Fisiologia Animal: Termorregulação

Oi biologuínhos, tudo bem? Hoje teremos mais um post de Fisiologia Animal e, dessa vez, falaremos sobre termorregulação que, basicamente, é a capacidade de manutenção da temperatura corporal dentro de limites fisiológicos (que varia de acordo com a espécie) mesmo quando a temperatura do ambiente é diferente da nossa, senso essencial para a homeostase. Essa regulação da temperatura pode ser realizada de forma fisiológica, em que o organismo utiliza de vias fisiológicas, como suor e tremor, para controlar a temperatura corpórea, ou comportamental, em que os animais criam hábitos comportamentais de adaptação às mudanças do ambiente, como abrigar-se do sol.

Nosso metabolismo celular é exotérmico, por isso quanto maior a taxa metabólica, maior a produção de calor. A baixa temperatura corporal dificulta que o corpo mantenha suas taxas metabólicas altas, impede reações enzimáticas (principalmente da oxidação da glicose para a produção de ATP) e podem levar a vasoconstrição e a alta temperatura geralmente é uma resposta às altas taxas metabólicas que podem superaquecer o corpo e gerar problemas na fisiologia do tecido, colocando a membrana celular em risco. Ao longo da evolução, várias estratégias foram desenvolvidas para otimizar o gasto ou a economia de energia metabólica entre os diferentes estilos de vida animal.

Quanto ao mecanismo de termorregulação os animais podem ser classificados como:

Homeotérmicos

Temperatura corpórea não varia de acordo com a do ambiente, sendo as aves e os mamíferos. Também podem ser chamados de animais endotérmicos pois mantém o calor do corpo. Quanto a regulação comportamental desses animais frente a temperatura, temos o aumento ou diminuição do grau de achatamento do corpo contra o substrato e alternância entre áreas expostas ao sol e sombreadas. Neles existem receptores (neurônios periféricos especializados na detecção do aumento ou da queda (maior quantidade, são mais sensíveis a hipotermia) da temperatura corporal) que são extremamente sensíveis a variações de centésimos de graus.

Os receptores de frio apresentam atividade a partir de 7ºC de temperatura corporal, em que seu máximo de atividade neurológica (disparo de potencial de ação) é aos 25ºC, objetos com menos de 15ºC ativam nociceptores (dor) de frio que indicam perigo de congelamento. Já os receptores de calor apresentam atividade a partir de 30ºC e o máximo de atividade ocorre aos 45ºC, em que acima desse valor ativam nociceptores que indicam uma possível queimadura.

Quando falamos em estratégias fisiológicas no calor, temos que o hipotálamo detecta aumento de temperatura corporal e reage via fenômenos termolíticos, como: condução, evaporação, convecção, polipnéia térmica, sudorese, vasodilatação e relaxamento dos músculos piloeretores. O corpo perde calor por meio da radiação, condução, convecção e evaporação da água das vias aéreas e da pele, e pela excreção de fezes e urina. A polipneia são ajustes circulatórios que promovem, no calor, vasodilatação cutânea, elevando a temperatura da pele e assim favorecendo a troca de calor com o meio ambiente, sendo uma resposta mediada por nervos vasoconstritores, com a inibição do sistema nervoso simpático: o calor pode diminuir esse tônus simpático por meio de um aumento da temperatura, detectada no SNC, ou de forma reflexa, pela mediação de termorreceptores na pele.

Já, quando o hipotálamo detecta queda de temperatura corporal, ele reage via fenômenos termogênicos: redução das perdas (retenção de água), vasoconstrição, piloereção (pelos ficam eretos para acumular ar entre os pelos, ajudando a manter o calor), tremores (pequenas e rápidas contrações para produção de calor), alterações comportamentais (aumento da ingestão de alimentos e líquidos), atividade hormonal (T3 e T4 aumentam nossas taxas metabólicas) e utilização de gordura parda/marrom na respiração celular.

Quanto a atividade hormonal, para reagir a situações de frio o organismo eleva sua produção metabólica de calor, sendo uma forma de elevar a temperatura, para isso, o hormônio tiroxina (T4), epinefrina e norepinefrina (catecolaminas) age sob os lipídeos, promovendo lipólise e produzindo mais calor que a oxidação de carboidratos.

Nos ruminantes, a formação de calor nos diversos tecidos corporais dos ruminantes é variável, em que a temperatura intraruminal é mais alta do que a retal devido ao calor extra que é produzido pelos microrganismos no rúmen. Além disso, o estresse térmico diminui a produção animal, em que flutuações das taxas iônicas dependentes de temperatura têm importância prática para a indústria de produtos lácteos, influenciando nos processos de esterilização e pasteurização do leite. No caso dos que habitam locais quentes, temos uma menor secreção de tiroxina, maior número de glândulas sudoríparas na ele, menor ganho de peso e menor produção de leite, enquanto que nos que vivem em ambientes frios temos um aumento na assimilação de alimentos, aumento na secreção de tiroxina e aumento na combustão.

Dentre as vantagens em ser homeotérmicos, temos que eles podem sobreviver em uma ampla variedade de ambientes, permite que aves e mamíferos mantenham altas temperaturas quando a radiação solar não é suficiente, podem viver nos locais mais frios e sobra mais tempo para outras atividades. Como desvantagem, temos que estes precisam de mais alimento que os ectotérmicos.

Intermediários - classificação ainda dentro dos homeotérmicos

Animais que tem condições de manter a temperatura corporal quando as condições de temperatura ambiental são favoráveis, mas abandonam a homeotermia no calor e entram em estado de torpor (também chamado de estado de estivação, significa “sono de verão” em que o animal entra em estado de dormência).

Hibernadores - classificação ainda dentro dos homeotérmicos

Temperatura do animal cai até chegar próxima a do ambiente e mantém atividades metabólicas basais (mínimo necessário para que a célula se mantenha viva), podendo durar semanas ou meses (período de inverno). Ocorre queda de temperatura corporal por conta da queda da atividade metabólica, fluxo sanguíneo total fica reduzido e o débito cardíaco cai para uma taxa de cerca de 10% do normal. Antes de hibernar, esses animais acumulam muitas reservas energéticas e, mesmo sendo animais homeotérmicos, podem apresentar grandes variações de temperatura. Apresentam mecanismo protetor contra congelamento (quando a temperatura cai muito, o animal acorda e se reaquece rapidamente, hipotálamo ativa o SNAS), em que a maioria deles despertam periodicamente para fazer suas necessidades e para isso despendem muita energia (apresentam muita gordura marrom).

*Ursos são “falsos hibernadores”, pois permanecem de sangue quente durante seu sono de inverno.

*Camelos durante a noite dissipa o calor absorvido durante o dia, ajudando a proteger do frio do deserto.

Pecilotérmicos

Podem ser chamados de heterotérmicos ou poiquilotérmicos, em que sua temperatura corporal varia de acordo com a do ambiente, sendo eles os peixes, anfíbios e répteis. São conhecidos como ectotérmicos pois utilizam fontes de calor ambientais para obter o calor necessário à manutenção de suas funções metabólicas. Controlam essa variação principalmente por métodos comportamentais. Diferentemente dos endotérmicos, eles não precisam se alimentar todo dia, podem colonizar habitats nos quais os suprimentos energéticos são baixos e são mais adaptados à situações adversas como a falta de água, oxigênio e comida. Como desvantagens, não podem viver em ambientes com mudanças extremas de temperatura, as suas atividades de regulação térmica ocupam tempo de sua vida e algumas espécies não conseguem sobreviver a certos habitats por conta da impossibilidade de termorregulação. As trocas de calor ocorrem por evaporação, radiação, convecção e condução.

*Os crocodilianos durante a manhã ficam expostos ao sol, obtendo calor do ambiente por radiação e ficam com a boca aberta justamente para aumentar a superfície de contato com os raios solares e, ao entardecer, ficam na água pois a temperatura da mesma é maior que do ambiente.

*Os quelônios apresentam comportamento semelhante ao dos Crocodilianos.

*Alguns ectotérmicos vivem em ambientes congelados, como os peixes em ambientes polares (sangue com proteínas que impedem o congelamento), anfíbios anuros (algumas espécies podem permanecer congeladas por semanas e toleram períodos repetitivos de congelamento e degelo, isso porque suas células não congelam e mantém a atividade metabólica de forma anaeróbica) e répteis quelônios (suportam até 50% da água extracelular (da corrente sanguínea) congelada).

*Thamnophis elegans apresenta uma temperatura de atividade entre 28-32ºC e, na diferença desses números, sua atividade é muito reduzida.

*Agama savignyi com 18ºC corre com 1m/s e aos 34ºC, a 3m/s.

*Meroles anchietae realiza uma dança térmica em que levanta duas patas de cada vez para reduzir a absorção do calor da areia quente do deserto.

Referência:

• Aula da professora Marília Hidalgo na disciplina de Fisiologia Animal - Universidade de Taubaté