1
Taxa
metabólic
a
Tempo (requer dias)
Diminuição datemperatura ambiental
t
Queda aguda da taxa metabólica associada à diminuição da temperatura Processo de aclimatação Aclimatação completa
3
Taxa de
reação
100
80
60
40
20
0
Taxa de
Reação
(min)
Temperatura (C°)
-20
0
20
40
60
80
100
5
100
80
60
40
20
0
Taxa de
Reação
(min)
Temperatura (C°)
-20
0
20
40
60
80
100
100
80
60
40
20
0
Taxa de
Reação
(min)
Temperatura (C°)
-20
0
20
40
60
80
100
7
100
80
60
40
20
0
Taxa de
Reação
(min)
Temperatura (C°)
-10
0
10
20
30
40
50
9
Enzimas: Concentração da enzima Concentrção do substrato Eficiência Catalítica
Ambiente eletroquímico: pH, [ Íons ] Allozimas e isozimas
Membranas: Grau de saturação Fosfolipídeo principal
Comprimento das cadeias
TERMOGÊNESE EM ENDOTERMOS
• Atividade metabólica basal das células, principalmente
canais iônicos dependentes de ATPases e canais de cálcio do retículo sarcoplásmico.
• Contrações musculares voluntárias e involuntárias
(Termogênese com tremor, dependente da actomiosina ATPase)
• Tecidos especializados
Gordura marrom (mamíferos)
11
Gordura marrom
•A gordura (triglicerídeos) a é armazenada em gotas pequenas
(aumenta área de superfície) nos adopósitos
•O tecido está altamente irrigado por vasos sanguíneos
•Os adipósitos têm alta densidade de mitocôndrias com cristas
desenvolvidas
•As mitocôndrias têm um canal iónico especializado na geração de
13 2 ATP Total: 38 ATP 1 mol de glicose = 2870 kJ 38 mol de ATP= 1900 kJ Calor= 970 kJ (Equivalente a 231 Kcal) PRODUÇÃO DE CALOR METABÓLICO
Glicólise Piruvato 2 ATP CO2 Ciclo Krebs NADH2 FADH2 34 ATP ATP sintase H+ ADP + Pi Cadeia de elétrons Calor O2 H20
Sistema de transporte via carboxilas [ - COOH] dos ácidos graxos?
PRODUÇÃO DE CALOR METABÓLICO NA GORDURA MARROM Ciclo Krebs NADH2 FADH2 Termogenina Cadeia de elétrons Calor ATP sintase H+
15 Fosforila e ativa uma
T. A.
Marrom
Proteína regulatória Noradrenalina Adopósitos Sistema simpático Lipase Triglicerídeos Proteína-quinase Genes específicos Proteínas desacopladoras Utiliza como neuro-transmissor É r e g u l a d o v i a ativa Ativa a transcripção de Cuja transcripção resulta na síntese de via reações fosforilativas ativa Possui Contêm Possuem uma digere São o subtrato energético para a ação dasResponsáveis pela produção de
Medula
adrenal
Atua sobreCalor
17
32°C
19 23.0 7.5 5.0 37.0 35.0 14.0 8.0 0.0
36 38 40
23
•Tamanho corporal
:•Relação área-volume •Calor específico
Temperatura corporal (°C) Esquilo Camelo Humano TEMPERATURA CORPORAL DE ANIMAIS NO DESERTO
25 From B. Heinrich (The thermal warriors)
0
2
4
35
40
30
25
Tempo (min)
Temperatura Corpo
(C°)
Repouso
Aquecimento
Vôo
Tórax
Abdome
27
Hipotermia e depressão
metabólica
•Hipotermia
: Estado fisiológico dos endotermos no qual a
temperatura corporea é reduzida com respeito à temperatura típica.
•Torpor
: Hipotermia de curta duração (< 24h) seguida de um
despertar natural, acompanhada de depressão metabólica e falta de
respostas motoras, associada geralmente a ciclos circadianos.
•Hibernação
: Inativididade de inverno geralmente induzida por
baixas temperaturas. Estritamente, inatividade invernal
acompanhada de depressão metabólica intensa e diminuição da
temperatura corpórea (<30°C) em endotermos.
•Dormência
: Inatividade associada à diminuição da temperatura
ambiental. Estritamente, estado hipometabólico característico de
muitos ectotermos durante o inverno, associado à diminuição da
temperatura corporal.
29 Geiser, 1998
Temperatura corpórea (°C) Aves 40 35 30 25 20 15 10 5 Normal Torpor
Temperatura normal e de torpor em alguns endotermos
31
Ciclo de Torpor em Endotermos
• Entrada
Supressão do aumento da taxa metabólica a temperaturas baixas Diminuição da temperatura corpórea até novo patamar (Taxa
depende de TC e Condutância)
Torpor
Manutenção da temperatura corpórea no novo patamar (-2.9 --> 29°C)
• Despertar
Aumento da produção de adrenalina e/ou estimulação nervosa
Aumento de atividade metabólica da gordura marrom (em mamíferos) Aquecimento dos tecidos, principalmente do coração
Contrações musculares e tremores Normotermia em todo o corpo
2 4 6 8 10 12 14 16 18
40
35
30
25
20
6
5
4
3
2
1
Temperatura corpórea
(°C)
Tempo (Hora)
Taxa
metabólica
(mlO
2/g.
h
)
Taxa metabólica e temperatura
corpórea durante o torpor
33
Esquilo terrestre (Verão)
35 Taxa metabólica (%TMB) 120 100 60 80 20 40 0 Temperatura (°C) 40 30 20 10 0 0 12 SEMANAS 0 12 Horas Horas TC = 8°C
37 0 °C 1 2 3 4 Temperatura (°C) Dias 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20
Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai
Temperatura
(°C)
Os tecidos devem ses funcionais ao longo de um
amplo intervalo de temperaturas !
Temperatura do hipotâlamo
Produção
de calor
para termorregulacão
Calor metabólic
o
(Watts/kg)
Temperatura
(°C)
Tempo (horas)
39
A taxa metabólica e a taxa de batimento cardíaco diminuem
Hibernação (2 %)
Sono (54 %)
Repouso (100 %)
Alerta (252 %)
Atividade (567 %)
Atividade máxima (741 %)
41
272
112
Webb & Milsom (Respir Physiol 98:137-152 (1995))
Tempo
Taxa de
ventilação
Ventilação total
Volume residual
3.4
2.0
1.8
ml / min
Vent / min
ml / Vent
2.4
hear t brow n fa t diap hrag m liver gutspleen pelv is head hind limb skin 2.0 1.0 0.1 0.2
37 C
o5 C
o ( m l / gm t iss ue / m in )from Bullard and Funkhouser
Uma perfusão, menor mais adequada, é mantida e diminui
os potenciais efeitos de hipóxia ou hipercapnia
43
O mecanismo de indução e controle do despertar é desconhecido
metabolic rate
brain temp.
O despertar envolve intensa termogênese por
tremor, mas a termogênese sem tremor é
45
Fisiologia da Hibernação 1
Sistema Nervoso Central
•Supressão do sono REM acompanhando a dimimuição da temperatura corporal •Ausência de potenciais de ação no cérebro com temperaturas menores a 15°C •Diminuição em 98-99% da taxa metabólica cerebral. Mesmo na ausência de potenciais de ação: ritmos, ajustes posturais, controle da temperatura, etc. •Modificação do termostato hipotalâmico
Sistema cardiovascular
•Diminuição do batimento cardíaco (ex. 300 -> 3 b/m).
•Respiração episódica (ex. 5-10 mov. Vent. seguidos de perídos de apnea (minutos até > 1h).
•Diminuição da pressão arterial (10-20% dos valores de fluxo se sangue no cérebro durante eutermia). Possível graças à reduzida taxa de metabolismo.
Sistema imune
Retenção de leucócitos (10% dos valores normais).
Fisiologia da Hibernação 2
•Diminuição regulada da taxa metabólica. Fosforilação de enzimas (inativação) relacionadas com metabolismo de carboidratos e diminuição de ativadores alostéricos.
•Diminuição da temperatura corporal. Em algumas espécies, superresfriamento (TC até -2.9°C).
•Inibição de bombas iônicas, diminuição da concentração de K+ nas mitocondrias e resultante redução da entrada de substratos energéticos e a taxa de metabolismo. •Regulação genética diferencial. Algumas proteínas são encontradas só em
mamíferos hibernando, embora a relevância funcional das mesmas seja ainda desconhecida.
•Aumento da concentração de proteínas desacopladoras (UCP 2 -tecido adiposo branco- e UCP 3 -músculo esquelético-)
