A termoreguláció olyan biológiai mechanizmusok integrált rendszere, amely szinte állandó belső hőmérsékletet biztosít a szervezeten kívüli éghajlati viszonyoktól függetlenül. Ezek a mechanizmusok - különösen hatékonyak a madarakban és az emlősökben (minden homeotermikus állat esetében), kevésbé a halakban, kétéltűek és hüllők (baromfi) - magukban foglalják a hő előállításának, megőrzésének és diszpergálásának folyamatát.
Mivel az elhízott alany gyakran nem eszik rendellenesen a többi normopeso egyénhez képest, akik néha még ennél is többet fogyasztanak, valószínű, hogy - egyenlő fizikai aktivitással - a termoregulációs folyamatok megváltozása csökkent energiafogyasztáshoz vezethet, felhalmozódva felesleges energia zsír formájában. A vékony alanyok tehát, az elhízottakkal ellentétben, jobbak lennének az élelmiszer-feleslegek (lásd a barna zsírszövetet) a hő formájában.
A termoreguláció mindenekelőtt önkéntes vagy akaratlan. Az első esetben az állat maga végez önkéntes viselkedési stratégiákat, például az időjárástól védett menedéket vagy a testhőmérséklet fenntartásához legmegfelelőbb helyekre történő átállást.
Még a nem szándékos termoregulációs válaszok is felmerülhetnek hideg környezet vagy meleg környezet hatására. Mindenesetre a hypothalamikus termoregulációs központ beavatkozását írják elő, amely képes a bőr és a központi termoreceptorokból érkező jelek felvételére és feldolgozására (az agyban, a gerincvelőben és a központi szervekben), a testhőmérséklet fenntartása érdekében a legalkalmasabb fiziológiai válasz koordinálásával.
Termoreguláció hideg környezetben
A hideghőmérséklet szabályozása a hő megőrzésére és / vagy termelésére szolgál.
A szervezet hőképző képességét termogenezisnek nevezik; nagyrészt kötelező és kapcsolódik az étrendben bevitt tápanyagok mozgatásához, emésztéséhez, felszívódásához és feldolgozásához kapcsolódó fiziológiai és metabolikus folyamatokhoz.
Az emlősök képesek a hőtermelés növelésére (opcionális termogenezis), amely magában foglalja az izgalom mechanizmusát. Az első esetben a termogenezis remegéséről beszélünk (reszketés). Ez a mechanizmus az izomszövet ritmikus és izometrikus összehúzódásán keresztül hőt termel, ami nem mozdul. A összehúzódások és a relaxációk váltakozása a remegésnek nevezett jellegzetes remegéshez vezet, amely akkor jelenik meg, amikor a testhőmérséklet "jelentősen" csökken. A rázkódás még 6-8-szor nagyobb hőt termel, mint a nyugalmi nyugalomban. Jellemzően csak akkor fordul elő, ha a maximális érszűkület (lásd alább) nem tudta fenntartani a testhőmérsékletet.
A termogenezis rázkódás nélkül, más néven kémiai termogenezissé, hőtermeléssel járó hőtermeléssel jár. Ezek a reakciók bizonyos szervekben, például barna zsírszövetben, májban és izomban fordulnak elő.
A hibernáló állatokra jellemző barna zsírszövetet és az emberben szűkösséget (nagyobb az újszülötteknél) tehát a mitokondriális szinten jelen lévő karotinoidok által adott jellegzetes, barna szemmel látható pigmentáció határozza meg. A barna zsírsejtek ezen erőműveit egy további jellemző jellemzi, az UCP1 mitokondriális fehérje jelenléte. Ez a fehérje, amely a mitokondriális membrán szintjén helyezkedik el, az oxidatív foszforiláció elválasztásának jellegzetessége, ezáltal előnyös a hő előállítása az ATP molekulák képződésének kárára. Egyszerűen fogalmazva, a barna zsírszövet a tápanyagok (főként zsír) égetésére szolgál a hőtermelés növelése érdekében. A hideg által stimulált barna zsírszövet aktiválása elsősorban a noradrenalin felszabadulásával és a β3 receptorokkal való kölcsönhatással függ össze, de endokrin mechanizmusokkal is garantálható, mint például a T3 és T4 felszabadulása a pajzsmirigyből. A barna zsírszövet legnagyobb lerakódásait az interskauláris, periaortikus és perirenális területeken rögzítik; ezeken a szinteken az erek közelében helyezkednek el, amelyekhez hőt adnak, hogy a véráramlással a test peremterületeire szállítsák.
Jelenleg úgy vélik, hogy a máj is részt vesz a termoregulációban, növelve az anyagcsere aktivitását - ennek következtében hőtermeléssel -, amikor az emberi test alacsony hőmérsékleten van kitéve. Egy másik közelmúltbeli felfedezés az UCP1 fehérje izoformáinak megtalálása az izomban, ami feltételezi az anyagcsere eredetének feltételezett termogenetikai szerepét (amellett, hogy képes a hőt a remegésen keresztül termelni). Végül az alacsony hőmérsékletnek való kitettség növeli a szív aktivitását, ami szükséges az aktív szövetek anyagcsere-igényeinek kielégítéséhez ezekben az esetekben (például a BAT-ban) és az ott termelt hő szállítása minden anatómiai körzetben. Mindezek garantálása mellett a szív aktivitásának növekedése önmagában is képes elhanyagolható mennyiségű hő előállítására.
A hőveszteség szabályozását a vezetés, a konvekció, a sugárzás és a párolgás fizikai törvényei szabályozzák.
FIGYELMEZTETÉS : hőátadás két különböző hőmérsékletű objektum között, egymással érintkezve egy felületen.
RADIÁCIÓ vagy IRRADÍCIÓ : hőátadás két különböző hőmérsékletű objektum között, amelyek NEM érintkeznek. A hő elvesztése vagy megvásárlása sugárzás formájában történik, amely látható vagy infravörös tartományban van; hogy világos legyen, ugyanolyan módon, ahogy a nap felmelegíti a földet az űrön keresztül. A sugárzás által okozott hőveszteség az emberi test által elvesztett hőmennyiség több mint felét teszi ki.
CONVECTION : a hő átadása a testből egy olyan forrásra, amely rajta keresztül mozog (levegő vagy víz áramlása). A melegebb bőrön keresztül a víz vagy a hideg levegő mozgása a hő folyamatos megszüntetését eredményezi.
ÉRTÉKELÉS : a hő átadása a folyadékból az izzadással elveszett folyadékok gáznemű állapotába való áthaladásával, érzéketlen veszteségekkel a bőrön és a légutakon keresztül.
A termikus diszperzió csökkentése a környezetben lényegében a bőr véráramának (vazokonstrikció) és a piloerection (szőrme állatokban, a meleg bőr és a hideg környezet között) korlátozása révén keletkezik, amely légpárnát hoz létre hőszigeteléssel).
Az étvágy növekedése a hőtermelés által az étrend által indukált termogenetikai mechanizmusok révén növeli a hőtermelését, és támogatja a termogenetikus szervek energiaigényét.
Meleg környezetben termoreguláció
A meleg környezetben való tartózkodás során a szervezet számos termodiszperzív mechanizmuson keresztül reagál, számos módon ellentétben a bemutatottakkal; emellett felfüggesztésre kerülnek az opcionális termogenezis alapjául szolgáló metabolikus folyamatok. Ezek közé tartozik a bőr vazodilatációja és a megnövekedett izzadás, a légzési gyakoriság és a mélység (polipnea), minden olyan eljárás, amelynek célja a hő eloszlásának növelése a bepárlással. Ilyen körülmények között is csökken az étvágy és a szívfrekvencia, a termogenetikus szervek által az oxigén iránti alacsonyabb keresletre reagálva.
A hosszú távú alkalmazkodási folyamatok között a pajzsmirigy-stimuláló hormon hypophysis szekréciójának csökkenését is tapasztalhatjuk, melynek következtében az anyagcsere lassul, így a hőtermelés is.
Amint azt az előző fejezetben említettük, az érszűkület folyamatát nagyrészt a szimpatikus idegrendszer szabályozza. A sima izomzat a precapilláris sphincters és az arteriolák szintjén a posztganglionos szimpatikus (adrenerg) neuronok afferenseit kapja. Ha a mély hőmérséklet csökken (hideg hatás), a hipotalamusz szelektíven aktiválja ezeket a neuronokat, amelyek a norepinefrin felszabadulása révén meghatározzák az arterioláris simaizom összehúzódását, csökkentve a bőr véráramlását. Ez a termoregulációs válasz megtartja a vér melegét a belső szerveken, minimalizálva az időjárás által hidegített bőrfelszínen a véráramlást. Míg az vazokonstrikció aktív folyamat, a vazodilatáció túlnyomórészt passzív folyamat, amely a vasoconstrictor aktivitásának szimmetikus aktivitás gátlásával történő szuszpenziójától függ. Ha ez a folyamat a test végtagjaira jellemző, a test más részein a vasodilatációt az acetil-kolint szekretáló speciális neuronok részesítik előnyben. Bizonyos esetekben az egyes vaszkuláris körzetek lokális kiterjedése a nitrogén-monoxid (NO) vagy más értágító parakrin anyagok felszabadulását követően is jelentkezik.
A termoreguláció összefüggésében a bőr véráramlása a nullához közeli értékektől függ, amikor a hő megőrzése szükséges, a szív tartományának közel 1/3-át, amikor a hőt a környezetbe szabadítani kell.
