Thermoregulation là một hệ thống tích hợp các cơ chế sinh học, chịu trách nhiệm duy trì nhiệt độ bên trong gần như không đổi, độc lập với điều kiện khí hậu bên ngoài sinh vật. Các cơ chế này - đặc biệt hiệu quả ở chim và động vật có vú (tất cả các phương pháp gia nhiệt động vật), ít hơn ở cá, động vật lưỡng cư và bò sát (động vật poichilothermic) - bao gồm các quá trình sản xuất, bảo tồn và phân tán nhiệt.
Vì người béo phì thường không ăn bất thường khi so sánh với những người có cân nặng bình thường khác, đôi khi họ ăn nhiều hơn, có lẽ - với cùng một hoạt động thể chất - sự thay đổi của các quá trình điều nhiệt có thể dẫn đến giảm tiêu thụ năng lượng, tích lũy năng lượng dư thừa ở dạng chất béo. Do đó, các đối tượng mỏng, không giống như người béo phì, sẽ tốt hơn trong việc xử lý thức ăn dư thừa (xem mô mỡ màu nâu) dưới dạng nhiệt.
Điều nhiệt có thể là tự nguyện hoặc không tự nguyện trước hết. Trong trường hợp đầu tiên, chính động vật tự nguyện đưa ra các chiến lược hành vi phù hợp, như tìm kiếm nơi trú ẩn được che chở khỏi các yếu tố hoặc di cư ở những nơi thích hợp nhất để duy trì nhiệt độ cơ thể.
Ngay cả các phản ứng điều nhiệt không tự nguyện cũng có thể được gợi lên khi tiếp xúc với môi trường lạnh hoặc môi trường ấm áp. Trong mọi trường hợp, họ dự tính sự can thiệp của trung tâm điều nhiệt vùng dưới đồi, có khả năng thu và xử lý các tín hiệu đến từ các bộ điều nhiệt trung tâm và da (nằm trong não, tủy sống và các cơ quan trung tâm), điều phối phản ứng sinh lý phù hợp nhất với nhiệt độ cơ thể.
Điều nhiệt trong môi trường lạnh
Thích ứng lạnh điều nhiệt được thiết kế để bảo tồn và / hoặc sản xuất nhiệt.
Khả năng sinh vật sinh nhiệt được gọi là sinh nhiệt; nó phần lớn là bắt buộc và liên quan đến các quá trình sinh lý và trao đổi chất phụ trách vận động, tiêu hóa, hấp thu và chế biến các chất dinh dưỡng được đưa vào chế độ ăn uống.
Động vật có vú có khả năng tăng sản xuất nhiệt (sinh nhiệt tùy chọn), liên quan hoặc không liên quan đến cơ chế làm lạnh. Trong trường hợp đầu tiên, chúng ta nói về sự sinh nhiệt run rẩy (run rẩy). Cơ chế này dẫn đến việc sản sinh nhiệt thông qua sự co thắt nhịp nhàng và đẳng cự của mô cơ, không nhằm vào chuyển động. Sự xen kẽ của các cơn co thắt và thư giãn dẫn đến một cơn run đặc trưng gọi là run rẩy, xuất hiện khi nhiệt độ cơ thể có xu hướng giảm "đáng kể". Rùng mình tạo ra một phần nhiệt thậm chí lớn hơn 6-8 lần so với nhiệt do cơ bắp tạo ra khi nghỉ ngơi. Thông thường, nó chỉ xảy ra khi co mạch tối đa (xem sau) không thể duy trì nhiệt độ cơ thể.
Sinh nhiệt không run, còn được gọi là sinh nhiệt hóa học, liên quan đến việc sản xuất nhiệt thông qua các phản ứng sinh hóa tỏa nhiệt (tạo ra nhiệt). Những phản ứng này diễn ra trong các cơ quan đặc biệt, chẳng hạn như mô mỡ màu nâu (BAT), gan và cơ bắp.
Do đó, mô mỡ màu nâu, điển hình của động vật ngủ đông và khan hiếm ở người (cao hơn ở trẻ sơ sinh), do đó được xác định cho sắc tố màu nâu đặc trưng (có thể nhìn thấy bằng mắt thường) do các carotenoit có ở cấp độ ty thể. Những nhà máy năng lượng của tế bào mỡ màu nâu được phân biệt bởi một tính năng khác, sự hiện diện của protein ty thể UCP1. Protein này, nằm ở cấp màng ty thể, có đặc tính tách phosphoryl hóa oxy hóa, do đó thuận lợi cho việc sản xuất nhiệt với chi phí hình thành các phân tử ATP. Nói tóm lại, mô mỡ màu nâu được thiết kế để đốt cháy các chất dinh dưỡng (chủ yếu là chất béo) để tăng sản xuất nhiệt. Sự kích hoạt của mô mỡ màu nâu, được kích thích bởi cảm lạnh, chủ yếu liên quan đến việc giải phóng noradrenaline và tương tác của nó với các thụ thể β3, nhưng cũng được đảm bảo bởi các cơ chế nội tiết như giải phóng T3 và T4 từ tuyến giáp. Các khoản tiền gửi lớn nhất của mô mỡ màu nâu được ghi nhận ở các vị trí xen kẽ, màng ngoài tim và perirenal; ở các cấp độ này, chúng được đặt gần các mạch máu, chúng cung cấp nhiệt để nó được vận chuyển cùng với dòng máu đến các khu vực ngoại vi của cơ thể.
Hiện tại người ta tin rằng gan cũng tham gia vào quá trình điều nhiệt, tăng hoạt động trao đổi chất - dẫn đến sản sinh nhiệt - khi cơ thể con người tiếp xúc với nhiệt độ thấp. Một phát hiện gần đây là phát hiện ra các đồng phân protein UCP1 trong cơ bắp, điều này cho thấy vai trò sinh nhiệt được cho là có nguồn gốc trao đổi chất (ngoài khả năng tạo nhiệt qua cơn run). Cuối cùng, tiếp xúc với nhiệt độ thấp làm tăng hoạt động của tim, cần thiết để hỗ trợ nhu cầu trao đổi chất của các mô hoạt động trong những trường hợp này (như BAT) và để tăng sự vận chuyển nhiệt được tạo ra ở tất cả các quận giải phẫu. Ngoài việc đảm bảo tất cả những điều này, sự gia tăng hoạt động của tim còn có khả năng tạo ra một lượng nhiệt không đáng kể.
Việc kiểm soát tổn thất nhiệt được điều chỉnh bởi các quy luật vật lý của dẫn truyền, đối lưu, bức xạ và bay hơi.
ĐIỀU KIỆN : truyền nhiệt giữa hai vật ở nhiệt độ khác nhau, tiếp xúc với nhau qua một bề mặt.
XỬ LÝ hoặc XỬ LÝ : truyền nhiệt giữa hai vật ở nhiệt độ khác nhau, KHÔNG tiếp xúc. Sự mất hoặc mua nhiệt diễn ra dưới dạng bức xạ có bước sóng trong phạm vi nhìn thấy hoặc hồng ngoại; có thể nói, nó giống như cách mà mặt trời sưởi ấm trái đất trong không gian. Mất nhiệt do bức xạ tạo thành hơn một nửa lượng nhiệt bị mất bởi cơ thể con người.
CHUYỂN ĐỔI : truyền nhiệt từ cơ thể đến nguồn di chuyển qua nó (dòng không khí hoặc nước). Sự chuyển động của nước hoặc không khí lạnh qua vùng da nóng nhất gây ra sự loại bỏ nhiệt liên tục.
ĐÁNH GIÁ : truyền nhiệt bằng cách truyền từ chất lỏng sang trạng thái khí của chất lỏng bị mất qua mồ hôi, mất mát không nhạy cảm qua da và đường hô hấp.
Việc giảm sự phân tán nhiệt trong môi trường xảy ra chủ yếu thông qua việc ngăn chặn lưu lượng máu qua da (co mạch máu) và piloerection (ở động vật lông, giữa da nóng và môi trường lạnh, nó được tạo ra một lớp đệm không khí hoạt động từ cách nhiệt).
Sự thèm ăn, mặt khác, làm tăng sản xuất nhiệt thông qua các cơ chế sinh nhiệt gây ra bởi chế độ ăn uống, và hỗ trợ các nhu cầu năng lượng của các cơ quan sinh nhiệt.
Điều nhiệt trong môi trường nóng
Trong thời gian ở trong môi trường ấm áp, cơ thể phản ứng thông qua một loạt các cơ chế điều nhiệt, theo nhiều cách trái ngược với những gì chỉ được minh họa; hơn nữa, có một sự đình chỉ của các quá trình trao đổi chất làm cơ sở cho quá trình sinh nhiệt tùy chọn. Trong số này, chúng tôi nhớ rằng giãn mạch da và tăng tiết mồ hôi, tần số và độ sâu của hơi thở (polypnea), tất cả các quá trình có mục đích làm tăng sự phân tán nhiệt do bay hơi. Trong những trường hợp này, sự thèm ăn và nhịp tim cũng giảm, để đáp ứng với nhu cầu oxy thấp hơn từ các cơ quan sinh nhiệt.
Trong số các quá trình thích ứng lâu dài, chúng ta cũng có thể đánh giá cao sự giảm tiết hormon tuyến yên của tuyến yên, do đó làm chậm quá trình trao đổi chất, do đó tạo ra nhiệt.
Như đã đề cập trong chương trước, quá trình co mạch chủ yếu được kiểm soát bởi hệ thống thần kinh giao cảm. Cơ trơn ở cấp độ của các cơ vòng tiền chất và của các tiểu động mạch nhận được sự phát triển từ các tế bào thần kinh giao cảm postganglion (adrenergic). Nếu nhiệt độ sâu giảm (tiếp xúc với lạnh), vùng dưới đồi sẽ kích hoạt chọn lọc các tế bào thần kinh này, thông qua việc giải phóng noradrenaline xác định sự co bóp của cơ trơn động mạch, làm giảm lưu lượng máu qua da. Phản ứng nhiệt này giữ cho máu ấm hơn đến các cơ quan nội tạng, giảm thiểu lưu lượng máu trên bề mặt da bị lạnh do thời tiết. Trong khi co mạch là một quá trình tích cực, giãn mạch là một quá trình chủ yếu thụ động, phụ thuộc vào việc đình chỉ hoạt động của thuốc co mạch bằng cách ức chế hoạt động giao cảm. Nếu quá trình này là điển hình của tứ chi cơ thể, trong các phần khác của sự giãn mạch cơ thể được ưa thích bởi các tế bào thần kinh chuyên biệt tiết ra acetylcholine. Các trường hợp đặc biệt cũng được thể hiện bằng sự giãn nở cục bộ của một số khu vực mạch máu sau khi giải phóng nitơ monoxide (NO), hoặc các chất paracrine giãn mạch khác.
Trong bối cảnh điều chỉnh nhiệt, lưu lượng máu ở da thay đổi từ các giá trị gần bằng 0, khi cần bảo tồn nhiệt, lên tới gần 1/3 sản lượng tim khi nhiệt phải thoát ra môi trường.
