Fisiologia, mecanismos, tipos e alterações de termorregulação

O Termoregulação É o processo que permite que os organismos regularem a temperatura de seus corpos, modulando a perda e o ganho de calor. No reino animal, existem diferentes mecanismos de regulação da temperatura, tanto fisiológicos quanto etológicos.

A regulação da temperatura corporal é uma atividade básica para qualquer ser vivo, porque o parâmetro é crítico para a homeostase do corpo e influencia a funcionalidade das enzimas e outras proteínas, fluidez da membrana, fluxo de íons, entre outros.

Mamíferos são homeooterms e endoterms. Fonte: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]

Em sua forma mais simples, as redes de termorregulação são ativadas por meio de um circuito que integra as entradas dos termorreceptores localizados na pele, nas vísceras, no cérebro, entre outros.

Os principais mecanismos em face desses estímulos frios ou térmicos incluem vasoconstrição da pele, vasodilatação, produção de calor (termogênese) e sudorese. Outros mecanismos incluem comportamentos para promover ou reduzir a perda de calor.

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Conceitos básicos: calor e temperatura

Para falar sobre termorregulação em animais, é necessário saber a definição exata de termos que geralmente são confundidos entre os alunos.

Compreender a diferença entre calor e temperatura é indispensável para entender a regulação térmica dos animais. Usaremos corpos inanimados para ilustrar a diferença: vamos pensar em dois cubos de um metal, um é 10 vezes maior que o outro.

Cada um desses cubos está em uma sala a uma temperatura de 25 ° C. Se medirmos a temperatura de cada bloco, ambos estarão a 25 ° C, embora um seja grande e um pequeno.

Agora, se medirmos a quantidade de calor em cada bloco, o resultado entre eles será diferente. Para realizar esta tarefa, devemos mover os blocos para uma sala com uma temperatura de zero absoluto e quantificar a quantidade de calor que eles emitem. Nesse caso, o teor de calor será 10 vezes maior no maior balde de metal.

Temperatura

Graças ao exemplo anterior, podemos concluir que a temperatura é a mesma para os dois e independente da quantidade de matéria em cada bloco. A temperatura é medida como a velocidade ou intensidade do movimento das moléculas.

Na literatura biológica, quando os autores mencionam a "temperatura do corpo" se refere à temperatura das regiões centrais do corpo e dos periféricos. A temperatura das regiões centrais reflete a temperatura dos tecidos "profundos" do corpo - cérebro, coração e fígado.

A temperatura das regiões periféricas, por outro lado, é influenciada pela passagem do sangue para a pele e é medida na pele das mãos e pés.

Aquecer

Por outro lado - e retornando ao exemplo dos blocos - o calor é diferente em corpos inertes e diretamente proporcional à quantidade de matéria. É uma forma de energia e depende do número de átomos e moléculas da substância em questão.

Tipos: Relações térmicas entre animais

Na fisiologia animal, existem vários termos e categorias usados ​​para descrever as relações térmicas entre organismos. Cada um desses grupos de animais possui adaptações especiais - fisiológicas, anatômicas ou anatômicas - que os ajuda a manter sua temperatura corporal em uma faixa adequada.

Na vida cotidiana, chamamos animais endoterms e homeootherms como "Blood Hot", e animais Poiquilotérmicos e Ectothermus como "Cold -Blooded".

Endotherm e ectotherm

O primeiro termo é Endotermia, usado quando o animal consegue aquecer a produção de calor metabólico mediador. O conceito oposto é o Ectotermia, onde a temperatura do animal é imposta pelo ambiente circundante.

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Alguns animais são incapazes de ser endoterms, porque, embora produzam calor, eles não fazem isso rápido o suficiente para mantê -lo.

Poiquilotherm e Homeotherm

Outra maneira de classificá -los é de acordo com a termorregulação animal. O fim Poiquilotherm é usado para se referir a animais com temperaturas corporais variáveis. Nesses casos, a temperatura corporal é alta em ambientes quentes e é baixa em ambientes frios.

Um animal Poiquilotherm pode se auto -regular sua temperatura por meio de comportamentos. Isto é, localizado em áreas com alta radiação solar para aumentar a temperatura ou ocultar da referida radiação para reduzi -la.

Termos de Poiquilotherm e Ectothermus se referem basicamente ao mesmo fenômeno. No entanto, Poiquilothermo enfatiza a variabilidade da temperatura corporal, enquanto no ectothermus se refere à importância da temperatura ambiente para determinar a temperatura corporal.

O termo contrário a Poiquilotherm é homeothermus: termorregulação por meios fisiológicos - e não apenas graças à exibição de comportamentos. A maioria dos endoterms é capaz de regular sua temperatura.

Exemplos

Peixe

Os peixes são o exemplo perfeito de animais de ectoterms e Poiquilotermos. No caso desses nadadores de vertebrados, seus tecidos não produzem calor por vias metabólicas e também a temperatura do peixe é determinada pela temperatura do corpo da água onde nadam.

Répteis

Os répteis exibem comportamentos muito marcados que lhes permitem regular (etologicamente) sua temperatura. Esses animais procuram regiões quentes - como empoleirar -se em uma pedra quente - para aumentar a temperatura. Caso contrário, onde eles desejam reduzi -lo, eles procurarão se esconder da radiação.

Pássaros e mamíferos

Mamíferos e pássaros são exemplos de endoterms e homeotherms. Estes produzem sua temperatura corporal e a regulam fisiologicamente. Alguns insetos também exibem esse padrão fisiológico.

A capacidade de regular sua temperatura deu a essas duas linhagens de animais uma vantagem sobre seus colegas Poiquiloterms, pois eles podem estabelecer um equilíbrio térmico em suas células e em seus órgãos. Isso levou aos processos de nutrição, metabolismo e excreção foram mais robustos e eficientes.

O ser humano, por exemplo, mantém sua temperatura a 37 ° C, dentro de uma faixa bastante estreita - entre 33,2 e 38,2 ° C. A manutenção deste parâmetro é totalmente crítica para a sobrevivência das espécies e meia série de processos fisiológicos no corpo.

Espaço e alternância temporal de endotermia e ectotermia

A distinção entre essas quatro categorias geralmente se torna confusa quando examinamos casos de animais capazes de alternar entre as categorias, espacial ou temporariamente.

A variação temporária da regulação térmica pode ser exemplificada com mamíferos que experimentam períodos de hibernação. Esses animais geralmente são casas durante as épocas do ano em que não estão hibernando e, durante a hibernação, não são capazes de regular a temperatura do corpo.

A variação do espaço ocorre quando o animal regula diferencialmente a temperatura nas regiões do corpo. Abejorros e outros insetos podem regular a temperatura de seus segmentos torácicos e não conseguem regular o restante das regiões. Esta condição de regulação diferencial é chamada heterotermia.

Fisiologia da termorregulação

Como qualquer sistema, a regulação fisiológica da temperatura corporal precisa da presença de um sistema aferente, um centro de controle e um sistema emocional.

O primeiro sistema, o aferente, é responsável por capturar informações através de receptores de pele. Posteriormente, a informação é transmitida ao centro de termorregulador através do sangue através do sangue.

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Em condições normais, os órgãos do corpo que geram calor são o coração e o fígado. Quando o corpo está fazendo trabalho físico (exercício), o músculo esquelético também é uma estrutura de geração de calor.

O hipotálamo é o centro termorregulatório e as tarefas são divididas em perda e ganho de calor. A zona funcional para mediar a manutenção do calor está localizada na área posterior do hipotálamo, enquanto a perda é mediada pela região anterior. Este órgão funciona como um termostato.

O controle do sistema ocorre duplo: positivo e negativo, mediado pelo córtex do cérebro. As respostas efetoras são do tipo comportamental ou mediadas pelo sistema nervoso autonômico. Esses dois mecanismos serão estudados mais tarde.

Mecanismos de termorregulação

Mecanismos fisiológicos

Os mecanismos para regular a temperatura variam entre o tipo de estímulo recebido, ou seja, se for um aumento ou uma diminuição na temperatura. Portanto, usaremos este parâmetro para estabelecer uma classificação dos mecanismos:

Regulamentação para altas temperaturas

Para alcançar a regulação da temperatura corporal contra estímulos térmicos, o corpo deve promover a perda. Existem vários mecanismos:

Vasodilatação

Nos seres humanos, uma das características mais impressionantes da circulação cutânea é a ampla gama de vasos sanguíneos que possui. A circulação sanguínea através da pele tem a propriedade de variar muito, dependendo das condições do meio ambiente e da modificação de fluxos de sangue alto para baixo.

A capacidade de vasodilatação é crucial na termorregulação dos indivíduos. O alto fluxo sanguíneo durante períodos de aumento de temperatura permite que o corpo aumente a transmissão de calor, do núcleo do corpo para a superfície da pele, para finalmente se dissipar.

Quando o fluxo sanguíneo é aumentado, o volume da pele do sangue aumenta por sua vez. Assim, uma quantidade maior de sangue é transferida do núcleo do corpo para a superfície da pele, onde ocorre a transferência de calor. Sangue, agora mais frio, é transferido novamente para o núcleo ou o centro do corpo.

Suor

Juntamente com a vasodilatação, a produção de suor é crucial para a termorregulação, pois ajuda a dissipar o calor excessivo. De fato, a produção e a evaporação posterior do suor são os principais mecanismos do corpo para perder calor. Eles também agem durante a atividade física.

O suor é um fluido produzido por glândulas sudoríparas chamadas ecrinas, distribuídas por todo o corpo em uma densidade importante.A evaporação do suor consegue transferir o calor do corpo para o meio ambiente como vapor de água.

Regulamentação para baixas temperaturas

Em contraste com os mecanismos mencionados na seção anterior, em situações de temperatura diminuem o corpo deve promover a conservação e a produção de calor da seguinte forma:

Vasoconstrição

Este sistema segue a lógica oposta descrita na vasodilatação, por isso não se estenderemos muito na explicação. O frio estimula a contração dos vasos da pele, evitando assim a dissipação de calor.  

Piloerecion

Você já se perguntou por que a "pele de frango" aparece quando estamos enfrentando baixas temperaturas? É um mecanismo para evitar a perda de calor chamada Pionrection. No entanto, como os humanos têm um cabelo relativamente pouco em nosso corpo, é considerado um sistema um pouco eficaz e rudimentar.

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Quando a elevação de cada cabelo ocorre, a camada de ar que entra em contato com a pele é aumentada, o que diminui a convecção do ar. Isso reduz a perda de calor.

Produção de calor

A maneira mais intuitiva de neutralizar a baixa temperatura é por produção de calor. Isso pode ocorrer de duas maneiras: tremendo e não -agressivo termogênese.

No primeiro caso, o corpo produz contrações musculares rápidas e involuntárias (é por isso que você treme) que leva à produção de calor. A produção de exibição é cara - energeticamente falando - para que o corpo recorrará a ela se os sistemas mencionados falharem em falhar.

O segundo mecanismo é liderado por um tecido chamado gordura marrom (ou tecido adiposo marrom, na literatura inglesa é geralmente resumida sob o bastão acronônico por Tecido adiposo marrom).

Este sistema é responsável pela dissociação da produção de energia no metabolismo: em vez de formar ATP, está levando à produção de calor. É um mecanismo particularmente importante em crianças e mamíferos de tamanho pequeno, embora as evidências mais recentes tenham notado que também é relevante em adultos.

Mecanismos etológicos

Os mecanismos etológicos consistem em todos os comportamentos que os animais exibem para regular sua temperatura. Como mencionamos no exemplo de répteis, os organismos podem ser colocados no ambiente auspicioso para promover ou evitar a perda de calor.

Diferentes partes do cérebro estão envolvidas no processamento desta resposta. Nos seres humanos, esses comportamentos são eficazes, embora não sejam finamente regulados como fisiológicos.

Alterações de termorregulação

O corpo experimenta pequenas e delicadas mudanças de temperatura ao longo do dia, dependendo de algumas variáveis, como o ritmo circadiano, o ciclo hormonal, entre outros aspectos fisiológicos.

Como mencionamos, a orquestra de temperatura corporal.

Ambos os extremos térmicos - altos e baixos - afetam negativamente os organismos. Temperaturas muito altas, acima de 42 ° C em humanos, afetam as proteínas muito acentuadamente, promovendo sua desnaturação. Além disso, a síntese de DNA é afetada. Órgãos e neurônios também estão danificados.

Da mesma forma, temperaturas inferiores a 27 ° C levam a hipotermia grave. Alterações na atividade neuromuscular, cardiovascular e respiratória têm consequências fatais.

Vários órgãos são afetados quando a termorregulação não funciona da maneira certa. Entre eles, o coração, o cérebro, o trato gastrointestinal, os pulmões, os rins e o fígado.

Referências

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