Termorregulação: fisiologia, mecanismos, tipos e alterações

A termorregulação é o processo que permite que os organismos regular a temperatura do corpo, modulando as perdas de calor e de ganho. 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 , pois o parâmetro é crítico para a homeostase do corpo e influencia a funcionalidade de enzimas e outras proteínas, fluidez da membrana, fluxo de íons, entre outros. .

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Mamíferos são homeotérmicos e endotérmicos.Fonte: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Na 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 para esses estímulos de frio ou calor incluem vasoconstrição cutânea, vasodilatação, produção de calor (termogênese) e sudorese. Outros mecanismos incluem comportamentos para promover ou reduzir a perda de calor.

Noções básicas: calor e temperatura

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

Entender a diferença entre calor e temperatura é essencial para entender a regulação térmica dos animais. Usaremos corpos inanimados para ilustrar a diferença: vamos pensar em dois cubos de 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 o outro pequeno.

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

Temperatura

Graças ao exemplo anterior, podemos concluir que a temperatura é a mesma para nós 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 “temperatura corporal”, referem-se à temperatura das regiões centrais do corpo e periféricas. 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 de sangue para a pele e é medida na pele das mãos e pés.

Calor

Em contraste – e voltando ao exemplo dos blocos – o calor é diferente nos 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 os organismos. Cada um desses grupos de animais possui adaptações especiais – fisiológicas, anatômicas ou anatômicas – que os ajudam a manter a temperatura corporal em uma faixa apropriada.

Na vida cotidiana, chamamos animais endotérmicos e homeotérmicos como “sangue quente” e animais poiquilotérmicos e ectotérmicos como “sangue frio”.

Endotérmica e ectotérmica

O primeiro termo é endotérmico, usado quando o animal consegue se aquecer mediando a produção metabólica de calor. O conceito oposto é a ectotermia, onde a temperatura do animal é imposta pelo ambiente circundante.

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Alguns animais são incapazes de ser endotérmicos, porque, embora produzam calor, não o fazem com rapidez suficiente para retê-lo.

Poikilotherm e homeotherm

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

Um animal poiquilotérmico pode auto-regular sua temperatura através de comportamentos. Ou seja, estar localizado em áreas com alta radiação solar para aumentar a temperatura ou se esconder da referida radiação para diminuí-la.

Os termos poiquilotérmico e ectotérmico se referem basicamente ao mesmo fenômeno. No entanto, o poiquilotérmico enfatiza a variabilidade da temperatura corporal, enquanto no ectotérmico refere-se à importância da temperatura ambiente para determinar a temperatura corporal.

O termo oposto ao poiquilotérmico é homeotérmico: termorregulação por meios fisiológicos – e não apenas graças à implantação de comportamentos. A maioria dos animais endotérmicos é capaz de regular sua temperatura.

Exemplos

Peixe

Os peixes são o exemplo perfeito de animais ectotérmicos e animais poiquilotérmicos. No caso desses vertebrados nadadores, seus tecidos não produzem calor por vias metabólicas e, além disso, a temperatura dos peixes é determinada pela temperatura do corpo de água em que nadam.

Répteis

Os répteis exibem comportamentos muito distintas que permitem que elas para regular (via etológica) temperatura. Esses animais procuram regiões quentes – como pousar em uma pedra quente – para aumentar a temperatura. Caso contrário, onde eles desejam reduzi-lo, eles procurarão se esconder da radiação.

Aves e mamíferos

Os mamíferos e pássaros são exemplos de endotérmicos e quentes – animais de sangue. Estes produzem metabolicamente a 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 suas contrapartes poiquilotérmicas, uma vez que elas podem estabelecer um equilíbrio térmico em suas células e órgãos. Isso levou os processos de nutrição, metabolismo e excreção a serem mais robustos e eficientes.

O ser humano, por exemplo, mantém sua temperatura em 37 ° C, dentro de uma faixa bastante estreita – entre 33,2 e 38,2 ° C. O suporte desse parâmetro é totalmente crítico para a sobrevivência das espécies e medeia uma série de processos fisiológicos no corpo.

Alternância espacial e 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 temporal da regulação térmica pode ser exemplificada por mamíferos que sofrem períodos de hibernação. Esses animais geralmente são homeotérmicos durante as épocas do ano em que não estão hibernando e durante a hibernação não conseguem regular a temperatura do corpo.

A variação espacial ocorre quando o animal regula diferencialmente a temperatura nas regiões do corpo. Abelhas e outros insetos podem regular a temperatura de seus segmentos torácicos e são incapazes de 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 requer a presença de um sistema aferente, um centro de controle e um sistema eferente.

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O primeiro sistema, o aferente, é responsável pela coleta de informações através dos receptores da pele. Posteriormente, a informação é transmitida ao centro termorregulador por rota neural através do sangue.

Sob 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 geradora de calor.

O hipotálamo é o centro termorregulador 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 duas vezes: positivo e negativo, mediado pelo córtex do cérebro . As respostas efetoras são comportamentais ou mediadas pelo sistema nervoso autônomo . Esses dois mecanismos serão estudados posteriormente.

Mecanismos de termorregulação

Mecanismos fisiológicos

Os mecanismos para regular a temperatura variam entre o tipo de estímulo recebido, ou seja, se é um aumento ou diminuição da temperatura. Então, usaremos esse parâmetro para estabelecer uma classificação dos mecanismos:

Regulação para altas temperaturas

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

Vasodilatação

Nos seres humanos, uma das características mais marcantes da circulação da pele é a grande variedade de vasos sanguíneos que possui. A circulação sanguínea através da pele tem a propriedade de variar bastante, dependendo das condições ambientais e mudar de altos para baixos fluxos sanguíneos.

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 ser dissipada.

Quando o fluxo sanguíneo aumenta, o volume cutâneo aumenta. Assim, uma quantidade maior de sangue é transferida do núcleo do corpo para a superfície da pele, onde ocorre a transferência de calor. O sangue, agora mais frio, é transferido de volta para o núcleo ou 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 subsequente evaporação do suor são os principais mecanismos do corpo para perder calor. Eles também agem durante a atividade física.

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

Regulação para baixas temperaturas

Ao contrário dos mecanismos mencionados na seção anterior, em situações de queda de temperatura, o corpo deve promover a conservação e produção de calor da seguinte maneira:

Vasoconstrição

Este sistema segue a lógica oposta descrita na vasodilatação, portanto não estenderemos muito a explicação. O frio estimula a contração dos vasos cutâneos, evitando a dissipação de calor.

Piloereção

Você já se perguntou por que “arrepios” aparece quando enfrentamos baixas temperaturas? É um mecanismo para impedir a perda de calor chamada piloereção. No entanto, como nós, humanos, temos relativamente pouco cabelo em nosso corpo, é considerado um sistema ineficaz 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, diminuindo a convecção do ar. Isso reduz a perda de calor.

Produção de calor

A maneira mais intuitiva de combater baixas temperaturas é produzir calor. Isso pode acontecer de duas maneiras: por termogênese, tremendo e não tremendo.

No primeiro caso, o corpo produz contrações musculares rápidas e involuntárias (é por isso que você treme quando está com frio) que levam à produção de calor. Tremer a produção é caro – energeticamente falando -, de modo que o corpo recorrerá a ela se os sistemas mencionados falharem.

O segundo mecanismo é liderado por um tecido chamado gordura marrom (ou tecido adiposo marrom, na literatura inglesa geralmente resumido sob a sigla de BAT por tecido adiposo marrom ).

Este sistema é responsável por dissociar a produção de energia no metabolismo: em vez de formar ATP , leva à produção de calor. É um mecanismo particularmente importante em crianças e pequenos mamíferos, embora as evidências mais recentes tenham observado 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 dos répteis, os organismos podem ser colocados no ambiente propício para promover ou impedir a perda de calor.

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

Alterações da termorregulação

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

Como mencionado, a temperatura corporal orquestra uma enorme variedade de processos fisiológicos e a perda de regulação pode levar a condições devastadoras no organismo afetado.

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

Da mesma forma, temperaturas abaixo de 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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