Metabolismo energetico e termogenesi, Fisiologia

FABBISOGNO ENERGETICO GIORNALIERO

Si valuta o con CALORIMETRIA DIRETTA in cui misuro IL CALORE CHE EMETTIAMO o in

CALORIMETRIA INDIRETTA in cui misuriamo L OSSIGENO CHE CONSUMIAMO.

Utilizzando carboidrati, grassi e proteine per produrre ATP emettiamo calore perché abbiamo un

efficienza molto inferiore al 100% la quantità di energia dissipata da un individuo è determinata



dalla misurazione del calore prodotto CALORIMETRO AD ACQUA DI WALTER E



BENEDICT: un soggetto sta in una stanza a temperatura, pCO2 e pO2 costanti e vi passa una

serpentina attraversata da acqua la cui temperatura varia in base alle emissione di calore dal

soggetto (Q=m*c*ΔT).

La quantità di O2 consumata da un soggetto si misura con il METABOLIMETRO DI BENEDICT

E ROTH: un soggetto respira O2 in una camera spirometrica quindi abbassamento della camera



spirometrica in base all utilizzo di O2 ricavo i volumi di O2 usati da quel soggetto.



EQUIVALENTE ENERGETICO DELL OSSIGENO è la quantità di energia

liberata per ogni litro di O2 utilizzato dall organismo nell ossidazione di una

miscela energetica media: 4,8 Kcal

Il METABOLISMO BASALE è l entità della spesa energetica di un soggetto in completo riposo,

ma in stato di veglia. Per determinarlo il soggetto deve:

- Essere a digiuno d almeno 12 ore

- Aver riposato altrimenti ho attivazione del simpatico ( adrenalina)

- Che non abbia fatto attività fisica da almeno 1 ora

- Essere privato di fattori psicologici e fisici eccitanti

- Essere in un ambiente tra 20° e 37°

Determinato il metabolismo basale, questo deve essere NORMALIZZATO per tener conto della

superficie corporea u.d.m del metabolismo basale sarà kcal/ m²/h.



Il metabolismo basale si modifica in funzione dell ETA’ e IL SESSO, perché la curva dei maschi è

più elevata avendo una massa muscolare maggiore.

In condizioni basali consumiamo 1kcal/min 1600 kcal/gg, per il metabolismo del cervello ci



servono 124 g/gg di glucosio, MA L AUMENTO DEL METABOLISMO DURANTE LO STUDIO

NON è DOVUTO AD UN AUMENTO DEL CONSUMO DA PARTE DEL CERVELLO, MA AD

UN AUMENTO DEL TONO DEI MUSCOLI.

Contributo dei singoli organi al metabolismo basale:

- Fegato: 26%

- Muscolo 26%

- Cervello: 18%

- Cuore:9%

- Reni : 7%

- Resto: 14%

EFFETTO DINAMICO SPECIFICO DELLE PROTEINE

L assunzione di un pasto aumenta il metabolismo basale per i MECCANISMI DIGESTIVI ed

aumenta il calore che sprigioniamo: ma se assumiamo un pasto ricco di carboidrati o grassi,

aumenta del 4%, mentre se assumiamo PROTEINE AUMENTA DEL 30% per 3-12 ore, perché le

proteine stimolano i processi chimici cellulari.

L INDICE DI MASSA CORPOREA

È il rapporto tra peso in Kg e altezza in metri elevata al quadrato.

ANIMALI OMEOTERMI: hanno una temperatura corporea costante (37° circa) negli

 intervalli di temperatura ambientale tra -10° e 40°

ANIMALI PECILOTERMI: hanno una temperatura corporea strettamente dipendente dalla

 temperatura ambientale

Una temperatura corporea costante è necessaria affinché le reazioni chimiche del nostro organismo

avvengano a velocità ottimale.

TEMPERATURA DEL CAVO ASCELLARE Più BASSA DI QUELLA DEL CAVO

 ORALE, Più BASSA DI QUELLA RETTALE (che è quella che più si avvicina alla reale

temperatura del nucleo centrale)

La temperatura può aumentare fino a 40° (termoregolazione ancora efficiente) in malattie febbrili o

intensa attività fisica ma se va oltre la termoregolazione è compromessa colpi di sole, lesioni

 

cerebrali e convulsioni, se scende al di sotto di 35° si riducono sensibilità, capacità motoria e



facoltà mentali.

Nel nostro organismo non esiste un'unica temperatura: TEMPERATURA DEL NUCLEO

CENTRALE è quella più alta e costante, QUELLA DELLA CUTE invece varia molto in base alla

temperatura ambientale ed è più bassa di quella centrale.

VARIAZIONI CIRCADIANE e INDIVIDUALI:



- SONNO: riduzione notturna della temperatura corporea in particolare la



TEMPERATURA CORPOREA E CEREBRALE diminuiscono durante il sonno NREM

(stadi 3 e 4) per il RIASSETTO DEL TERMOSTATO CENTRALE IPOTALAMICO A



LIVELLI INFERIORI E PER PERDITA DI CALORE. Durante il sonno REM invece la

capacità di termoregolare tramite sudorazione risulta essere ridotta.

Se la temperatura corporea è maggiore di quella dell ambiente circostante DISSIPIAMO CALORE,

la maggior parte del quale tramite RAGGI INFRAROSSI (60%), tramite la cute e l aria umidificata

dal sistema respiratorio (22%, cioè 600-700 ml di acqua al giorno) detta PERSPIRATIO



INSENSIBILIS. Anche tramite la CONDUZIONE perdiamo calore, cioè rilasciando calore a

oggetti a temperatura inferiore (3%). Un 15% viene perso per CONVEZIONE alle molecole di aria

che circondano l organismo finché la temperatura della cute e delle molecole di aria non si

equivalgono (PROCESSO AUTOLIMITATO (vestendoci limitiamo questo processo).

CAPACITà RAFFREDDANTE DEL VENTO è QUINDI DIRETTAMENTE

 PROPORZIONALE ALLA RADICE QUADRATA DELLA VELOCITà DEL VENTO

STESSO. Correnti d aria infatti stimolano la dispersione di calore per convezione WIND



CHILL FACTOR dei venti.

CALORE SPECIFICO DELL H2O è MAGGIORE DI QUELLO DELL ARIA: l H2O

 infatti assorbe una quantità maggiore di calore rispetto all aria ( il corpo infatti perde

molto più rapidamente calore in H2O)

CONDUCIBILITà TERMICA DELL ACQUA è MAGGIORE DI QUELLA DELL ARIA

 il calore si trasferisce molto velocemente all H2O



Un importante meccanismo per limitare la dissipazione di calore è il MECCANISMO DEL

FLUSSO DI SANGE IN CONTROCORRENTE: il sangue arterioso che scorre verso la periferia

riscalda quello venoso che torna dalla periferia grazie alla vicinanza dei vasi.

La dissipazione del calore infatti si ha sia dagli organi interni verso la cute, sia dalla cute verso la

superficie (anche se hanno due velocità di dissipazione di calore diverse).

Importante per evitare la dissipazione il PLESSO VENOSO (in cui passa circa il 30% della GC) 

VARIANDO LA QUANTITà DI SANGUE AL PLESSO VENOSO ALLE ANSE CAPILLARI



DECIDO QUANTO CALORE DEVE ESSERE DISSIPATO.

Il sangue è cortocircuitato direttamente da plesso venoso a sangue arterioso grazie alle

ANASTOMOSI ARTEROVENOSE che troviamo a livello di MANI, PIEDI, PADIGLIONI

AURICOLARI.

IL SIMPATICO causando contrazione o dilatazione dei vasi del plesso venoso regola la T della

cure e quindi di tutto il corpo.

Un meccanismo aggiuntivo per la dispersione di calore è la SUDORAZIONE (soluzione di H2O e

sale), tramite la quale il corpo si raffredda più velocemente. Le ghiandole sudoripare sono regolate

dal SISTEMA SIMPATICO COLINERGICO (tramite quindi rilascio di ACH, ma anche

NORADRENALINA e ADRENALINA).

Ho stimolazione delle ghiandole da parte del simpatico colinergico in caso di RISCALDAMENTO

DELL AREA PREOTTICA IPOTALAMICA.

Le ghiandole secernono un secreto primario simile al plasma ma senza proteine PERDIAMO



ELETTROLITI E H2O e quindi ciò potrebbe causare squilibri dell equilibrio idrico-salino, ma NEL

DOTTO ESCRETORE SONO RIASSORBITI Na+ e Cl- (ad opera dell aldosterone). Ciò avviene

se la ghiandola è acclimatata, cioè dopo 2/3 settimane se si passa in un clima caldo e umido. Questo

perché UN ALTA PERCENTUALE DI UMIDITà DELL ARIA CI RENDE DIFFICILE LA

TERMOREGOLAZIONE TRAMITE SUDORAZIONE poiché IL PASSAGGIO DI STATO DA

LIQUIDO A GASSOSO è RESO DIFFICILE DAL FATTO CHE NELL ARIA C è MOLTA

ACQUA.

L aspetto negativo della sudorazione è che ci fa perdere liquidi ed elettroliti NECESSARIA



IDRATAZIONE.

REGOLAZIONE NERVOSA

Stazione di rilevamento e integrazione: NUCLEO ANTERIORE IPOTALAMICO, AREA

PREOTTICA in cui abbiamo NEURONI SENSIBILI AL CALDO (in maggior numero perché volti

a combattere le IPERTERMIE CEREBRALI molto pericolose) e NEURONI SENSIBILI AL

FREDDO le cui info sono mandate al NUCLEO POSTERIORE DELL IPOTALAMO.



Questo riceve informazioni anche da:

- TERMOCETTORI PROFONDI (organi interni, grandi vasi, midollo)

- TERMOCETTORI CUTANEI (quelli sensibili al freddo sono piu numerosi di quelli al

caldo per combattere meglio le ipotermie)

A livello del NUCLEO POSTERIORE DELL IPOTALAMO le informazioni si integrano e

vengono paragonate alla T CRITICA IPOTALAMICA (37,1°).

SE LA TEMPERATURA DEL CORPO SALE: attiva il meccanismo per dissipare calore:



- Inibisce i centri simpatici di attivazione della vasocostrizione

- Attiva neuroni simpatici colinergici che stimolano le ghiandole sudoripare che riversano

sudore sulla cute

- Con la BRADICHININA prodotto dalle ghiandole attivate causa vasodilatazione attiva 

sangue dirottato in superficie

SE LA TEMPERATURA DEL CORPO STA SCENDENDO:



- Attivazione dei neuroni simpatici adrenergici che vasocostringono sangue dirottato al



nucleo centrale

- STIMOLANO IL DISACCOPPIAMENTO DELLA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

NEL GRASSO BRUNO, particolarmente presente nel neonato a livello interscapolare 

TERMOGENESI SENZA BRIVIDO

- Stimolano i neuroni motori somatici che INDUCONO IL BRIVIDO IN MUSCOLI

SCHELETRICI TERMOGENESI CON BRIVIDO



ATTIVAZIONE IPOTALAMICA DEL BRIVIDO

La stimolazione del CENTRO MOTORIO PRIMARIO DEL BRIVIDO (regione dorsomediale dell

ipotalamo posteriore in prossimità del III ventricolo) quando la T esterna scende causa:

stimola i motoneuroni anteriori aumento del tono della muscolatura scheletrica brividi

  

aumento della produzione di calore (anche di 4 o 5 volte).

Il termostato ipotalamico è impostato a 37,1° (SET POINT IPOTALAMICO) e interpreta l

intervallo tra il set point e la temperatura effettiva come L ERRORE DA CORREGGERE.

Se la temperatura è più alta aumenta la dispersione di calore per evaporazione (guadagno a 27,



quindi molto elevato) MA LA LINEA DI PRODUZIONE DEL CALORE NON SCENDE



SOTTO LE 20 cal/s (perché C è IL METABOLISMO BASALE)

Se la temperatura scende produzione di calore MA LA LINEA DELLA DISPERSIONE DEL



CALORE PER EVAPORAZIONE NON VA A 0 perché è sempre presente UNA PARTE di

dissipazione del calore PER LA PERSPIRATIO INSENSIBILIS.

REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA CORPOREA IN FUNZIONE

DELLA TEMPERATURA CUTANEA:

• PRODUZIONE DI CALORE:

- se la temperatura della cute si abbassa (20°) il set point si alza (<37,1°) BRIVIDI: riflesso



anticipatorio perché in anticipo combattiamo l ipotermia

- Se la temperatura cutanea si alza (31°) il set point si abbassa (36,6°) si allontana la

 

soglia di