Tema 8 (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Veterinaria - 2º curso
Asignatura Fisiologia
Año del apunte 2015
Páginas 12
Fecha de subida 01/01/2015
Descargas 8

Vista previa del texto

METABOLISME ENERGETIC: Dels aliments que ingerim n’assimilem una part de la qual obtenim l’energia i els elements per a fer les reaccions anabòliques que consumeixen energia. Tenim altres activitats del nostre organisme que es considerem treball i que consumeixen energia, són per exemple el batec cardíac, aguantar el nostre pes, respirar, moure’ns, etc. Finalment perdem part d’energia en forma de calor. És important saber quina quantitat d’energia calorífica produïm per a saber la eficiència de les nostres reaccions. El calor sí que és important perquè som homeoterms i mantenim la temperatura corporal dins un interval determinat. Hi ha una part important de l’energia que serveix per a mantenir aquest interval. L’energia química dels aliments es transforma en energia termina, en ATP i treball.
Depenen del que fem es transformarà més o menys energia en un tipus o un altre. El percentatge varia. Sempre hi ha la possibilitat de derivar més o menys energia de cadascuna de les reaccions en emmagatzematge i calor.
Funcionem amb aquesta equació simplificant-la de manera que si no mengem res i no tenim entrada d’energia, l’energia emmagatzemada, si el treball tendeix a 0, l’energia tèrmica és igual o aproximadament igual a l’energia emmagatzemada negativa. En situació de dejuni i repòs podem assumir aproximadament que l’energia tèrmica que generem és igual a l’energia que perdem. És a dir podem saber quanta energia destinem a la producció de calor. Ho podem comprovar experimentalment mantenint un animal en dejuni i repòs.
1 Es va veure amb un calorímetre al segle XIX. La calorimetria directe té moltes dificultats perquè les condicions no són fàcils d’assolir. S’ha de mesurar durant un interval de temps i l’ambient ha de ser tèrmicament neutre.
E. química. aliments = E. tèrmica + E. emmagatzemada + Treball 1g de greix ens dóna més o menys el doble d’energia que 1g de glúcids. La producció de calor en oxidar els greixos és menor que la de carbohidrats per litre d’oxigen que utilitzem. Per cada litre d’oxigen que utilitzem cremant greixos obtenim menys calories que cremant glúcids. Són números molt semblants.
1C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O (PM glucosa =180) CH3-(CH2)6-COOH + 11O2 8CO2 + 8H2O Per cremar una massa molt similar d’un glúcid o un lípid necessitem quasi el doble d’oxigen. Cremi el que cremi podem saber quanta energia s’ha general. El glúcid produeix el doble d’energia però en consumeix el doble d’oxigen.
A partir del consum d’oxigen per unitat de temps podem saber la producció de calor.
2 TAXA METABÒLICA: Per calcular la taxa metabòlica basal calculem la calorimetria indirecta. Mirem la quantitat d’oxigen que ha consumit per unitat de temps. Podem posar l’animal en una càmera amb l’atmosfera controlada.
La taxa metabòlica basal és la quantitat d’energia calorífica que es produeix per unitat de temps i en relació amb el pes corporal. La referim a la unitat de pes de l’animal. Si fem un estudi de la taxa en consum d’oxigen per gram de pes i per hora de diferents especies no va com una recta. És una escala logarítmica, no hi ha relació lineal entre el consum d’oxigen i la massa de l’animal. Com més gran més baix és el consum d’energia per kg i unitat de temps, tenen menys baixa metabòlica.
Si comparem un elefant i una musaranya la seva producció de calor és molt més alta que la de l’elefant, unes 100 vegades més per gram de pes.
La superfície en contacte amb l’entorn en relació al volum és més gran a la musaranya. Com menor petit sigui el pes corporal més taxa metabòlica. Per això les cries mengen tant en relació amb el seu pes perquè la seva taxa metabòlica és superior a la d’un adult.
Log VO2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc 3 TERMORREGULACIÓ: Va associada amb el metabolisme. Es regula de diferents maneres. Hi ha animals que per evolució s’han adaptat a regular la seva temperatura segons l’ambient, si fa calor s’escalfen i si fa fred es refreden. Hi ha d’altres que mantenen la seva temperatura independent del l’ambient, és una opció molt costosa energèticament però té avantatges perquè hi ha processos de l’organisme que són indispensables i canvien segons la temperatura com la difusió, l’activitat enzimàtica, la permeabilitat, etc.
Els animals tenen estratègies per regular el seu metabolisme en funció de l’entorn: 1. Escalfament passiu 2. Mantenir una temperatura constant que és un sistema car energèticament però l’organisme sempre serà estable.
Les necessitats hídriques i calòriques d’un animal augmenten un 13% per cada grau de temperatura que augmenten.
No tots els punts de l’organisme estan igual de protegits enfront canvis de temperatures, en les parts perifèriques tenim més tolerància. Quan estem en una temperatura càlida la irrigació a totes les àrees del cos és abundant i la temperatura de les extremitats és bona, però si estem exposats al fred l’organisme tendeix a reduir la circulació a les àrees perifèriques.
Al llarg de la columna vertebral i l’hipotàlem tenim termoreceptors molt sensibles a canvis de temperatura mentre els que els de les zones perifèriques no desencadenen respostes tan bones. A la zona termòstat hipotalàmic és on es desencadenen les respostes més brusques contra els canvis de temperatura. Quan varia la temperatura del nostre interval es desencadena una resposta que s’adapta a l’augment de calor o dissipació de calor.
 Si la temperatura esta per sota del normal es desencadenen respostes de modificació del to vascular, activació la tremolor que genera activitat muscular que genera calor. A més tenim canvis comportamentals, és a dir tenim tendència a adoptar posicions que evitin el contacte amb el fred.
4 o  La termogènesi sense tremolor és un fenomen que es produeix gracies a l’activitat metabòlica del teixit adipós bru. Té una contribució molt important en situacions concretes com en nadons, hivernants i animals de mida petita.
Si la temperatura és massa elevada volem dissipar calor que consisteix en canvis comportamentals que vol dir que adoptem posicions o activitats que modifiquen la temperatura. S’augmenta la irrigació de les zones perifèriques modificant el to muscular. Hi ha mecanismes com la suor que ajuden a dissipar calor.
Els gràfics mostren com evoluciona la temperatura corporal en relació als canvis de temperatura ambiental. Si ens fixem és obvi que els mecanismes termoreguladors són molt eficients perquè podem mantenir estable la temperatura corporal davant canvis marcats en l’ambient. Si ens exposem de forma continuada a temperatures molt fredes anirem tenint un descens progressiu de la temperatura corporal perquè potser ja no podem mantenir tant bé la temperatura corporal, passa el mateix amb temperatures molt elevades, la nostra temperatura corporal augmenta.
Podem veure com influeixen en la taxa metabòlica els canvis en l’ambient. Hi ha uns valors de temperatura entre 2535ºC que són propers a la temperatura corporal i tenim la taxa metabòlica basal, en aquest moment la mesurem perquè tenim la menor taxa metabòlica. El consum d’oxigen incrementa a mesura que disminueix la temperatura, perquè utilitzem mecanismes per tal d’augmentar la nostra temperatura corporal fins que arriba un punt on no podem generar més calor a la velocitat adient. Entren en compromís diferents funcions de l’organisme. Quan la temperatura augmenta per sobre d’uns nivells de comoditat augmenta la temperatura corporal i ens pot passar el mateix que no podem regular amb prou velocitat la dissipació de calor.
TEMPERATURA RECTAL: La temperatura corporal canvia força en funció de la nostra activitat. La temperatura d’un individu a la matinada amb un ambient fresc està a 36º. Després durant el dia la temperatura va augmentant si està en repòs fins els 37º.
Si fa exercici físic l’activitat muscular genera calor i augmenta la temperatura corporal i ens posem en uns 40º. Aquest augment de la temperatura és normal enfront un exercici intens perquè durant el mateix no podem regular amb prou velocitat la temperatura i per això tenim calor, quan acaba suem molt. Si augmenta massa podem tenir un xoc tèrmic que es produeix quan hi ha un fracàs dels mecanismes reguladors. Quan el metabolisme s’accelera i la temperatura corporal ha augmentat totes les reaccions corporals van més de pressa i ens hem de refredar. És a dir si augmenta la temperatura la nostra despesa calòrica és més alta quan fem un exercici molt intens perquè les reaccions oxidatives són més rapides pel fet d’augmentar la temperatura corporal i augmentar l’activitat enzimàtica.
5 INTERCANVI DE CALOR: El calor es perd per diferents mecanismes: 1. RADIACIÓ: És a dir transferir calor sense contacte físic.
2. CONDUCCIÓ: Transferència de calor per contacte.
3. CONVECCIÓ: Dissipació de calor per corrents d’aire sense que hi hagi evaporació, per exemple els gossos que no suen i per tant no hi ha evaporació.
4. EVAPORACIÓ: Tenen una eficàcia molt gran per eliminar calor.
TERMORREGULACIÓ PER EVAPORACIÓ: És molt eficaç perquè quan una mica d’aigua passa de líquid a gas ja tenim una despesa important. És molt eficaç per dissipar la calor. Els animals tenen diferents maneres d’activar-ho: PANTEIG: Els gossos i gats no tenen quasi glàndules sudorípares i en ells els mecanismes utilitzats són el panteig que és una respiració peculiar que passa per una alta freqüència amb un volum tidal petit, és a dir la quantitat de gas que entra i surt dels pulmons és petita. Entra i surt molt aire per la cavitat orofaringea, que està molt ben irrigada per a poder dissipar calor. Les secrecions que es produeixen són hidrosalines i en evaporar-se s’emporta l’aigua. Un animal en repòs pot perdre un 25% de la calor que produeix per evaporació. El compromís d’aquest mètode és que els pot posar en una situació difícil. Si l’animal panteja però l’ambient és molt humit i no pot evaporar l’aigua tindrà una hipertèrmia.
SUOR: La suor és el principal mecanisme en moltes espècies. Les glàndules sudorípares poden ser de dos tipus:  Ecrines  Són una formació de l’epiteli secretor tubular que secreten aigua i electròlits. Molt importants per primats. Es troben distribuïdes per tot l’organisme de forma uniforme. S’activen per innervació simpàtica colinèrgica. El segon neurotransmissor serà l’acetilcolina. La producció de suor per unitat de temps pot ser important i per tant es produeix una quantitat de líquid que tindrà conseqüències importants.
El receptor serà muscarínic.
6  Apocrines  Estan al costat dels fol·licles pilosos i tenen una estructura més complexa. Hi ha cèl·lules que són capaces d’aportar altres components a la secreció d’aquestes glàndules. La suor tindrà components lípids i proteics, és més complexa. Es troben distribuïdes de forma molt diferent, es localitzen en determinades àrees com les aixelles. Poc important en primats. Són sensibles a l’adrenalina circulant. En els èquids són molt importants per a la termoregulació. La seva suor fa escuma i és a causa de les proteïnes que conté. En els èquids estan innervades pel simpàtic on el neurotransmissor final és la noradrenalina.
ALTRES MECANISMES DE DISSIPACIÓ DE CALOR: Hi ha animals que no suen com els pollastres que tenen mecanismes relacionats amb estructures que tenen com la cresta que té molta irrigació sanguínia. Molt sovint les aus col·loquen les ales d’una manera determinada per a facilitar la dissipació de la calor.
HIPERTÈRMIA vs PIRÈXIA: Hipertèrmia  Veiem que la temperatura corporal es troba per sobre del normal sense que hi hagi alteració patològica. Es produeix en situacions d’alta temperatura ambiental o exercici intens. Arriba un moment en que l’hipotàlem ho percep amb el seu termoreceptor i té una referència de temperatura. En color rosa veiem la temperatura de referencia i en color blau la temperatura de la persona. La hipertèrmia es dóna quan la temperatura real es troba per sobre de la de referencia. Es posen en marxa mecanismes per dissipar la calor com els anteriorment explicats per a tornar als valors de referencia. La temperatura corporal es troba temporalment per sobre dels valors de referencia. Dissipem calor.
Pirèxia  És la febre. En el nostre organisme tenim substancies que modifiquen el funcionament de l’hipotàlem i els nivells de referencia es modifiquen sensiblement. Si modulem normalment a 37º el dia que tenim grip tenim uns pirògens que modifiquen el nivell de referencia. La ratlla de color rosa puja i com a conseqüència de la pujada de nivell de referencia el mecanisme de regulació de temperatura fa cas al nivell de referencia i si no estem en aquesta temperatura es produeixen respostes de generació de calor extremes.
Vasoconstricció perifèrica, comportament i altres mecanismes que poden desencadenar tremolor.
Produïm calor.
7 Tenim un gràfic per veure el que succeeix en casos de febre. Arriba un moment en que el nivell de referencia baixa i la temperatura real es troba per sobre d’aquest nivell i per això tenim molta calor, hem de dissipar la calor. Quan tenim febre no ens hem d’abrigar molt.
*Els termòmetres s’han de posar a la boca o al recte per a tenir valors fiables. A la perifèria no és útil.
SINCOPE PER CALOR: Ve donat per canvis en l’equilibri hidrosalí.
Depèn d’una exposició a la calor com per exemple exercitar-se en una zona molt càlida.
Això provoca l’activació de mecanismes de vasodilatació perifèrica i baixa la pressió arterial i el retorn venós. Perdem líquids per evaporació.
Si la pressió arterial baixa, el retorn venós també i perdem líquids el volum/min pot baixar i si no hi fem res podem tenir problemes d’irrigació al cervell i podem perdre la consciència. Pot causar la mort si no s’arregla. És un xoc circulatori.
XOC TÈRMIC: Fer exercici en un ambient càlid i humit que impedeix la termoregulació per evaporació. Si augment ala temperatura corporal totes les reaccions mitocondrials de producció de calor van més ràpid i la temperatura en comptes de baixar puja. És el típic cop de calor, per exemple en els gossos tancats en un cotxe. S’altera el sistema nerviós central.
8 TERMORREGULACIO PER MECANSIMES VASCULARS: De vegades tenim altres reptes com mantenir la temperatura corporal per animals homeoterms en entorns molt freds. La mida dels animals és molt critica en aquests entorns.
Els mecanismes de termoregulació en situacions de freds es basen en capes aïllants envoltades de greix. Serveix per amortir la dissipació de calor. Hi ha animals com les aus marines que tenen potes molt primes i sense pèl i poden caminar sobre superfícies gelades.
Les aus tenen una temperatura corporal molt elevada i per tant han de tenir un molt bon aïllament i mecanismes per produir calor molt eficaços. Són mecanismes de circulació contracorrent. La sang quan surt del cor té la temperatura central del cos i va circulant cap a les extremitats, en aquest animals aquestes parts disposen de mecanismes en els quals els vasos arriben a la zona perifèrica i retornen paral·lels però en direcció contraria a com han entrat. Tenen comunicacions arterio-venosos o shunts que permeten que la sang retorni a diferents nivells. La sang més freda arriba a la punta de les extremitats. SI pensem en la transferència d’oxigen, si no hi ha els shunts es pot produir però pitjor. Aquestes comunicacions minimitzen les pèrdues de calor, la sang que retorna al cor té una temperatura raonablement alta. Són molt eficients. Si la sang que arriba i la que retorna anessin per circuits completament diferents hi hauria més pèrdues de calor. També tenen bons mecanismes de vasoconstricció. Es minimitza la circulació perifèrica i tenen shunts que eviten pèrdues molt grans de calor.
Aquests animals tenen molt de teixit adipós que pot ser de dos tipus: 1. Teixit adipós blanc  Constituït per cèl·lules que tenen molt de greix al seu interior i pocs mitocondris. Tenen poques UCP. És una reserva d’energia fonamentalment química. Té un efecte d’aïllament tèrmic i mecànic. És una font d’hormones que regulen diferents funcions.
2. Teixit adipós bru  Cèl·lules que tenen greix en moltes vacuoles i en menor quantitat. Tenen un nombre molt elevat de mitocondris que li confereixen el color bru perquè tenen enzims amb grups hemo o altres grups pigmentats. Està fortament innervat pel simpàtic i expressen el receptor de tipus β3. Si s’activen els receptors s’inicia la lipòlisi. Contenen molts proteïnes desacobladores UCP.
9 Té la capacitat de generar una gran quantitat de calor en molt poc temps. Té una funció termogènica però no aïlladora perquè es troba en poca quantitat ni per tant reserva metabòlica.
TERMOGÈNESI: El teixit adipós bru produeix més calor que el blanc i deriva més part de l’energia continguda en els lípids cap a calor.
En el teixit adipós blanc hi ha més energia emmagatzemada però es destina cap a produir ATP. No vol dir que el blanc no produeixi calor. El teixit adipós bru es troba principalment en animals nounats, en mamífers petits i hivernants. Els animals que hivernen poden modificar el seu funcionament metabòlic per adaptar-se; varien la seva temperatura. Quan es desperten han de produir molta calor per a poder activar el seu metabolisme, a baixa temperatura els enzims funcionen molt a poc a poc.
En animals petits i nounats hi ha zones on trobem el teixit adipós bru concentrat com veiem a l’esquema. Hi ha teixit adipós bru resseguint l’espina dorsal, a la zona dels ronyons, del coll, etc. Es troba localitzat estratègicament.
En nounats és molt important perquè són animals que es trobaven adaptats a la temperatura regular de l’úter matern sense necessitat de produir calor. Quan neixen ho han de fer ells i han de consumir molta energia i adaptar tot el seu metabolisme. Són molt vulnerables a la hipotèrmia.
Podem veure gràfics on es classifiquen els animals segons precocials (Remugants), altriciales (Carnívors) que construeixen un cau i les cries immadures (Hàmster) que neixen en un estat del desenvolupament molt endarrerit.
Podem veure el nivell d’activitat de teixit adipós bru.
 Precocials  Uns dies abans del naixement ja comença a activar-se el teixit adipós bru que permet que els animals puguin sobreviure sense caus un cop han nascut. Són vulnerables però molt menys. Si la temperatura és baixa el teixit adipós bru s’haurà de mantenir actiu més temps.
10  Immadurs Es troben en un estat molt vulnerable però el teixit adipós bru tarda uns dies en activar-se després del naixement. Han de trobar-se en un entorn càlid i molt protegit. Quan es troben a temperatures neutres no cal que s’activi tant, en temperatures una mica més baixes l’han d’activar.
 Altricials  Com la rata o l’espècie humana. Els primers dies després del naixement es va activant el teixit adipós bru però són vulnerables.
HIPOTERMIA: Totes les reaccions metabòliques van més a poc a poc. Si les reaccions que ens haurien d’ajudar a generar calor com les metabòliques van més lentes és perillós. Per això és tan perillosa la hipotèrmia. Disminueix la freqüència cardíaca, la respiració, hi ha menys oxigenació, disminueix la pressió arterial i s’acaba perdent la consciencia.
Per fer reaccionar un individu amb hipotèrmia s’ha de posar-lo en un lloc a una elevada temperatura i afavorir el moviment passiu dels músculs. Costa molt de recuperar un animal en hipotèrmia.
HIBERNACIÓ: Els animals que hibernen modifiquen la seva temperatura corporal quan hibernen. La temperatura corporal d’aquests animals baixa i es fa propera a la de l’entorn. Quan es reactiven s’activa el teixit adipós bru. Alguns animals hibernen durant períodes molt llargs i d’altres tenen petits episodis d’hibernació. El teixit adipós bru permet despertarse i recuperar la temperatura corporal. Hi ha un pic d’activitat del teixit adipós bru que precedeix cada cop que es desperten els animals que hibernen per episodis.
11 ACLIMATACIÓ AL FRED: És la capacitat de mantenir la temperatura corporal per uns mecanismes que impliquen menys termogènesi per tremolor i es fa termogènesi sense tremolor que comporta oxidacions de greixos en el teixit adipós bru. Passem de tremolor a no tremolor.
L’animal ha generat teixit adipós bru per a poder adaptarse al fred. Es pensaven que el teixit adipós bru nomes es trobava en animals nounats i hivernants però fins i tot en l’espècie humana hi ha individus que tenen la capacitat de fabricar teixit adipós bru en exposicions prolongades al fred. Poden activar-lo si el necessiten. Moltes vegades tenim cúmuls de teixit adipós blanc que és aïllant del fred i no cal tant teixit adipós bru per això els individus prims tenen més generació de teixit bru en exposicions al fred, mentre que els individus amb més teixit adipós blanc en generen menys.
També canvia la secreció d’hormones tiroïdals i la sensibilitat a l’adrenalina. La termogènesi sense tremolor està mediada per les hormones tiroïdals.
12 ...