การควบคุมอุณหภูมิ

Thermoregulation เป็นระบบบูรณาการของกลไกทางชีวภาพรับผิดชอบในการรักษาอุณหภูมิภายในเกือบคงที่เป็นอิสระจากสภาพภูมิอากาศภายนอกกับสิ่งมีชีวิต กลไกเหล่านี้ - มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม (สัตว์ในบ้านทั้งหมด) น้อยลงในปลาสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและสัตว์เลื้อยคลาน (สัตว์ Poichilothermic) - รวมถึงกระบวนการ ผลิตการ อนุรักษ์ และ การกระจาย ความร้อน

เนื่องจากคนที่เป็นโรคอ้วนมักจะไม่กินอย่างผิดปกติเมื่อเทียบกับคนน้ำหนักปกติคนอื่น ๆ ซึ่งบางครั้งกินมากขึ้นมันก็สันนิษฐานได้ว่า - ด้วยการออกกำลังกายเดียวกัน - การเปลี่ยนแปลงของกระบวนการ thermoregulatory สามารถนำไปสู่การลดการใช้พลังงาน พลังงานส่วนเกินในรูปของไขมัน ตัวอย่างที่บางซึ่งแตกต่างจากคนอ้วนจึงน่าจะดีกว่าในการกำจัดอาหารส่วนเกิน (ดูเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาล) ในรูปแบบของความร้อน

Thermoregulation สามารถสมัครใจหรือไม่สมัครใจก่อนอื่น ในกรณีแรกมันเป็นสัตว์ที่จะวางกลยุทธ์พฤติกรรมที่เหมาะสมเช่นการค้นหาที่พักพิงชั่วคราวจากองค์ประกอบหรือการย้ายถิ่นในสถานที่ที่เหมาะสมที่สุดเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกาย

อีกตัวอย่างหนึ่งของการปรับอุณหภูมิโดยใช้ท่าปรับพฤติกรรมนั้นกระทำเพื่อลดหรือเพิ่มพื้นผิวของร่างกายที่สัมผัสกับอากาศ ตัวอย่างเช่นในช่วงฤดูหนาวสุนัขจิ้งจอกมักจะขดตัวเองโดยพันร่างด้วยหางยาว สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ ในเดือนที่อากาศอบอุ่นโรยร่างกายด้วยน้ำลายเพิ่มการกระจายความร้อนโดยการระเหย

แม้การตอบสนองต่ออุณหภูมิโดยไม่สมัครใจสามารถเกิดขึ้นได้จากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็นหรือสภาพแวดล้อมที่อบอุ่น ไม่ว่าในกรณีใดพวกเขามองเห็นการแทรกแซงของศูนย์อุณหภูมิเทอร์โมโกลามิกซึ่งสามารถจับและประมวลผลสัญญาณที่มาจากเครื่องรับอุณหภูมิผิวหนังและส่วนกลาง (อยู่ในสมองไขสันหลังและอวัยวะส่วนกลาง) ประสานการตอบสนองทางสรีรวิทยาที่เหมาะสมที่สุด

การควบคุมอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมที่เย็น

การปรับอุณหภูมิความเย็นได้รับการออกแบบมาเพื่อการอนุรักษ์และ / หรือผลิตความร้อน

ความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการผลิตความร้อนเรียกว่าเทอร์โมเจเนซิส มันมีผลบังคับใช้เป็นส่วนใหญ่และเชื่อมโยงกับกระบวนการทางสรีรวิทยาและการเผาผลาญในความดูแลของการเคลื่อนไหวย่อยอาหารการดูดซึมและการประมวลผลของสารอาหารที่นำมาใช้กับอาหาร

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความสามารถในการเพิ่มการผลิตความร้อน (ตัวเลือกเทอร์โมเจเนซิส) ซึ่งเกี่ยวข้องกับกลไกของความเย็น ในกรณีแรกเราพูดถึงการ สั่นด้วยความร้อน (ตัวสั่น) กลไกนี้นำไปสู่การผลิตความร้อนผ่านการหดตัวเป็นจังหวะและมีมิติเท่ากันของเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อไม่ใช่การเคลื่อนไหว การสลับของการหดตัวและการผ่อนคลายนำไปสู่การสั่นสะเทือนลักษณะที่เรียกว่าตัวสั่นซึ่งจะปรากฏขึ้นเมื่ออุณหภูมิของร่างกายมีแนวโน้มที่จะลดลง "อย่างมีนัยสำคัญ" ตัวสั่นสร้างส่วนแบ่งของความร้อนได้มากกว่า 6-8 เท่าจากที่เหลือโดยกล้ามเนื้อที่เหลือ โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นเมื่อ vasoconstriction สูงสุด (ดูในภายหลัง) ไม่สามารถรักษาอุณหภูมิของร่างกายได้

Thermogenesis ที่ไม่เปลี่ยน สีหรือที่เรียกว่า Chemical thermogenesis นั้นเกี่ยวข้องกับการผลิตความร้อนผ่านปฏิกิริยาทางชีวเคมีคายความร้อน (ซึ่งสร้างความร้อน) ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นในอวัยวะต่าง ๆ เช่นเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลตับและกล้ามเนื้อ

เนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลเป็นปกติของสัตว์จำศีลและหายากในมนุษย์ (สูงกว่าในทารก) จึงกำหนดไว้สำหรับลักษณะผิวคล้ำสีน้ำตาล (มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า) โดย carotenoids อยู่ในระดับไมโตคอนเดรีย พืชพลังงานเหล่านี้ของเซลล์ไขมันสีน้ำตาลมีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติเพิ่มเติมคือการมีโปรตีนไมโตคอนเดรียล UCP1 โปรตีนนี้ตั้งอยู่ที่ระดับเยื่อหุ้มเซลล์ยลมีคุณสมบัติของการแยกตัวออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชั่นซึ่งช่วยในการผลิตความร้อนโดยมีค่าใช้จ่ายในการก่อตัวของโมเลกุล ATP กล่าวโดยสรุปคือเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลถูกออกแบบมาเพื่อเผาผลาญสารอาหาร (ไขมันส่วนใหญ่) เพื่อเพิ่มการผลิตความร้อน การกระตุ้นของเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลซึ่งถูกกระตุ้นโดยความเย็นนั้นส่วนใหญ่เชื่อมโยงกับการเปิดตัวของ noradrenaline และการมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับβ3 แต่ยังรับประกันโดยกลไกต่อมไร้ท่อเช่นการปล่อย T3 และ T4 จากต่อมไทรอยด์ เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดของเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลจะถูกบันทึกไว้ในเว็บไซต์ interscapular, periaortic และ perirenal; ในระดับเหล่านี้พวกเขาจะถูกวางไว้ใกล้หลอดเลือดซึ่งพวกเขาให้ความร้อนเพื่อให้สิ่งนี้ถูกขนส่งด้วยการไหลเวียนของเลือดไปยังพื้นที่รอบนอกของร่างกาย

ปัจจุบันมีความเชื่อกันว่าตับยังมีส่วนร่วมในการควบคุมอุณหภูมิเพิ่มกิจกรรมการเผาผลาญ - ส่งผลให้การผลิตความร้อน - เมื่อร่างกายมนุษย์สัมผัสกับอุณหภูมิต่ำ การค้นพบเมื่อไม่นานมานี้อีกประการหนึ่งคือการค้นพบโปรตีนไอโซโทป UCP1 ในกล้ามเนื้อซึ่งแสดงให้เห็นถึงบทบาทที่ทำให้เกิดความร้อนจากแหล่งเมแทบอลิซึม (นอกเหนือจากความสามารถในการผลิตความร้อนผ่านตัวสั่น) ในที่สุดการสัมผัสกับอุณหภูมิต่ำเพิ่มกิจกรรมการเต้นของหัวใจที่จำเป็นในการรองรับความต้องการการเผาผลาญของเนื้อเยื่อที่ใช้งานในสถานการณ์เหล่านี้ (เช่น BAT) และเพื่อเพิ่มการขนส่งของความร้อนที่ผลิตในเขตกายวิภาคทั้งหมด นอกจากนี้เพื่อให้แน่ใจว่าทั้งหมดนี้การเพิ่มขึ้นของกิจกรรมการเต้นของหัวใจนั้นเองก็สามารถผลิตความร้อนได้ไม่มากนัก

การควบคุมการสูญเสียความร้อนถูกควบคุมโดยกฎทางกายภาพของการนำความร้อนการแผ่รังสีและการระเหย

คำนำ : การถ่ายเทความร้อนระหว่างวัตถุสองชิ้นที่อุณหภูมิต่างกันเมื่อสัมผัสกับวัตถุอื่นผ่านพื้นผิว

RADIATION หรือ IRRADIATION : การถ่ายเทความร้อนระหว่างวัตถุทั้งสองที่อุณหภูมิต่างกันซึ่งไม่ได้สัมผัส การสูญเสียหรือการซื้อความร้อนเกิดขึ้นในรูปของรังสีพร้อมความยาวคลื่นในช่วงที่มองเห็นหรืออินฟราเรด เพื่อที่จะพูดมันเป็นวิธีเดียวกันกับที่ดวงอาทิตย์ทำให้โลกอุ่นผ่านอวกาศ การสูญเสียความร้อนจากรังสีถือว่ามากกว่าครึ่งหนึ่งของความร้อนที่สูญเสียไปโดยร่างกายมนุษย์

CONVECTION : ถ่ายโอนความร้อนจากร่างกายไปยังแหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่ผ่าน (กระแสอากาศหรือน้ำ) การเคลื่อนไหวของน้ำหรืออากาศเย็นผ่านผิวหนังที่ร้อนแรงทำให้เกิดการกำจัดความร้อนอย่างต่อเนื่อง

การระเหย : การถ่ายเทความร้อนโดยการส่งผ่านจากของเหลวไปยังสถานะของของเหลวที่สูญเสียไปจากเหงื่อออกการสูญเสียที่ไม่รู้สึกผ่านผิวหนังและทางเดินหายใจ

การลดลงของการกระจายความร้อนในสภาพแวดล้อมนั้นเกิดจากการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนัง (vasoconstriction) และการกำจัดขน (ในสัตว์ที่ทำจากขนสัตว์ระหว่างผิวหนังที่ร้อนและเย็น) มันสร้างเบาะอากาศที่ทำงาน จากฉนวนกันความร้อน)

ในทางตรงกันข้ามความอยากอาหารเพิ่มขึ้นเพิ่มการผลิตความร้อนผ่านกลไกความร้อนที่เกิดจากอาหารและสนับสนุนความต้องการพลังงานของอวัยวะความร้อน

อุณหภูมิในสภาพแวดล้อมที่ร้อน

ในระหว่างที่อยู่ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นร่างกายจะตอบสนองผ่านชุดของกลไก thermodispersive ในหลาย ๆ ทางตรงกันข้ามกับที่แสดง ยิ่งไปกว่านั้นยังมีการระงับกระบวนการเมแทบอลิซึมซึ่งเป็นรากฐานของเทอร์โมเจเนซิสเสริม ในบรรดาสิ่งเหล่านี้เราจำการขยายหลอดเลือดทางผิวหนังและการเพิ่มขึ้นของเหงื่อออกความถี่และระดับความลึกของลมหายใจ (โพลีเปีย) กระบวนการทั้งหมดที่มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มการกระจายความร้อนโดยการระเหย ในสถานการณ์เหล่านี้ความอยากอาหารและอัตราการเต้นของหัวใจก็ลดลงเช่นกันตามความต้องการออกซิเจนที่ลดลงจากอวัยวะรับความร้อน

ในกระบวนการปรับตัวในระยะยาวเราสามารถชื่นชมการลดการหลั่งฮอร์โมนของต่อมใต้สมองซึ่งเกิดจากการเผาผลาญอาหารช้าลงซึ่งเป็นผลมาจากการผลิตความร้อน

ตามที่กล่าวไว้ในบทก่อนหน้ากระบวนการ vasoconstriction ส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจ กล้ามเนื้อเรียบในระดับของกล้ามเนื้อหูรูด precapillary และ arterioles ได้รับอวัยวะจาก postganglion sympathetic (adrenergic) เซลล์ประสาท หากอุณหภูมิลดลงลึกลง (การสัมผัสกับความเย็น) hypothalamus จะทำการกระตุ้นเซลล์ประสาทเหล่านี้ซึ่งผ่านการปล่อย noradrenaline เพื่อตรวจสอบการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดแดงทำให้ลดการไหลเวียนของเลือดในผิวหนัง การตอบสนองด้วยความร้อนนี้ช่วยให้เลือดอุ่นขึ้นไปยังอวัยวะภายในลดการไหลเวียนของเลือดบนพื้นผิวทำให้อากาศเย็นลงโดยสภาพอากาศ ในขณะที่ vasoconstriction เป็นกระบวนการที่ใช้งาน vasodilation เป็นกระบวนการที่ไม่หยุดนิ่งซึ่งขึ้นอยู่กับการระงับกิจกรรม vasoconstrictor โดยการยับยั้งกิจกรรมขี้สงสาร หากกระบวนการนี้เป็นเรื่องปกติของแขนขาของร่างกายในส่วนอื่น ๆ ของการขยายตัวของหลอดเลือดได้รับการสนับสนุนโดยเซลล์ประสาทพิเศษที่หลั่ง acetylcholine โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่มีการขยายตัวของท้องที่บางเขตหลอดเลือดหลังจากการปล่อยของไนโตรเจนมอนออกไซด์ (NO) หรือสาร paracrine vasodilating อื่น ๆ

ในบริบทของการควบคุมอุณหภูมิการไหลเวียนของเลือดในผิวหนังจะแตกต่างจากค่าใกล้เคียงกับศูนย์เมื่อมีความจำเป็นในการอนุรักษ์ความร้อนสูงถึงเกือบ 1/3 ของการเต้นของหัวใจเมื่อความร้อนจะต้องถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม