Die Thermoregulation ist ein integriertes System biologischer Mechanismen, die für die Aufrechterhaltung einer nahezu konstanten Innentemperatur unabhängig von den klimatischen Bedingungen außerhalb des Organismus verantwortlich sind Diese Mechanismen - besonders wirksam bei Vögeln und Säugetieren (alle homöothermischen Tiere), weniger bei Fischen, Amphibien und Reptilien ( poikilotherme Tiere) - umfassen Prozesse von Produktion, Lagerung Und Dispersion von Hitze.
Da sich der Adipöse im Vergleich zu anderen Normalgewichtigen, die teilweise sogar noch mehr essen, häufig nicht auffällig ernährt, ist davon auszugehen, dass die Veränderungen der thermoregulatorischen Prozesse bei gleicher körperlicher Aktivität zu einem reduzierten Energieverbrauch führen können, mit Akkumulation von überschüssiger Energie in Form von Fett Dünne Personen könnten daher im Gegensatz zu Adipösen besser überschüssige Nahrung (siehe braunes Fettgewebe) in Form von Hitze entsorgen.
Thermoregulation kann in erster Linie freiwillig oder unfreiwillig erfolgen. Im ersten Fall ist es das Tier selbst, das freiwillig adäquate Verhaltensstrategien in Gang setzt, wie die Suche nach einer wettergeschützten Höhle oder die Wanderung zu den Orten, die am besten geeignet sind, die eigene Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.
Auch unwillkürliche thermoregulatorische Reaktionen können durch die Einwirkung von kalten oder heißen Umgebungen hervorgerufen werden, in jedem Fall jedoch mit Eingriffen des hypothalamischen thermoregulatorischen Zentrums, das in der Lage ist, die Signale der kutanen und zentralen Thermorezeptoren (im Gehirn, im Rückenmark) zu erfassen und zu verarbeiten Rückenmark und zentralen Organen), um die physiologische Reaktion zu koordinieren, die am besten zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur geeignet ist.
Thermoregulation in kalten Umgebungen
Die thermoregulatorischen Anpassungen an Kälte haben den Zweck, Wärme zu speichern und/oder zu produzieren.
Die Fähigkeit eines Organismus, Wärme zu produzieren, wird als Thermogenese bezeichnet; es ist weitgehend obligatorisch und mit den physiologischen und metabolischen Prozessen verbunden, die für die Bewegung, Verdauung, Aufnahme und Verarbeitung der mit der Nahrung zugeführten Nährstoffe verantwortlich sind.
Säugetiere haben die Fähigkeit, die Wärmeproduktion zu erhöhen (optionale Thermogenese), unabhängig davon, ob es sich um den Thrill-Mechanismus handelt oder nicht. Im ersten Fall sprechen wir von zitternder Thermogenese. Dieser Mechanismus führt zur Wärmeproduktion durch eine rhythmische und isometrische Kontraktion des Muskelgewebes, die nicht auf Bewegung abzielt. Der Wechsel von Kontraktionen und Entspannung führt zu einem charakteristischen Zittern namens Zittern, das auftritt, wenn die Körpertemperatur dazu neigt, "merklich" zu sinken. Das Zittern erzeugt eine bis zu 6-8-mal größere Wärmemenge als der ruhende Muskel , tritt sie nur auf, wenn die maximale Vasokonstriktion (siehe unten) nicht in der Lage war, die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.
Nicht-Thrill-Thermogenese, auch chemische Thermogenese genannt, beinhaltet die Erzeugung von Wärme durch exotherme (wärmeerzeugende) biochemische Reaktionen. Diese Reaktionen treten in bestimmten Organen auf, wie zum Beispiel dem braunen Fettgewebe (BAT), der Leber und dem Muskel.
Das für überwinternde Tiere typische braune Fettgewebe, das beim Menschen selten (bei Säuglingen größer) ist, wird somit durch die charakteristische braune Pigmentierung (mit bloßem Auge sichtbar) durch die auf mitochondrialer Ebene vorhandenen Carotinoide definiert Fettzellen zeichnen sich durch ein weiteres Merkmal aus, das Vorhandensein des mitochondrialen Proteins UCP 1. Dieses Protein, das sich auf der Ebene der Mitochondrienmembran befindet, hat die Eigenschaft, die oxidative Phosphorylierung zu entkoppeln und so die Wärmeproduktion auf Kosten der Bildung von . zu begünstigen ATP-Moleküle. , hat das braune Fettgewebe die Aufgabe, Nährstoffe (hauptsächlich Fett) zu verbrennen, um die Wärmeproduktion zu steigern. Die durch Kälte stimulierte Aktivierung des braunen Fettgewebes ist hauptsächlich mit der Freisetzung von Noradrenalin und dessen Wechselwirkung verbunden mit den β3-Rezeptoren, sondern auch garantiert durch endokrine Mechanismen wie die Freisetzung von T3 e T4 aus der Schilddrüse. Die stärksten Ablagerungen von braunem Fettgewebe sind im interskapulären, periaortalen und perirenalen Bereich zu verzeichnen; auf diesen Niveaus befinden sie sich in der Nähe von Blutgefäßen, an die sie Wärme abgeben, damit sie mit dem Blutfluss in die peripheren Bereiche des Körpers transportiert wird.
Es wird derzeit angenommen, dass die Leber auch an der Thermoregulation beteiligt ist und ihre Stoffwechselaktivität erhöht - was zur Produktion von Wärme führt -, wenn der menschliche Körper niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist. Eine weitere kürzliche Entdeckung war die Entdeckung von Isoformen des UCP1-Proteins im Muskel, was auf eine angebliche thermogenetische Rolle metabolischen Ursprungs hindeutet (zusätzlich zur Fähigkeit, Wärme durch Schüttelfrost zu produzieren). notwendig, um unter diesen Umständen den Stoffwechselbedarf der aktiven Gewebe zu decken (zB BAT) und den Transport der darin produzierten Wärme in alle anatomischen Bezirke zu steigern erzeugt eine nicht zu vernachlässigende Wärmemenge.
Die Beherrschung der Wärmeverluste richtet sich nach den physikalischen Gesetzen der Leitung, Konvektion, Strahlung und Verdunstung.
LEITUNG: Wärmeübertragung zwischen zwei Objekten mit unterschiedlichen Temperaturen, die durch eine Oberfläche miteinander in Kontakt stehen.
STRAHLUNG oder STRAHLUNG: Wärmeübertragung zwischen zwei Objekten mit unterschiedlichen Temperaturen, die sich NICHT berühren. Der Verlust bzw. die Aufnahme von Wärme erfolgt in Form von Strahlung mit Wellenlängen im sichtbaren oder infraroten Bereich, und zwar auf dieselbe Weise, wie die Sonne die Erde durch den Weltraum erwärmt der menschliche Körper.
KONVEKTION: Wärmeübertragung von einem Körper auf eine Quelle, die sich durch ihn bewegt (Luft- oder Wasserströme). Die Bewegung von Wasser oder kalter Luft durch die wärmere Haut bewirkt eine kontinuierliche Wärmeabgabe.
VERDAMPFUNG: Wärmeübergang durch Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand der durch Schwitzen verlorenen Flüssigkeiten, unempfindlicher Verlust über die Haut und die Atemwege.
Die Reduzierung der Wärmeabgabe in die Umgebung erfolgt im Wesentlichen durch die Eindämmung des kutanen Blutflusses (Vasokonstriktion) und die Piloerektion (bei Pelztieren entsteht zwischen warmer Haut und kalter Umgebung ein Luftpolster, das als Wärmeisolator wirkt) .
Die Appetitsteigerung erhöht ihrerseits die Wärmeproduktion durch die durch die Ernährung induzierten thermogenetischen Mechanismen und unterstützt den Energiebedarf der thermogenetischen Organe.
Thermoregulation in heißen Umgebungen
Während des Aufenthalts in warmen Umgebungen reagiert der Organismus durch eine Reihe von thermodispersiven Mechanismen, die in vielerlei Hinsicht den gerade dargestellten entgegengesetzt sind, außerdem gibt es die Unterbrechung der Stoffwechselprozesse, die der optionalen Thermogenese zugrunde liegen, darunter erinnern wir uns an die kutane Vasodilatation und die Zunahme des Schwitzens, der Häufigkeit und Tiefe der Atmung (Polypnoe), alles Prozesse, die darauf abzielen, die Wärmeverteilung durch Verdunstung zu erhöhen. Unter diesen Umständen sinken auch Appetit und Herzfrequenz als Reaktion auf einen geringeren Sauerstoffbedarf der thermogenetischen Organe.
Unter den langfristigen Anpassungsprozessen ist auch eine Abnahme der Hypophysensekretion des thyreotropen Hormons mit einer daraus resultierenden Verlangsamung des Stoffwechsels, also der Wärmeproduktion, zu erkennen.
Wie im vorigen Kapitel erwähnt, wird der Vasokonstriktionsprozess weitgehend vom sympathischen Nervensystem gesteuert. Glatte Muskulatur in den präkapillären Sphinktern und Arteriolen erhält Input von postganglionären sympathischen (adrenergen) Neuronen. Sinkt die Tiefentemperatur (Kälteexposition), aktiviert der Hypothalamus selektiv diese Neuronen, die durch die Ausschüttung von Noradrenalin die Kontraktion der glatten Muskulatur der Arteriolen bestimmen und die Durchblutung der Haut reduzieren . , Minimierung des Blutflusses auf der witterungsbedingt erkalteten Hautoberfläche. Während die Vasokonstriktion ein aktiver Prozess ist, ist die Vasodilatation ein überwiegend passiver Prozess, der auf der Aussetzung der vasokonstriktorischen Aktivität durch Hemmung der sympathischen Aktivität beruht Körperextremitäten, in anderen Körperteilen wird die Vasodilatation durch spezialisierte Neuronen begünstigt, die Acetylcholin sezernieren Sonderfälle stellen auch die lokale Erweiterung einiger Gefäßbezirke nach Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO) oder anderen gefäßerweiternden parakrinen Substanzen dar.
Im Rahmen der Thermoregulation variiert der kutane Blutfluss von Werten nahe Null, wenn es notwendig ist, Wärme zu sparen, bis zu fast 1/3 des Herzzeitvolumens, wenn die Wärme an die Umgebung abgegeben werden muss.
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