Fisiologia veterinaria 1: termoregolazione e circolazione fetale

TERMOREGOLAZIONE

L'energia termica è la somma dell'energie cinetica di tutte le molecole dell'organismo, viene definita calore ed è proporzionale alla temperatura assoluta (K= °C +273,15). La temperatura non è uniforme in tutto il corpo, infatti mentre all'esterno subisce notevoli variazioni in rapporto alla temperatura ambiente, l'interno viene mantenuto a una temperatura pressoché costante dal centro termoregolatore, localizzato nell'ipotalamo, in cui grazie a neuroni molto sensibili alle temperature viene effettuato un controllo continuo con parametri di riferimento (36,5-39,5°C nei mammiferi; 38-42°C negli uccelli). Le modificazioni della temperatura corporea sono la conseguenza di alterazioni del rapporto tra calore prodotto e calore dissipato, l'attività fisica aumenta notevolmente la temperatura interna perciò deve aumentare anche la perdita di calore, in un primo istante la perdita rimane

Inferiore alla produzione fino a quando raggiungono lo stesso livello e la produzione cessa di aumentare. Una volta che l'attività si interrompe, la perdita rimane ancora più elevata del normale fino al momento in cui si abbassa anche la temperatura interna. Anche una maggiore produzione degli ormoni tiroidei può influire sull'aumento della temperatura corporea.

Il calore si muove secondo un gradiente di temperatura e quindi dalle regioni più calde a quelle più fredde, perciò il calore viene trasportato dall'interno alle zone più superficiali tramite i vasi che irrorano la cute.

Il metabolismo basale varia con la temperatura e aumenta di 2-2,5 volte se la temperatura aumenta di 10°C (effetto Q10). Quando la perdita e la produzione di calore raggiungono un equilibrio, la temperatura è costante, pertanto si parla di "zona di termoneutralità" e non è necessaria nessuna energia aggiuntiva per regolarla.

Tuttavia, in natura, la temperatura corporea non è mai perfettamente costante, durante l'accrescimento, in gravidanza o in lattazione gli animali hanno una temperatura leggermente superiore, perché devono rispondere a un'aumentata richiesta energetica. La temperatura può variare fisiologicamente fino a 1°C nell'arco delle 24H, infatti negli animali diurni si abbassa durante la notte, nei notturni avviene durante il giorno. IPERTERMIA: aumento della temperatura corporea a livelli superiori al limite fisiologico più alto, infatti alcuni enzimi vitali vengono denaturati. (42-43°C) IPOTERMIA: il metabolismo basale degli organi decresce per circa il 10% per ogni grado di riduzione della temperatura, ma l'organismo in toto non può scendere sotto i 25°C, altrimenti si verifica un blocco del sistema circolatorio e respiratorio. Alcuni animali riescono a scendere al di sotto della loro temperatura di riferimento di 10°C per.

tempimolto lunghi (ibernazione) durante periodi particolarmente freddi, in modo da evitare un eccessivo aumento metabolico per mantenere la temperatura corporea stabile in periodi in cui il cibo non è facilmente reperibile.

EQUILIBRIO TRA PRODUZIONE E PERDITA DI CALORE

Il calore immesso deve essere uguale al calore ceduto, il primo dipende dalla produzione interna di calore e dal endotermicitrasferimento di calore all'ambiente. I mammiferi e gli uccelli sono chiamati poiché la quantità totale di calore dell'organismo dipende essenzialmente dalla temperatura interna, la quale rimane costante (omeotermici), anfibi, pesci e rettili invece variano la loro temperatura interna a seconda dell'ambiente circostante, perciò, vengono pecilotermicidefiniti, quindi la quantità di calore dell'organismo proviene dalle fonti esterne. Il metabolismo basale degli animali endotermici, è 8-10 volte maggiore degli ectotermici, poiché hanno

le membrane cellulari molto più permeabili agli ioni e quindi l'attività delle pompe è maggiore. Nei mammiferi il centro termoregolatore viene attivato da sensori termici, distribuiti sia nella cute che all'interno dell'organismo, cambiamenti di frequenza di scarica attivano dei meccanismi riflessi che modulano la perdita o la produzione di calore per mantenere la temperatura corporea entro i valori della normalità (feedback negativo). L'elevata capacità termica dell'organismo dipende quasi interamente dal suo alto contenuto in acqua che permette agli animali di tollerare rapide variazioni della temperatura dell'ambiente ed eventuale produzione di calore. La produzione cresce in parallelo con l'aumento della massa corporea, mentre le perdite di calore in parallelo con l'aumento della superficie corporea. In rapporto con la massa, l'animale più piccolo ha una superficie maggiore, perciò hanno

Perdite maggiori le quali vengono, però, bilanciate da un aumento metabolico tipico degli animali di piccola taglia.

PRODUZIONE DI CALORE

• L'aumentata attività muscolare è responsabile della maggior parte della produzione calorigena, il tremore infatti, consiste in contrazioni ritmiche involontarie e appena percettibili, alcuni animali possono tremare per tutto l'inverno senza provare fastidio.
• Aumento dell'attività del sistema nervoso simpatico: l'adrenalina e la noradrenalina prodotte in seguito a stimolazione simpatica della midollare del surrene hanno azione calorigena poiché aumentano il metabolismo. Quest'effetto è maggiore negli animali con grasso adiposo bruno, in quanto contiene molti mitocondri che hanno un'elevata capacità di ossidare gli acidi grassi e quasi tutta l'energia rilasciata dalle catene di trasporto degli elettroni viene convertita in calore. Nel tessuto adiposo bianco, il

Il numero ridotto di mitocondri converte l'energia derivata dall'ossidazione degli acidi grassi in ATP. Questo meccanismo di produzione interna di calore viene definito "termogenesi senza brivido".

Aumento del rilascio degli ormoni tiroidei determinano un lento e prolungato aumento del metabolismo, molto importante per gli animali esposti al freddo.

Anche il controllo del flusso ematico attraverso la cute svolge una funzione essenziale del mantenimento della temperatura corporea, infatti un aumento del flusso determina maggior dissipazione del calore verso l'esterno bilanciando un aumento della temperatura interna.

Il tessuto adiposo, le piume e i peli fungono da isolante termico. Quando la temperatura interna è bassa, impediscono che il flusso sanguigno raggiunga gli strati più superficiali, in quanto gli impulsi simpatici aumentano e causano vasocostrizione dei vasi periferici, perciò il sangue non sarà facilmente in grado di

oltrepassare lo strato adiposo sottocutaneo. I peli e le piume intrappolano uno strato di aria tra il corpo e l'ambiente esterno, l'aria è un cattivo conduttore di calore, perciò funge da isolante. Gli uccelli utilizzano la secrezione grassa di una ghiandola posta alla base della coda (uropigio) per mantenere le proprietà idrorepellenti del piumaggio, in quanto l'acqua è un ottimo conduttore del calore e perciò potrebbe causarne un'eccessiva perdita quando lo strato di aria isolante viene sostituito dall'acqua. I mammiferi acquatici possiedono uno strato spesso di grasso sottocutaneo, le balene un basso rapporto tra superficie e massa corporea. TRASPORTO DI CALORE TRA CORPO E AMBIENTE

1. RADIAZIONE: tutti gli oggetti emettono onde elettromagnetiche di intensità proporzionale alla temperatura assoluta sulla superficie dell'oggetto, mentre la lunghezza d'onda è inversamente proporzionale ad essa. Oggetti

a25°C emettono radiazioni la cui lunghezza d’onda non rientra nello spettro del visibile (infrarosso) perciò vienedefinita “radiazione termica”. Il sole, 6000°C determina luce visibile. L’energia trasmessa ad un oggetto viene inparte assorbita e in parte riflessa, quella assorbita viene convertita in energia termica, allo stesso tempo l’oggettoemette una radiazione che abbassa l’energia interna, perciò si parla di bilancio delle radiazioni che indica ilguadagno e la perdita dell’energia. Il colore della pelle più scuro assorbe maggior luce visibile, ma non è influentenel caso di radiazione infrarossa, che invece dipende dalla temperatura cutanea e dalla superficie esposta.

2. CONDUZIONE: scambio di calore tra oggetti o sostanze che sono in contatto fisico fra loro, infatti i movimentitermici delle particelle aumentano con l’aumento della temperatura, il termine conducibilità termica esprime

La facilità con cui il calore è trasmesso. La quantità di calore scambiato aumenta proporzionalmente all'area di contatto.

CONVENZIONE: movimento di aria che trasporta tra la cute e l'aria circostante. La "convenzione libera" si ha quando la temperatura corporea è maggiore dell'esterno perciò il movimento d'aria allontana quella calda dal corpo secondo gradiente, quando invece lo scambio è dovuto a movimento dell'animale o dal vento è chiamato "convenzione forzata" ed è molto importante in quanto può causare rapida ipotermia in soggetti giovani o di piccola taglia.

EVAPORAZIONE E CONDENSAZIONE DELL'ACQUA: quando le molecole di acqua raggiungono una quantità di energia cinetica sufficiente ad allontanarle, l'evaporazione richiede energia, definita "calore di evaporazione" ed è molto efficiente per abbassare la temperatura corporea. Se

L'aria è satura di vapore acqueo, l'evaporazione non è più possibile. Gli animali che non sudano subiscono il processo dell'evaporazione dell'acqua corporea perché quella che raggiunge gli strati più superficiali e gli epiteli delle vie respiratorie tende appunto ad evaporare, l'insieme di questi due metodi viene definito perspiratio insensibilis perché non viene modificata per la regolazione termica. L'acqua che viene persa per riscaldarsi, non viene ripristinata, perciò è importante assicurare l'accesso a fonti di acqua per evitare la disidratazione. L'evaporazione che contribuisce alla termoregolazione è costituita da:

• SUDORAZIONE: il sistema nervoso simpatico mediante fibre colinergiche innerva le ghiandole sudoripare che producono il sudore ricco di ioni, acqua e sali e quindi evapora.
• POLIPNEA: ventilazione rapida e superficiale che contribuisce poco allo scambio di gas.

ma l'evaporazione di acqua dalla bocca e dalle vie aeree determina una netta perdita di calore. Inoltre, poiché i polmoni sono elastici e la loro frequenza di oscillazione si avvicina alla polipnea, non è necessario un elevato lavoro dei muscoli respiratori, perciò diminuisce.