Seasonal changes in behavioural and thermoregulatory responses to hypoxia in the Eastern Chipmunk (Tamias striatus) /

Mammalian heterotherms, such as hibemators, are known to be more tolerant of low oxygen tensions than their homeothermic counterparts. It has been suggested that this relative hypoxia tolerance is related to their ability to deal with dramatic changes in body temperature during entry to and arousal from torpor. However, hibemators demonstrate dramatic seasonality in both daily heterothermy and overall torpor expression. It was of interest to test if seasonal comparisons of normothermic individuals within a single species with the capacity to hibernate produce changes in the response to hypoxia that would reflect a seasonal change in tolerance to low oxygen. In particular, the species studied, the Eastern chipmunk {Tamias striatus), is known to enter into torpor exclusively in the winter. To test for seasonal differences in the metabolic and thermoregulatory responses to hypoxia, flow-through respirometry was used to compare metabolic rate, minimum thermal conductance, body temperature, and a thermal gradient used to assess selected ambient temperature in response to hypoxia in both summer and winter acclimated animals. Although the animals periodically expressed torpor throughout the winter, no differences between season in resting metabolic rate, body temperature or minimum thermal conductance were observed in normoxia. The metabolic trials indicated that chipmunks are less responsive to hypoxia in the winter than they are in the summer. Although body temperature dropped in response to hypoxia in both seasons, the decrease was less in the winter, and there was no corresponding decrease in metabolic rate. Providing the animals with a choice of ambient temperatures in hypoxia resulted in a blunting of the drop in body temperature in both seasons, suggesting that the reported fall in body temperature set point in hypoxia is not fully manifested in the behavioural pathways responsible for thermoregulation in chipmunks. Instead, body temperature in hypoxia appears to be highly dependent on ambient temperature and oxygen concentration. The results of this study suggest that the season in which the responses to hypoxia are measured is important, especially in a heterotherm where seasonality can affect the degree to 1 which the animal is tolerant of hypoxia. Winter-acclimated chipmunks appear more capable of defending metabolic heat production in hypoxia, a response consistent with the increased thermogenic capacity observed in animals that must periodically enter and arouse from torpor during hibernation.

Aportes del Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) en la enseñanza de la Fisiología Animal en un programa de Zootecnia

En partant de quelques difficultés observées autour des aspects de la conceptualisation technoscientifique et de l’intégration de la de la théorie et la pratique dans l’apprentissage de la physiologie animale chez les étudiants du programme de Zootechnie de l’Université Nationale de Colombie, siège Medellín, cette recherche propose une stratégie didactique s’appuyant sur la méthode de l’Apprentissage Basé sur les Problèmes (ABP), appliquée spécifiquement aux sujets de thermorégulation et stress physiologique des animaux domestiques. Dans cette étude de cas on a travaillé avec un échantillon de huit étudiants à qui on a présenté dès la première session un problème didactique pour être résolu à travers le cours. Afin d’évaluer le processus on a réalisé trois enquêtes nommées Épreuves de Niveau de Formulation (NF) réalisées à différents moments de l’essai : l’une avant de commencer avec le sujet (NF 1), l’autre après la troisième classe théorique donnée et avant de faire la pratique sur le terrain (NF 2), et l’autre à la fin du processus (NF 3). Finalement on a réalisé des entretiens individuels avec chaque étudiant afin de connaître sa perception concernant la méthode. L’information obtenue a été soumise à une analyse qualitative et par des correspondances, par le biais du programme QDA Miner à travers de la révision et codification des textes provenants des enquêtes et de l’entretien individuel, complétés à leur tour par des observations sur le terrain, en analysant le changement conceptuel, la relation théorie-pratique et les correspondances entre les variables et les catégories établies. Parmi les principaux résultats obtenus on souligne le fait qu’après avoir appliqué l’ABP dans ce cours de Physiologie Animale le changement conceptuel a été favorisé et le problème formulé a servi comme connecteur entre la théorie et la pratique. En outre, on a observé la fusion des connaissances préalables avec les nouveaux acquis, l’apprentissage significatif, l’amélioration du niveau de formulation et l’augmentation de la scientificité des définitions; également il a mené à la solution viii de problèmes et à surmonter les obstacles épistémologiques comme la pluridisciplinarité et la non-linéarité. Il reste comme recommandation celle d’évaluer cette méthode dans d’autres sujets de la Physiologie Animale, dans d’autres sciences, dans des échantillons d’une taille majeure, ainsi comme approcher le sujet de l’évaluation appliquée directement à cette méthode.

Anisotropic adaptive resolution of boundary layers for heat conduction problems

We deal with the numerical solution of heat conduction problems featuring steep gradients. In order to solve the associated partial differential equation a finite volume technique is used and unstructured grids are employed. A discrete maximum principle for triangulations of a Delaunay type is developed. To capture thin boundary layers incorporating steep gradients an anisotropic mesh adaptation technique is implemented. Computational tests are performed for an academic problem where the exact solution is known as well as for a real world problem of a computer simulation of the thermoregulation of premature infants.

Efectos fisiológicos de la termorregulación en trabajadores expuestos a altas temperaturas en una Siderúrgica en Colombia.

La exposición a altas temperaturas en ambientes laborales conlleva a cambios fisiológicos que se manifiestan como mecanismos de compensación a la alteración del equilibrio homeostático corporal. El propósito del presente estudio fue determinar los cambios y el comportamiento de variables fisiológicas a través de frecuencia cardiaca, densidad urinaria, temperatura corporal y tasa de sudoración, en dos escenarios con condiciones térmicas ambientales diferentes definidas por la exposición (grupo expuesto y no expuesto). Adicional, en dos áreas de trabajo diferentes correspondientes al proceso de fundición del acero, una de ellas, Horno electrico donde se hace la fusión de la chatarra y demás materias primas, obteniendo así el acero liquido, el cual se vuelca en el Horno Cuchara y en este, libre ya de escoria se realiza el afino y ajuste definitivo de la composición química del acero. Objetivos: Identificar la relación de las respuestas fisiológicas a carga física y térmica, comparar las respuestas funcionales registradas en el grupo expuestos y no expuestos y contribuir a la introducción de nuevos indicadores para evaluar carga e intensidad de trabajo con fines de normalización ergonómica. Método: Investigación experimental en una muestra de 30 trabajadores evaluados en dos condiciones ambientales diferentes. La temperatura oral se registró al inicio de la jornada y con intervalos de toma de 3 horas. La frecuencia cardiaca (HR) se registró durante las 8 horas de trabajo continuas con pulsometría. Igualmente, se estimó la sudoración por pérdida de masa corporal entre el inicio y el final de la jornada laboral teniendo en cuenta ingestas y perdidas. El procesamiento estadístico se realizó con el programa SPSS v. 20.0, calculándose medidas de tendencia central y dispersión, prueba de wilconxon para las variables dependientes y correlación para identificar asociaciones. Para todos los cálculos se asumió p <0,05. Resultados: No se observaron diferencias significativas frente a la variación de la frecuencia cardiaca (media y máxima), la tasa de sudoración y la densidad urinaria. A pesar de que no hubo diferencias significativas en la variación de la temperatura corporal en horno cuchara, si se observó una diferencia significativa en el horno eléctrico Conclusión: Aunque no se encontraron diferencias estadísticamente significativas en la mayoría de las variables, es un hecho que la exposición a temperaturas elevadas extremas tiene un impacto en el comportamiento fisiológico del organismo. Futuros estudios deben considerar la posibilidad de estandarizar protocolos que permitan la exposición térmica basada en el perfil particular de cada trabajador.

Proporción de pacientes que presentan hipotermia peri operatoria durante un reemplazo articular de cadera, rodilla u hombro

Introducción: La hipotermia perioperatoria se ha documentado como factor de riesgo para el aumento de la morbimortalidad de los pacientes aumentando morbilidad miocárdica, riesgo de infección, pérdidas sanguíneas y tiempo de hospitalización. La aplicación de anestésicos toma relevancia ya que causa la pérdida de control central de la temperatura. Nuestro objetivo con este estudio fue describir la proporción de casos de hipotermia en la población sometida a un reemplazo articular durante un periodo de cuatro meses. Materiales y métodos: Se realizó un estudio de cohorte prospectivo. La población a estudio fueron los pacientes que fueron sometidos a un reemplazo total de cadera, rodilla u hombro. Se registró la temperatura central en el momento previo a la inducción anestésica, 30, 60 y 90 minutos después, al finalizar el procedimiento y al ingresar a recuperación. Se reportó el porcentaje de pacientes con hipotermia en cada tiempo. Resultados: Se analizaron en total 88 pacientes, el 55,7% fue llevado a cirugía de cadera, 39,7% de rodilla y 4,5% de hombro. El tipo de anestesia más utilizado fue general y la duración promedio de anestesia fue 164 minutos. La medición de la temperatura central se realizó en nasofaringe, esófago o tímpano. La proporción de pacientes que presentaron hipotermia en la inducción fue 21,6%, a 30 minutos 83%, a 60 minutos 73,9%, a 90 minutos 68,2%, al finalizar 59,1% y en recuperación 58%. Se realizó una prueba Chi cuadrado comparando las proporciones entre la inducción y los cinco periodos posteriores, se encontró que la proporción de pacientes con hipotermia en los cinco tiempos posteriores tuvo una diferencia estadísticamente significativa (p=0,00) comparada con la proporción de pacientes con hipotermia durante la inducción. Conclusión: En los pacientes sometidos a un reemplazo articular la hipotermia fue una condición prevalente posterior a la aplicación de los anestésicos sistémicos. Los dispositivos de calentamiento intraoperatorio usados actualmente son insuficientes para evitar la hipotermia, lo que indica concordancia con la literatura en cuanto a las recomendaciones de calentamiento perioperatorio, con énfasis en el precalentamiento, para prevenir la caída significativa de la temperatura y la morbimortalidad asociada.

Effect of acute administration of recombinant human leptin during the neonatal period on body temperature and endocrine profile of the piglet

Background: Leptin is produced predominantly by white adipocytes; in adults it regulates appetite and energy expenditure but its role in the neonate remains to be fully established. Objectives: To examine the effects of acute administration of recombinant human leptin on the endocrine profile and thermoregulation of neonatal pigs. Methods: 24 pairs of siblings (n = 48) were administered with either a single dose (4 mu g ml(-1) kg(-1) body weight) of leptin (L: n = 24) or a placebo (P: n = 24) on day 6 of neonatal life. Rectal temperature was recorded, and tissue samples were taken at 1 (n = 12), 2 (n = 12), 4 (n = 12) or 6 (n = 12) hours post-administration. Plasma concentrations of hormones and metabolites were determined in conjunction with messenger RNA (mRNA) for leptin and uncoupling protein-2. Results: Plasma leptin increased following leptin administration, and differences in concentrations of insulin, thyroxine and non-esterified fatty acids were observed between the two groups. Initially, rectal temperature decreased in L pigs but returned to start values by 1.5 h. This decline in rectal temperature was delayed in placebo animals, resulting in differences between treatments at 1.5 and 2 h. Conclusions: Acute leptin administration alters the endocrine profile of pigs and influences the thermoregulatory ability of the neonate. Copyright (C) 2007 S. Karger AG, Basel.

The comparative field body temperature among Liolaemus lizards: Testing the static and the labile hypotheses

Two competing hypotheses have been suggested to explain thermal sensitivity of lizards to environmental conditions. These are the static and the labile hypotheses. The static hypothesis posits that thermal physiology is evolutionary conservative and consequently relatively insensitive to directional selection. Contrarily, the labile hypothesis states that thermal physiology does respond readily to directional selection in some lizard taxa. In this paper, we tested both hypotheses among species of Liolaemus lizards. The genus Liolaemus is diverse with about 200 species, being broadly distributed from central Peru to Tierra del Fuego at the southern end of South America. Data of field body temperature (T(b)) from Liolaemus species were collected from the literature. Based on the distributional range of the species we also collected data of mean annual ambient temperatures. We observed that both the traditional analysis and the phylogenetic approach indicate that in the genus Liolaemus T(b) of species varies in a manner that is consistent with ecological gradient of ambient temperature. The data suggest that the thermal physiology of Liolaemus lizards is evolutionarily flexible, and that this plasticity has been partially responsible for the colonization of a wide array of thermal environments. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Respiratory heat loss in the sheep: a comprehensive model

A model is presented for the respiratory heat loss in sheep, considering both the sensible heat lost by convection (C-R) and the latent heat eliminated by evaporation (E-R). A practical method is described for the estimation of the tidal volume as a function of the respiratory rate. Equations for C-R and E-R are developed and the relative importance of both heat transfer mechanisms is discussed. At air temperatures up to 30 degreesC sheep have the least respiratory heat loss at air vapour pressures above 1.6 kPa. At an ambient temperature of 40 degreesC respiratory loss of sensible heat can be nil; for higher temperatures the transfer by convection is negative and thus heat is gained. Convection is a mechanism of minor importance for the respiratory heat transfer in sheep at environmental temperatures above 30 degreesC. These observations show the importance of respiratory latent heat loss for thermoregulation of sheep in hot climates.

Role of Locus coeruleus noradrenergic neurons in cardiorespiratory and thermal control during hypoxia

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Role of preoptic opioid receptors in the body temperature reduction during hypoxia

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cold-induced enhancement of avian uncoupling protein expression, heat production, and triiodothyronine concentrations in broiler chicks

The relationships among avian uncoupling protein (avUCP) mRNA expression, heat production, and thyroid hormone metabolism were investigated in 7-14-day-old broiler chicks (Gallus gallus) exposed to a low temperature (cold-exposed chicks, CE) or a thermoneutral temperature (TN). After 7 days of exposure, CE chicks exhibited higher heat production (+83%, P < 0.01), avUCP mRNA expression (+20%, P < 0.01), and circulating triiodothyronine (T-3) levels (+104%, P = 0.07) for non-statistically different body weights and feed intake between 3 and 7 days of exposure as compared to TN chicks. Plasma thyroxine (T-4) concentration was clearly decreased in CE chicks (-33%, P = 0.06). The lower hepatic inner-ring deiodination activity (-47%) and the higher renal outer-ring deiodination activity (+75%) measured in CE compared to TN chicks could partly account for their higher plasma T3 concentrations. This study describes for the first time the induction of avUCP mRNA expression by low temperature in chickens, as it has been previously shown in ducklings, and supports the possible involvement of avUCP in avian thermogenesis. (C) 2003 Elsevier B.V. (USA). All rights reserved.

Latent heat loss of Holstein cows in a tropical environment: a prediction model

Nove vacas Holandesas lactantes com 526 ± 5 kg de peso corporal (cinco predominantemente pretas e quatro predominantemente brancas), criadas em região tropical e manejadas em pastagens, foram observadas com os objetivos de determinar simultaneamente as taxas de evaporação cutânea e respiratória em ambiente tropical e desenvolver modelos de predição. Para a medição da perda de calor latente pela superfície corporal, utilizou-se uma cápsula ventilada e, para a perda por respiração, utilizou-se uma máscara facial. Os resultados mostraram que as vacas que tinham maior peso corporal (classe 2 e 3) apresentaram maiores taxas evaporativas. Quando a temperatura do ar aumentou de 10 para 36ºC e a umidade relativa do ar caiu de 90 para 30%, a eliminação de calor por evaporação respiratória aumentou de aproximadamente 5 para 57 W m-2 e a evaporação na superfície corporal passou de 30 para 350 W m-2. Esses resultados confirmam que a eliminação de calor latente é o principal mecanismo de perda de energia térmica sob altas temperaturas (>30ºC); a evaporação cutânea é a maior via e corresponde a aproximadamente 85% da perda total de calor, enquanto o restante é eliminado pelo sistema respiratório. O modelo para predizer o fluxo de perda de calor latente baseado em variáveis fisiológicas e ambientais pode ser utilizado para estimar a contribuição da evaporação na termorregulação, enquanto o modelo baseado somente na temperatura do ar deve ser usado apenas para a simples caracterização do processo evaporativo.

Latent heat loss of dairy cows in an equatorial semi-arid environment

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise de algumas variáveis fisiológicas para avaliação do grau de adaptação de ovinos submetidos ao estresse por calor

Investigaram-se a temperatura retal, a freqüência respiratória e a taxa de evaporação total de ovinos Corriedale sob três temperaturas ambientes, visando uma melhor compreensão dos mecanismos de termorregulação desses animais. Inicialmente, 21 animais adultos foram alojados em câmara climática à temperatura de 45ºC, e pressão parcial de vapor (PV) variável, registrando-se a freqüência respiratória (FR) e a temperatura retal (TR). Baseando-se na FR e TR, foram selecionados 10 animais, cinco com os valores mais baixos, assumindo-os como mais adaptados ao calor (grupo 1) e cinco com valores mais altos, assumindo-os como menos adaptados (grupo 2). Os animais selecionados foram mantidos em câmara climática, onde mediram-se novamente TR, FR e taxa de evaporacão total (TET), sob 20, 30 e 40ºC de temperatura do ar e PV variável. Não houve diferença estatística entre os grupos classificados, para todas as variáveis medidas. Concluiu-se que a utilização das variáveis fisiológicas TR e FR como parâmetros únicos para a seleção destes animais não é suficiente para avaliar o grau de adaptação a temperaturas elevadas.

Variação anual de hormônios tireoideanos e características termorreguladoras de vacas leiteiras em ambiente quente

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)