Homeostasis II: la regulación de la temperatura
Principios de balance
calóricoPatrones de regulacióntérmicaEctotermosEndotermosRegulación de la temperatura corporal en los mamíferos.
Capítulo 44. Homeostasis II: la regulación de la temperatura
Endotermos
En los endotermos §, la oxidación de la glucosa y otras moléculas productoras de energía dentro de las células del cuerpo constituye la principal fuente de calor. En general, la producción endógena de calor permite la regulación precisa de la temperatura corporal. Esa es la razón principal por la que la mayoría de los endotermos son buenos homeotermos, es decir, que mantienen la temperatura corporal relativamente constante a pesar de las fluctuaciones de la temperatura ambiente. Todos los homeotermos son endotermos. La homeotermia trajo consigo un número de ventajas, de las cuales tal vez la más importante fue la capacidad de funcionar al máximo de la eficiencia posible, aun a bajas temperaturas externas.
Las aves y los mamíferos son endotermos homeotérmicos, es decir, generan calor interno y, además, mantienen la temperatura del cuerpo relativamente constante e independiente de las fluctuaciones externas. La temperatura corporal es mantenida por un sistema de regulación automático -un termostato- situado en el hipotálamo §, en la base del cerebro §.
La temperatura corporal en los mamíferos está regulada por una red compleja de actividades, que implica tanto al sistema nervioso como al endocrino. El centro regulador de la temperatura está en el hipotálamo. El hipotálamo recibe la información de los termorreceptores situados en la piel y ciertas estructuras internas, como el mismo hipotálamo. En este esquema, las flechas rojas representan vías nerviosas y las flechas azules indican vías hormonales. En el hombre, la ruta hormonal juega un papel secundario. En otros animales, sin embargo, es la vía principal en la regulación de la temperatura. La hormona liberadora de la tirotropina -TRH- es segregada por el hipotálamo y estimula a la hipófisis para que fabrique la hormona estimulante de la tiroides -TSH-. Esta hormona estimula a la tiroides a fabricar las hormonas triyodotironina (T3) y tiroxina (T4). Estas hormonas tiroideas estimulan el metabolismo energético celular, actuando directamente sobre las mitocondrias.
La elevación de la temperatura corporal, conocida como fiebre, no se debe a un mal funcionamiento del termostato hipotalámico sino que, por el contrario, se debe a un reajuste del valor de referencia. El reajuste del termostato se inicia en presencia de sustancias llamadas pirógenos (que producen fiebre).
Se ha comprobado que la temperatura elevada mejora la respuesta inmune reduciendo el crecimiento de patógenos. Sin embargo, por encima de 42°C el organismo puede sufrir un shock térmico que puede ser fatal si no se toman medidas adecuadas oportunamente.
Cuando varía la temperatura corporal se producen respuestas fisiológicas que compensan esos cambios.
Los animales ajustan su gasto energético. Consumen menos energía cuando están en reposo que cuando están activos; ahorran combustible al disminuir el valor de la temperatura de referencia del termostato, ya que disminuye la velocidad de los procesos metabólicos responsables de la generación de calor. Algunos animales hibernan reduciendo su metabolismo.
Numerosos animales tienen mecanismos que les permiten conservar el calor en algunas partes del cuerpo y permitir que disminuya la temperatura en otras mediante un dispositivo de contracorriente que por ejemplo, mantiene el calor en el cuerpo y lo aleja de las extremidades.
Modelo del principio del intercambio de calor por contracorriente, como ocurre en las extremidades de muchos animales.
En a) el agua caliente y el agua fría fluyen en la misma dirección. El calor del agua caliente fluye hacia el agua fría y la entibia hasta que ambas temperaturas se igualan en el punto 5 de esta escala arbitraria. Por lo tanto, ya no ocurre intercambio posterior y el agua que sale de ambos tubos tiene una temperatura intermedia, es decir, es templada. En b) el flujo es a contracorriente, de modo que la transferencia de calor continúa a todo lo largo de los tubos. Así, el agua caliente transfiere la mayor parte de su calor cuando pasa a través del tubo, y el agua fría se calienta hasta casi la temperatura inicial del agua caliente en su fuente.
Algunos animales son endotermos no homeotérmicos, es decir, pueden generar calor metabólico, pero su capacidad para controlar la temperatura es limitada o está restringida a determinadas partes del cuerpo.
La endotermia no se restringe a los animales. Algunas plantas producen suficiente calor metabólico como para elevar la temperatura floral por encima de la temperatura ambiente. Esto permite que su olor se volatilice lo que atrae insectos polinizadores. Algunas plantas que florecen en la nieve también muestran termorregulación.
En el transcurso de la evolución §, el aumento del metabolismo aérobico permitió que algunos animales adquirieran una mayor capacidad locomotora y secundariamente una producción significativa de calor interno. Es el caso de algunas especies de peces, reptiles e insectos que son endotermos. En las aves y mamíferos, el perfeccionamiento de la endotermia, el aislamiento térmico y los mecanismos homeostáticos determinaron que estos animales pudieran alcanzar la homeotermia.
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