19
Physiologie (Subject) / Vorlesung Thermoregulation (Lesson)
Advertisement
- Welche 3 Hauptgruppen in Bezug auf die Wärmeregulation gibt es? Homoiotherme: regulieren ihre Körpertemperatur selbst Poikilotherme: Körpertemperatur ist abhängig von der Umgebungstemperatur Heterotherme: Körpertemperatur ist unabhängig von der Umgebunstemperatur, aber diese Tiere sind in der Lage die Temperatur einige Körperteile oder -stellen kurzfristig um einige Grad von der normalen Körpertemperatur abweichend zu ändern.
- Was sind Kern- und Periphertemperatur? Kerntemperatur: Temperatur im Inneren des Körpers, wird gereglt durch die Peripheren Gewebe (periphere Temperatur): Gewebe die mit der Umwelt in Kontakt stehen
- Wie ist die Körpertemperatur und die Stoffwechslerate vom Alter abhängig? Das Alter beeinflusst am meisten die Körpertemperatur der Tiere höhere Temperaturen bei jungen Tieren wird durch die hohe Stoffwechselrate verursacht höhere Körpertemperatur bedeutet aber auch höherer Temperaturgradient gegenüber der Umwelt- dadurch geht Wärme schneller verloren der thermoneutrale Bereich, also die Umwelttemperatur bei der die Stoffwechselrate am geringsten ist, wird mit zunehmendem Alter breiter
- Aus welchen Komponenten setzt sich die totale Menge der Körperwärme (Ht) zusammen? Produzierte Wärme: Stoffwechselproduktion (Hm) und gespeichert in chemischen Verbindungen (Hs) austauschbare Wärme: Übertragung (Hc), Strahlung (Hr), Verdunstung (He) Ht= Hm+ Hc+ Hr+ He+ Hs Fett= austauschbar
- Möglichkeiten der Wärmeabgabe Leitung Übertragung Strahlung Verdunstung
- Wie berechnet man den Wärmeverlust? Q= k * A * (t1-t2)/ l Q= Wärmeverlust (von Strahlung und Übertragung) k= Materialkonstante A= Fläche t1-t2= Temperaturgradient l= Distanz, die die Wärme überbrücken muss
- Schutz gegen Kälte Wärmeerhaltung, d.h.: das Verringern von allen Formen des Wärmeverlustes (Strahlung, Verdunstung, Leitung) durch enges zusammenstehen (Pinguinjunge) Steigerung der Muskelaktivität, entweder durch Steigerung des Tonus oder durch Zittern "non shivering Thermogenese": in den Mitochondrien wird die oxidative Phophorilyrierung von der ATP-Synthese abgekoppelt indem die Richtung des Protonenflusses auf der Membran geändert wird. An der inneren Membran der Mitochondrien sorgt ein Protein das Thermogenin dafür, dass die mebran statt ATP Wärme produziert Die Schilddrüse sorgt für eine langsamere aber langanhaltende Wärmeproduktion durch Steigerung der Stoffwechselrate durch Erhöhung der Mitochondrienanzahl, der Menge an Thermogenin, Steigerung der Na/Ka-Pumpen Aktivität
- Wärmeproduktion im braunen Fettgewebe Permeabilität der Fettzellmembran erhöht sich für Natrium- und Kaliumionen →Depolarisation Ionengleichgewicht wird durch die Natrium/Kalium-Pumpe wieder hergestellt, dadurch wird übermäßig viel Wärme produziert ("Futile cycle") cAMP steigert die Lipase Aktivität, daraufhin erhöht sich die Konzentration von FFA in der Zelle ein Großteil der FFA wird an den Mitochondiren bei starker Wärmeproduktion oxidiert, der andere Teil gelangt zu anderen Organen, wo es an der Wärmeproduktion teilnimmt Das braune Fettgewebe erwärmt sich bei den oberen Prozessen stark und durch die gute Durchblutung transportiert es die Wärme schnell zu den anderen Organen
- feuchter Wärmeverlust unabhängig vom schwitzen: durch Diffusion der Alveolen-, Haut- und Mundbereich mukösen Membranoberfläche →hecheln schwitzen
- Wärmeleitfähigkeit der Organe ist gering. Der Großteil der Wärme wird über die Blutzirkulation verteilt
- Advertisement
- Thermoregulation bei Hitze Sphincter an der Kapillaren öffnen sich, sodass das warme Blut in den Bereich gelangt, wo Wärme an die Umwelt abgegeben werden kann, die sog.: "Wämeverlustzone". Gleichzeitig kontrahieren die Knochennahen Venen und die oberflächen dilatieren, sodass es keinen Wärmeaustausch mit dem Kerngebiet gibt und die Wärme in den Hautnahen Venen besser an die Umwelt abgeben werden kann. Bei Kälte ist es genau umgekehrt!
- Thermoregulation: spezialisierte Funktionen "Looping" Gegenstromwärmeaustausch in den Beinen der Vögel, damit es nur einen geringen Temperaturgradienten in den Gliedmaßen gibt, sodass kein Wärmeverlust an der kalten Bodenobefläche entsteht ov hat spezielle Kreislaufeinheiten, die die Kühlung des Gehirns bei Hitze sichern: in den venösen Plexen der mukösen Membran der Nase wird das Blut durch hecheln abgekühlt und dann zum Willisius- System geleitet, wo es das aufsteigende Blut aus der A.carotis durch Gegenstromprinzip abkühlt bevor es das Gehirn erreicht
- Zentrale Thermoregulation momentane Temperatur an der Peripherie und im Inneren wird durch Rezeptoren wahrgenommen die Temperaturen werden durch afferente neurale Signale ans hypothalamische Wärmezentrum weitergeleitet Hypothalamus legt einen Sollwert für die optimale Temperatur fest liegt die Temperatur nicht im Sollwert so veranlasst das Zentrum entweder Wärmeabgebende bzw. produzierende Maßnahmen
- Fieber eine pyrogene Substanz setzt den Sollwert des Hypothalamus hoch nachdem der Sollwert hochgesetzt wurde kommt es zu Wärmeproduktions- (Schüttelfrost) und Wärmeerhaltungsprozessen wenn die pyrogene Substanz aus dem Körper eliminiert wurde springt der Sollwert auf seinen normalen Wert und der Körper stellt diese normale Temperatur durch Wärmeabgabeprozesse (schwitzen) wiederher
- Was sind pyrogene Substanzen? Fiebererzeugende Substanzen Endotoxine von gram-negativen Bakterien Lipopolysaccharid-Fragmente und Membrantrümmer können auch Fieber auslösen
- Akklimatisierung Anpassungsfähigkeit an extreme Umwelttemperaturen der untere und obere kritische Temperaturwert kann nach oben oder unten verschoben werden →Verschiebung der thermoneutralen Zone
- Morphologisch-funktionelle Veränderungen unter warmen Bedingungen Abnahme der Dicke und Dicjte der isolierenden Schichten (Fettabbau) Dominanz der Wärmeabgabe Aktivierung von Schweißdrüsen Zunahme der Na+-Rückresorbtion Zunahme der Respiration Oberflächliche vasodilatation der Haut
- Morphologisch-funktionelle Veränderungen unter kalten Bedingungen Anstieg an Fell und Gefieder und des isolierenden subcutanen Fettgewebes (u.U.: Anstieg des braunen Fettgewebes) kalorigene Hormone: Anstieg der Sekretion von Schilddrüsenhormonen und Glukokortikoiden →Anstieg der Metabolischen Rate Oberflächlicher Vasokonstriktormechanismus der Haut aktiviert
- Thermogenese auf zellulärer Ebene mitochondrielle Wärmeproduktion im braunen Fettgewebe kann ebenso in anderen Organen vorkommen aus Muskelzellen stammende, modifizierte Wärmezellen haben wichtige thermogenetische Funktionen im ganzen Körper Heizzellen: modofizerite Muskelzellen mit wenigen kontraktilen Elemnten aber sehr großen sarkoplasmatischen Retikulum (SR) die Ca-Pumpe des SR geht ohne Muskelkontraktion vorher und erzeugt Wärme nach einem Anstieg von Adrenalin oder Thyroxin erhöht sich die Ca-Pumpen Aktivität in der Skelettmuskulatur →maligne Hyperthermie be Schweinen: Ryanodin-Kanäle sind kaputt: Ca kann immer durchfließem was zu einer ständigen Wärmeproduktion fürht und bis zum Tod führen kann