fisiología

termorregulación

La termorregulación es un sistema integrado de mecanismos biológicos, responsable de mantener una temperatura interna casi constante independientemente de las condiciones climáticas externas al organismo. Estos mecanismos, particularmente efectivos en aves y mamíferos (todos animales homeotérmicos), menos en peces, anfibios y reptiles (animales poichilotérmicos), incluyen procesos de producción, conservación y dispersión de calor.

Dado que con frecuencia la persona obesa no come de manera anormal cuando se compara con otras personas de peso normal, que a veces comen aún más, es presumible que, con la misma actividad física, las alteraciones de los procesos termorreguladores pueden llevar a un consumo energético reducido, con acumulación Exceso de energía en forma de grasa. Por lo tanto, los sujetos delgados, a diferencia de los obesos, serían mejores para deshacerse del exceso de comida (ver tejido adiposo marrón) en forma de calor.

La termorregulación puede ser voluntaria o involuntaria en primer lugar. En el primer caso, es el propio animal poner en marcha voluntariamente estrategias de comportamiento apropiadas, como la búsqueda de un refugio protegido de los elementos o la migración a los lugares más apropiados para mantener la temperatura corporal.

Otro ejemplo de termorregulación del comportamiento es el ajuste postural, realizado para disminuir o aumentar la superficie corporal expuesta al aire; En invierno, por ejemplo, los zorros tienden a acurrucarse envolviendo el cuerpo con su larga cola. Otros mamíferos, en los meses más cálidos, rocían su cuerpo con saliva, aumentando la dispersión de calor por evaporación.

Incluso las reacciones termorreguladoras involuntarias pueden ser evocadas por la exposición a ambientes fríos o cálidos. En cualquier caso, prevén la intervención del centro termorregulador hipotalámico, capaz de captar y procesar las señales provenientes de los termoreceptores cutáneos y centrales (ubicados en el cerebro, la médula espinal y los órganos centrales), coordinando la respuesta fisiológica más adecuada para mantener la temperatura corporal.

Termorregulación en ambientes fríos.

Las adaptaciones en frío por termorregulación están diseñadas para conservar y / o producir calor.

La capacidad de un organismo para producir calor se llama termogénesis; Es en gran parte obligatorio y está vinculado a los procesos fisiológicos y metabólicos encargados del movimiento, la digestión, la absorción y el procesamiento de los nutrientes introducidos con la dieta.

Los mamíferos tienen la capacidad de aumentar la producción de calor (termogénesis opcional), involucrando o no el mecanismo del enfriamiento. En el primer caso hablamos de termogénesis temblorosa. Este mecanismo conduce a la producción de calor a través de una contracción rítmica e isométrica del tejido muscular, no dirigida al movimiento. La alternancia de contracciones y relajaciones conduce a un temblor característico llamado temblor, que aparece cuando la temperatura corporal tiende a disminuir "significativamente". El temblor genera una parte del calor, incluso 6-8 veces mayor que la producida por el músculo en reposo. Por lo general, solo ocurre cuando la vasoconstricción máxima (ver más adelante) no ha podido mantener la temperatura corporal.

La termogénesis sin temblor, también llamada termogénesis química, implica la producción de calor a través de reacciones bioquímicas exotérmicas (que generan calor). Estas reacciones tienen lugar en órganos particulares, como el tejido adiposo marrón (BAT), el hígado y el músculo.

El tejido adiposo pardo, típico de los animales en hibernación y escaso en los seres humanos (mayor en los bebés), se define por la pigmentación marrón característica (visible a simple vista) dada por los carotenoides presentes en el nivel mitocondrial. Estas plantas energéticas de la célula adiposa marrón se distinguen por una característica adicional, la presencia de la proteína mitocondrial UCP1. Esta proteína, ubicada en el nivel de la membrana mitocondrial, tiene la característica de desacoplar la fosforilación oxidativa, favoreciendo así la producción de calor a expensas de la formación de moléculas de ATP. En resumen, el tejido adiposo marrón está diseñado para quemar nutrientes (principalmente grasa) para aumentar la producción de calor. La activación del tejido adiposo pardo, estimulada por el frío, está relacionada principalmente con la liberación de noradrenalina y su interacción con los receptores β3, pero también está garantizada por mecanismos endocrinos como la liberación de T3 y T4 de la tiroides. Los depósitos más grandes de tejido adiposo marrón se registran en los sitios interescapular, periaórtico y perirrenal; en estos niveles, se colocan cerca de los vasos sanguíneos, a los que dan calor para que este se transporte con el flujo de sangre a las áreas periféricas del cuerpo.

Actualmente se cree que el hígado también participa en la termorregulación, lo que aumenta su actividad metabólica, lo que resulta en la producción de calor, cuando el cuerpo humano está expuesto a bajas temperaturas. Otro descubrimiento reciente ha sido el descubrimiento de las isoformas de la proteína UCP1 en el músculo, lo que sugiere un supuesto papel termogénico de origen metabólico (además de la capacidad de producir calor a través del escalofrío). Finalmente, la exposición a bajas temperaturas aumenta la actividad cardíaca, necesaria para soportar las demandas metabólicas de los tejidos activos en estas circunstancias (como la BAT) y para aumentar el transporte de calor producido en todos los distritos anatómicos. Además de garantizar todo esto, el aumento de la actividad cardíaca es en sí mismo capaz de producir una cantidad de calor no despreciable.

El control de las pérdidas de calor se rige por las leyes físicas de conducción, convección, radiación y evaporación.

CONDUCCIÓN : transferencia de calor entre dos objetos a diferentes temperaturas, en contacto entre sí a través de una superficie.

RADIACIÓN o IRRADIACIÓN : transferencia de calor entre dos objetos a diferentes temperaturas, que NO están en contacto. La pérdida o compra de calor se produce en forma de radiación con longitudes de onda en el rango visible o infrarrojo; por así decirlo, es la misma forma en que el sol calienta la tierra a través del espacio. La pérdida de calor por radiación constituye más de la mitad del calor perdido por el cuerpo humano.

CONVECCIÓN : transferencia de calor de un cuerpo a una fuente que se mueve a través de él (corrientes de aire o agua). El movimiento de agua o aire frío a través de la piel más caliente provoca la eliminación continua del calor.

EVAPORACIÓN : transferencia de calor al pasar del estado líquido al estado gaseoso de los líquidos que se pierden a través del sudor, las pérdidas insensibles a través de la piel y el tracto respiratorio.

La reducción de la dispersión térmica en el ambiente ocurre esencialmente a través de la contención del flujo sanguíneo cutáneo (vasoconstricción) y la piloerección (en animales de piel, entre la piel caliente y el ambiente frío, se crea un colchón de aire que funciona del aislamiento térmico).

El aumento en el apetito, por otro lado, aumenta la producción de calor a través de los mecanismos termogénicos inducidos por la dieta, y apoya los requerimientos de energía de los órganos termogénicos.

Termorregulación en ambientes calurosos.

Durante la estancia en ambientes cálidos, el cuerpo reacciona a través de una serie de mecanismos termodispersivos, en muchos sentidos contrarios a los que acabamos de ilustrar; además, hay una suspensión de los procesos metabólicos subyacentes a la termogénesis opcional. Entre ellos recordamos la vasodilatación cutánea y el aumento de la sudoración, de la frecuencia y de la profundidad de la respiración (polipnea), todos los procesos que tienen el propósito de aumentar la dispersión de calor por evaporación. En estas circunstancias, el apetito y la frecuencia cardíaca también disminuyen, en respuesta a una menor demanda de oxígeno de los órganos termogénicos.

Entre los procesos de adaptación a largo plazo también podemos apreciar una disminución en la secreción hipofisaria de la hormona hipofisaria, con la consiguiente disminución del metabolismo, y por lo tanto, de la producción de calor.

Como se mencionó en el capítulo anterior, el proceso de vasoconstricción está controlado en gran medida por el sistema nervioso simpático. El músculo liso a nivel de los esfínteres precapilares y de las arteriolas recibe aferentes de las neuronas simpáticas (adrenérgicas) postganglion. Si la temperatura profunda cae (exposición al frío), el hipotálamo activa selectivamente estas neuronas, que a través de la liberación de noradrenalina determinan la contracción del músculo liso arteriolar, reduciendo el flujo sanguíneo cutáneo. Esta respuesta termorreguladora mantiene la sangre más caliente en los órganos internos, minimizando el flujo de sangre en la superficie de la piel que se enfría con el clima. Si bien la vasoconstricción es un proceso activo, la vasodilatación es un proceso predominantemente pasivo, que depende de la suspensión de la actividad vasoconstrictora por la inhibición de la actividad simpática. Si este proceso es típico de las extremidades del cuerpo, en otras partes del cuerpo la neurodilatación favorece la vasodilatación que segrega acetilcolina. Los casos particulares también están representados por la dilatación local de algunos distritos vasculares después de la liberación de monóxido de nitrógeno (NO) u otras sustancias paracrinas vasodilatadoras.

En el contexto de la termorregulación, el flujo sanguíneo cutáneo varía de valores cercanos a cero, cuando es necesario conservar el calor, hasta casi 1/3 del gasto cardíaco cuando el calor debe liberarse al medio ambiente.