och är låg i kalla miljöer.

Ett Poiquilothm -djur kan självreglera dess temperatur med hjälp av beteenden. Det vill säga, beläget i områden med hög solstrålning för att öka temperaturen eller döljet för nämnda strålning för att minska den.

Poiquilothm och Ectothermus termer hänvisar till i princip samma fenomen. Poiquilothermo betonar emellertid variationen i kroppstemperaturen, medan det i ektotermus hänvisar till vikten av omgivningstemperatur för att bestämma kroppstemperaturen.

Termen som strider mot poiquilothm är homeothermus: termoregulering med fysiologiska medel - och inte bara tack vare uppvisningen av beteenden. De flesta endoterms kan reglera sin temperatur.

Exempel

Fisk

Fisk är det perfekta exemplet på ektoterms och poiquilotermos djur. I fallet med dessa ryggradssimmare producerar deras vävnader inte värme med metaboliska vägar och också bestäms temperaturen på temperaturen på vattenkroppen där de simmar.

Reptiler

Reptiler uppvisar mycket markant beteende som gör att de kan reglera (etologiskt) sin temperatur. Dessa djur letar efter varma regioner - hur man sätter sig på en varm sten - för att öka temperaturen. Annars, där de vill minska det, kommer de att försöka gömma sig för strålning.

Fåglar och däggdjur

Däggdjur och fåglar är exempel på endoterms och homeothermer. Dessa producerar sin kroppstemperatur och reglerar den fysiologiskt. Vissa insekter uppvisar också detta fysiologiska mönster.

Förmågan att reglera dess temperatur gav dessa två djurlinjer en fördel jämfört med deras Poiquiloterms motsvarigheter, eftersom de kan skapa en termisk balans i sina celler och i deras organ. Detta ledde till processerna för näring, metabolism och utsöndring var mer robusta och effektiva.

Människan upprätthåller till exempel sin temperatur vid 37 ° C, inom ett ganska smalt intervall - mellan 33,2 och 38,2 ° C. Underhållet av denna parameter är helt kritiskt för att överleva arten och en halv serie fysiologiska processer i kroppen.

Utrymme och temporär växel av endotermi och ektotermi

Skillnaden mellan dessa fyra kategorier blir vanligtvis förvirrande när vi undersöker fall av djur som kan växla mellan kategorierna, antingen rumsligt eller tillfälligt.

Den tillfälliga variationen av termisk reglering kan exemplifieras med däggdjur som upplever viloläge perioder. Dessa djur är i allmänhet homeooterms under de tider på året där de inte är viloläge och under viloläge kan de inte reglera sin kroppstemperatur.

Rymdvariation inträffar när djuret differentiellt reglerar temperaturen i kroppsregioner. Abejorros och andra insekter kan reglera temperaturen på sina thoraxsegment och kan inte reglera resten av regionerna. Detta differentiella regleringsvillkor kallas heterotermi.

Termoregulering av fysiologi

Liksom alla system behöver den fysiologiska regleringen av kroppstemperatur närvaron av ett afferent system, ett kontrollcenter och ett känslomässigt system.

Det första systemet, det afferent, ansvarar för att fånga information genom hudreceptorer. Därefter överförs informationen till termoregulatorcentret genom blodet genom blodet.

Kan tjäna dig: immunglobulin d

Under normala förhållanden är kroppens organ som genererar värme hjärtat och levern. När kroppen gör fysiskt arbete (träning) är skelettmuskeln också en värmegenerande struktur.

Hypotalamus är det termoregulatoriska centrumet och uppgifterna är uppdelade i förlust och värmeförstärkning. Den funktionella zonen för att förmedla värmeunderhåll ligger i det bakre området i hypotalamus, medan förlusten förmedlas av den främre regionen. Detta organ fungerar som en termostat.

Systemkontroll inträffar dubbelt: positiv och negativ, medierad av hjärnans cortex. Effektorsvaren är av beteendetyp eller förmedlas av det autonoma nervsystemet. Dessa två mekanismer kommer att studeras senare.

Termoreguleringsmekanismer

Fysiologiska mekanismer

Mekanismerna för att reglera temperaturen varierar mellan den typ av mottagen stimulans, det vill säga om det är en ökning eller en minskning av temperaturen. Så vi kommer att använda denna parameter för att skapa en klassificering av mekanismerna:

Reglering för höga temperaturer

För att uppnå regleringen av kroppstemperatur mot värmestimuli måste kroppen främja förlusten av den. Det finns flera mekanismer:

Vasodilation

Hos människor är en av de mest slående egenskaperna hos kutan cirkulation det stora utbudet av blodkärl som den har. Blodcirkulation genom huden har egenskapen att variera mycket beroende på miljön och modifiera från höga till låga blodflöden.

Vasodilatationsförmågan är avgörande för individernas termoregulering. Det höga blodflödet under perioder med temperaturökning gör att kroppen kan öka värmeöverföring, från kroppens kärna till hudytan, att äntligen spridas.

När blodflödet ökas ökar blodhudvolymen i sin tur. Således överförs en större mängd blod från kroppens kärna till hudens yta, där värmeöverföring inträffar. Blod, nu kallare, överförs igen till kärnan eller mitten av kroppen.

Svettas

Tillsammans med vasodilatation är svettproduktionen avgörande för termoregulering eftersom det hjälper till att sprida överdriven värme. Faktum är att produktionen och den bakre indunstningen av svett är de viktigaste mekanismerna för kroppen som tappar värme. De agerar också under fysisk aktivitet.

Svett är en vätska som produceras av svettkörtlar som kallas Ecrinas, distribuerad över hela kroppen i en viktig densitet.Avdunstningen av svett lyckas överföra kroppens värme till miljön som vattenånga.

Reglering för låga temperaturer

I motsats till de mekanismer som nämns i föregående avsnitt måste i situationer med temperatur minska kroppen främja bevarande och produktion av värme enligt följande:

Vasokonstriktion

Detta system följer den motsatta logiken som beskrivs i vasodilatation, så vi kommer inte att sträcka oss mycket i förklaringen. Kylan stimulerar sammandragningen av hudkärlen och undviker därmed värmeavledning.  

Piloerekion

Har du undrat varför "kycklinghuden" dyker upp när vi står inför låga temperaturer? Det är en mekanism för att undvika värmeförlust som kallas pionrektion. Men eftersom människor har relativt lite hår i kroppen, anses det vara ett lite effektivt och rudimentärt system.

Det kan tjäna dig: vad är jordens naturliga mångfald?

När höjningen av varje hår inträffar ökas luftskiktet som kommer i kontakt med huden, vilket minskar luftens konvektion. Detta minskar värmeförlusten.

Värmeproduktion

Det mest intuitiva sättet att motverka låg temperatur är genom värmeproduktion. Detta kan förekomma på två sätt: genom att skaka och icke -skivande termogenes.

I det första fallet producerar kroppen snabba och ofrivilliga muskelkontraktioner (det är därför du skakar) som leder till värmeproduktion. Visningsproduktionen är dyr - energiskt sett - så kroppen kommer att ta till den om de ovannämnda systemen kommer att misslyckas med att misslyckas.

Den andra mekanismen leds av ett tyg som kallas brunt fett (eller brun fettvävnad, i engelsk litteratur sammanfattas vanligtvis under Bat Acrononic av Brunt fettvävnad).

Detta system är ansvarigt för att avkoppla energiproduktion i metabolism: istället för att bilda ATP är det att leda till värmeproduktion. Det är en särskilt viktig mekanism hos barn och små däggdjur, även om de senaste bevisen har lagt märke till att det också är relevant hos vuxna.

Etologiska mekanismer

Etologiska mekanismer består av alla beteenden som djur uppvisar för att reglera sin temperatur. Som vi nämnde i exemplet med reptiler kan organismer placeras i den lyckosamma miljön för att främja eller undvika värmeförlust.

Olika delar av hjärnan är involverade i bearbetningen av detta svar. Hos människor är dessa beteenden effektiva, även om de inte är fint reglerade som fysiologiska.

Termoreguleringsförändringar

Kroppen upplever små och känsliga temperaturförändringar under dagen, beroende på vissa variabler, till exempel den cirkadiska rytmen, den hormonella cykeln, bland andra fysiologiska aspekter.

Som vi nämnde, kroppstemperaturorkester.

Båda termiska ytterligheterna - både höga och låg - påverkar negativt organismer. Mycket höga temperaturer, över 42 ° C hos människor, påverkar proteiner mycket markant och främjar deras denaturering. Dessutom påverkas DNA -syntes. Organ och neuroner är också skadade.

På liknande sätt leder temperaturer som är lägre än 27 ° C till svår hypotermi. Förändringar i neuromuskulära, hjärt- och andningsaktiviteter har dödliga konsekvenser.

Flera organ påverkas när termoregulering inte fungerar på rätt sätt. Bland dem, hjärtat, hjärnan, gastrointestinala kanaler, lungorna, njurarna och levern.

Referenser

1. Arellano, J. L. P., & Del pozo, s. D. C. (2013). Allmän patologihandbok. Annars.
2. Argyropoulos, g., & Harper, M. OCH. (2002). Inbjuden granskning: Uncouling proteiner och themoregulering. Journal of Applied Physiology, 92(5), 2187-2198.
3. Charkoudian n. (2010). Reflems mekanismer och modifierare. Journal of Applied Physiology (Bethesda, MD. : 1985), 109(4), 1221-8.
4. Hill, r. W. (1979). Jämförande djurfysiologi: En miljömässig tillvägagångssätt. Jag reverserade.
5. Hill, r. W., Wyse, g. TILL., Anderson, m., & Anderson, m. (2004). Fysiologi djur. Sinauer Associates.
6. Liedtke w. B. (2017). Dekonstruering av däggdjurstemor. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(8), 1765-1767.
7. Morrison S. F. (2016). Central kontroll av kroppstemperatur. F1000Resarch, 5, F1000 fakultet Rev-880.