Termoregulacja

Termoregulacja

oraz

oraz

wykorzystanie

wykorzystanie

ciepła i zimna w

ciepła i zimna w

fizjoterapii.

fizjoterapii.

Ciepłem

nazywa się energię bezładnego ruchu

cząsteczek oraz energię wzajemnego oddziaływania
atomów i cząsteczek. Z punktu widzenia kinetycznej teorii
materii ciepło utożsamia się z energią kinetyczną
cząsteczek lub atomów oraz energią potencjalną ich
wzajemnego oddziaływania, czyli energię stanu skupienia.

Jednostką tej energii jest kaloria (cal), która określa ilość
energii potrzebnej do ogrzania 1 cm3 wody o 1°C, ściślej
mówiąc od temperatury 14,5 do 15,5°C.

Energia bezładnego ruchu atomów i cząsteczek określa
temperaturę ciała. Temperaturę można oceniać na
podstawie objawów intensywności ruchu cząsteczkowego,
np. zmianę objętości ciał ciekłych lub gazowych, zmianą
oporu elektrycznego przewodnika lub powstaniem siły
elektromotorycznej między ogrzanym i nieogrzanym
spojeniem dwóch różnych metali. Wymienione sposoby
oceny temperatury są wykorzystywane w powszechnie
stosowanych termometrach.

Temperaturę mierzy się w stopniach.
Używanymi skalami temperatury są skale:
Kelvina i Celsjusza. Temperaturę w skali Kelvina
liczy się od tzw. zera bezwzględnego, t = —
273,16°C, w której to temperaturze nie
występuje żaden ruch atomów czy cząsteczek
danego ciała. Stąd:

TK = t°C +273,16

Podstawowymi wartościami, służącymi do
określenia punktu początkowego skali
temperatury Celsjusza oraz jednostki
temperatury w tej skali — stopnia — są
temperatury przemiany stanu skupienia wody,
a mianowicie: temperatura topnienia lodu i
wrzenia wody.

Termoregulacja - szereg procesów i zachowań
behawioralnych organizmów mających na celu
utrzymanie względnie stałej temperatury ciała.
Jest to ważne dla utrzymania homeostazy
organizmu.

Zgodnie z prawem Van`t Hoffa enzymy działają
skuteczniej przy wyższej temperaturze. Wyższa
aktywność enzymów skutkuje podwyższonym
tempem metabolizmu, który jest od nich
całkowicie zależny. Górna granica wzrostu
aktywności enzymów wynosi około 40 °C - przy
tym progu rozpoczyna się denaturacja białek
(enzymy w znakomitej większości są białkami).
Dlatego organizmy dążą do utrzymywania
temperatury nieco poniżej 39 °C.

Ryc. I. Część korowa i rdzenna (zakropkowana)
organizmu ludzkiego w temperaturze 20st.C. Na
rycinie przedstawiono izotermy, czyli linie
ograniczające powierzchnie o takiej samej
temperaturze (wg Aschoffaza Straburzyńskim).

Utrzymanie prawidłowej temperatury ciała wymaga

nieustannej wymiany ciepła z otoczeniem. Jeśli człowiek

przebywa w niskiej temperaturze, gdy jego własne

(endogenne) ciepło nie wystarczy do zapewnienia mu

odpowiedniej temperatury ciała, to trzeba go

dogrzewać, doprowadzając ciepło z zewnątrz.

Jednocześnie należy zmniejszać utratę ciepła

endogennego, stosując odpowiednią izolację, np.

odzieży. Jeśli natomiast człowiek przebywa w gorącym

otoczeniu, to ciepło egzogenne wnika do organizmu,

dodaje się do ciepła endogennego, co grozi

przegrzaniem. W takiej sytuacji zachodzi potrzeba

ochrony pracującego przed naporem ciepła z zewnątrz.

Wiadomo jednak, że organizm człowieka posiada pewne

autonomie, jeśli chodzi o przetrwanie niekorzystnych

warunków termicznych. Inaczej mówiąc, jest on

wyposażony w fizjologiczne urządzenia

termoregulacyjne, dzięki którym może przez pewien

czas bronić się skutecznie przed nadmiarem albo

niedoborem ciepła. Dzieje się tak za sprawą tzw.

ośrodka termoregulacji,

Ośrodek termoregulacyjny jest zlokalizowany w niewielkiej części
mózgowia zwanej podwzgórzem. Jest to ośrodek dwuczęściowy. Przednią
cześć stanowi ośrodek eliminacji ciepła regulujący jego utratę a w tylnej,
ośrodek zachowania ciepła, który odpowiedzialny jest za zatrzymywanie
ciepła w organizmie i stymulacje jego wytwarzania. Oba ośrodki są ze
sobą połączone drogami po obu bocznych stronach podwzgórza.
Uszkodzenie tylnej części podwzgórza znosi reakcje termoregulacyjne
chroniące przed oziębianiem (skurcz naczyń krwionośnych skóry,
podwyższenie tempa przemiany materii), nie wpływając na mechanizmy
usuwana ciepła z organizmu w gorącym środowisku. Tylna cześć
podwzgórza bierze udział w przetwarzaniu informacji termicznych
płynących z receptorów obwodowych. Rdzeń kręgowy również zawiera
elementy termowrażliwe, które są umieszczone na ścianach rdzenia.
Jednak ich liczebność jest mniejsza i wynosi tylko 25-50% tego, co w
podwzgórzu. Stwierdzono, że oziębienie tego odcinka rdzenia kręgowego
wywołuje drżenie mięśni w przeciągu kilku sekund. Intensywność reakcji
na bodziec zależy nie tylko od niego, ale także od temperatury
podwzgórza i skóry.

Ośrodek ten składa się z komórek nerwowych, tworzących
serwomechanizm, który na zasadzie sprzężenia zwrotnego przeciwdziała
zmianom mogącym spowodować wzrost lub spadek temperatury ciała
poza dopuszczalny zakres. Podstawową wielkością regulowaną i
regulującą jest temperatura wnętrza ciała. Regulacja może odbywać się
na różnym poziomie. W spoczynku jest to temperatura około 37 °C,
podczas intensywnej pracy i ćwiczeń sportowych poziom może wzrosnąć
do 39 C, a podczas gorączki utrzymywać się powyżej 40 °C.

Informacje o temperaturze ciała docierają do ośrodka termoregulacji dwoma

rodzajami kanałów. Jeden to kanał nerwowy. Zaczyna się od termoreceptorów

umiejscowionych w skórze i śluzówkach, które w zależności od temperatury

otaczającej tkanki, wysyłają po nerwach zakodowane w postaci impulsów

nerwowych, odpowiedni informacji do ośrodka.
Drugi kanał to strumień krwi, która przepływając przez tkanki może się dogrzać

lub ochłodzić, i która wyrównując różnice temperatur podobnie jak woda w

centralnym ogrzewaniu, jednocześnie informuje ośrodek o tych różnicach.

Regulacja chemiczna.
Na podstawie otrzymanych informacji ośrodek, równie w postaci impulsów

nerwowych, wysyła rozkazy do termoregulacyjnych narządów wykonawczych. W

sytuacji, gdy organizmowi grozi oziębienie, naczynia skóry silnie się skurcz, w

następstwie czego przepływ krwi znacznie się zmniejsza. Krew, przepływając wolno

przez skórę ulega znacznemu odtlenowaniu, hemoglobina staje się błękitnawa,

a skóra sinieje. Temperatura skóry obniża się , co zmniejsza oddawanie przez

nią ciepła. Kurczą się mięśnie przywłośne. Powoduje to chropowatość skóry („gęsia

skórka”) oraz jeżenie się włosów na skórze. Palisada z włosów zwalnia przyskórny

prąd konwekcyjny. Jednocześnie wzrasta wyzwalanie ciepła endogennego,

szczególnie w mięśniach szkieletowych. Występuje w nich zjawisko zwane

dreszczami, polegające na asynchronicznych skurczach włókien mięśniowych.

Regulacja fizyczna
Jeżeli w otoczeniu panuje wysoka temperatura, albo działają tam źródła

intensywnego promieniowania cieplnego, naczynia skóry rozszerzaj się i przepływ

krwi przez nie wzrasta. Zwiększona zawartość wody w skórze zwiększa jej

przewodnictwo cieplne, jednocześnie zapewniając korzystne warunki do procesu

pocenia. Rozpoczyna się wydzielanie potu, który parując ze skóry odbiera jej ciepło

niezbędne do przekształcenia się w parę wodną .

Krańcowe temperatury ciała, przy jakich człowiek może utrzymać się przy życiu,

to: 43 oC - górna i 25 oC - dolna.

W fizycznej regulacji temperatury organizmu odgrywają
rolę następujące czynniki:

1. Stosunek powierzchni ciała do jego objętości. Traktując ciało ludzkie jako bryłę
geometryczną, staje się oczywiste, że im bardziej będzie ona zbliżona do kuli,
tym mniejsza będzie jej powierzchnia w stosunku do objętości. Tak więc ludzie o
korpulentnej budowie ciała mają gorsze warunki oddawania ciepła otoczeniu, ze
względu na ograniczoną w porównaniu z objętością ciała jego powierzchnię,
która wypromieniowuje ciepło i na której zachodzi parowanie wody zawartej w
pocie.
2. Istnienie warstwy powietrza pomiędzy powierzchnią ciała a odzieżą,
spełniającej ważną rolę izolującą, zależną od jej grubości.
3. Izolujący wpływ skóry i tkanki tłuszczowej, zależny od ich grubości.
4. Stopień unaczynienia skóry, który wpływa na wymianę ciepła z otoczeniem.
Wymianę ciepła przyspiesza zwiększony przepływ krwi przez naczynia
krwionośne skóry, zamknięcie połączeń żylno-tętniczych oraz rozszerzenie
naczyń włosowatych.
5. Wartość przewodnictwa cieplnego otoczenia, która jest mała w przypadku
powietrza, a duża w przypadku wody.
6. Warunki fizyczne do parowania wody zawartej w pocie. W wypadku, gdy
powietrze otaczające jest suche, istnieją dobre warunki parowania. Przeciwnie,
jeżeli otaczające powietrze jest nasycone parą wodną, parowanie może być
utrudnione, a nawet niemożliwe.

7. Ruch powietrza, który ułatwia oddawanie ciepła drogą przenoszenia. W
temperaturze otoczenia od 18 do 22°C organizm oddaje ciepło drogą
przenoszenia i promieniowania. W tej temperaturze ustrój oddaje 70 - 80%
ciepła drogą promieniowania, ok. 20% zostaje zużyte na zmianę wody zawartej
w pocie w parę wodną, a ok. 4% na ogrzanie przyjmowanej wody i pożywienia.

Cały system regulacyjny oparty jest na licznych sprzężeniach zwrotnych
między układami ustroju i zapewnia stałość temperatury jego części
rdzennej. Zasady działania systemu regulacji cieplnej ustroju przedstawiono
schematycznie na rycinie 2.

Utrzymywanie temperatury

Do wewnętrznych mechanizmów utrzymywania temperatury należą:

Odpowiedzialne za wydzielanie ciepła w organizmie:

wątroba jest jednym z głównych narządów ogrzewających krew.
drżenie mięśniowe - czyli szybkie skurcze powodują wzrost temperatury.
cykle jałowe (czyli cykle w których z gradientu elektronów w

mitochondrium nie tworzy się ATP tylko ciepło) powodują wzrost

temperatury. Cykle jałowe są charakterystyczne dla brunatnej tkanki

tłuszczowej.
Działania hormonalne, takie jak zwiększenie lub spadek aktywności

tarczycy więc i wydzielania hormonu tyroksyny

Odpowiedzialne za wymianę ciepła z otoczeniem, ograniczające ucieczkę

ciepła z organizmu:
wymienniki przeciwprądowe w przepływie krwi w kończynach, powietrza

w nozdrzach.
termiczne bariery izolacyjne takie jak: tkanka tłuszczowa, sierść, pióra.

Odpowiedzialne za oddawanie ciepła do otoczenia:

Ułatwienie przepływu ciepła do powierzchniowych warstw organizmu

np. kurczenie lub rozkurczanie naczyń krwionośnych skóry. W przypadku

kiedy organizm dąży do zachowania ciepła, naczynia krwionośne kurczą

się i krew nie może tracić ciepła poprzez kontakt z chłodniejszym

powietrzem.
zwiększenie odbioru ciepła poprzez parowanie - pocenie i ziajanie.

Sposoby wymiany ciepła z
otoczeniem

Przewodzenie ciepła polega na wyrównaniu energii kinetycznej
cząstek w wyniku ich bezpośredniego zderzenia. Ten mechanizm
wymiany cieplnej jest najbardziej charakterystyczny dla ciał stałych.
Przewodnictwo cieplne różnych substancji może zmieniać się w dość
szerokich granicach. Tkanki ludzkie wykazują również znaczne
zróżnicowanie w zdolności przewodzenia ciepła. Wartość
współczynnika przewodnictwa cieplnego tkanek zależy w dużej
mierze od ich ukrwienia. Zarówno skóra, jak i znajdująca się pod nią
tkanka tłuszczowa stanowią dobrą warstwę izolacyjną, utrudniającą
oddawanie ciepła otoczeniu drogą przewodzenia. Rolę izolującą
spełniają u zwierząt dodatkowo sierść i pióra. U człowieka ważną
rolę izolującą spełnia odzież, a mówiąc ściślej odzież wraz z warstwą
powietrza zawartą między skórą a odzieżą, ponieważ w warstwie tej
odbywa się wymiana ciepła między ustrojem a otoczeniem.

Przenoszenie (konwekcja)

Dla gazów i cieczy charakterystyczny jest mechanizm wymiany ciepła przez
przenoszenie czyli konwekcję. Polega on na ruchu części środowiska gazowego lub
ciekłego o różnych temperaturach, powstałym w wyniku zmniejszenia gęstości części
środowiska o wyższej temperaturze, które jako lżejsze unosi się ku górze. Pamiętać
należy, że ruch części środowiska przyspiesza tylko wymianę ciepła, która w tym
przypadku odbywa się w istocie również drogą przewodzenia.

Promieniowanie
Zgodnie z prawem Stefana-Boltzmanna każde ciało o temperaturze wyższej od zera
bezwzględnego jest źródłem promieniowania elektromagnetycznego, którego ilość jest
wprost proporcjonalna do czwartej potęgi jego temperatury w skali Kelvina. Długość fali
promieniowania emitowanego przez ogrzane ciało jest — zgodnie z prawem Viena —
odwrotnie proporcjonalna do jego temperatury bezwzględnej. Źródłem promieniowania
cieplnego jest ruch molekularny cząstek. Jeśli promieniowanie osiągnie jakiś
nieprzenikalny dla niego ośrodek, to zostaje ono częściowo lub całkowicie pochłonięte i
powoduje wzmożenie ruchu molekularnego tego ośrodka. Tak więc energia ruchu
molekularnego zostaje zamieniona na energię promieniowania elektromagnetycznego,
a ta z kolei w energię ruchu molekularnego. Intensywność wymiany ciepła drogą
promieniowania między dwoma ciałami o różnych temperaturach zależy od ich
temperatury bezwzględnej, rodzaju, wielkości i położenia. 

Schemat termoregulacji

Układ termoregulacji jak każdy odruch składa się z drogi aferentnej i

efernetnej w którym można wyszczególnić trzy podstawowe elementy:

Termoreceptory obwodowe
Występują w skórze a ich całkowita ilość szacowana jest na 2 mln. Dzielą się

na receptory ciepła i ziemna, a podział jest utworzony tylko pod względem

kryterium czynnościowego. Dośrodkowe włókna nerwowe reagują na zmianą

częstotliwość wyładowań w określonym zakresie temperatury. Oba typy

receptorów reagują na zmiany temperatury przejściowym gwałtownym

zwiększeniem wyładowań a potem stabilizują się na odpowiednim poziomie

charakterystycznym dla temperatur dla receptorów zimna w przedziale 15-

34oC a dla receptorów ciepła 38-43oC. Termoreceptorów wrażliwych na zimno

jest więcej niż wrażliwych na ciepło. Powyższe receptory mogą dostarczać

informacji o bezwzględnej temperaturze oraz jej zmianach, także do

świadomości człowiek, co umożliwia odczuwanie ciepła i zimna i

termoregulacji behawioralnej Występowanie tych receptorów nie ogranicza

się tylko do powierzchni ciała, ale także w mięśniach, górnych drogach

oddechowych ścianach naczyń żylnych i niektóre odcinki dróg pokarmowych.

Termodetektory (termowrażliwe neurony)
Znajdują się w przedniej części podwzgórza i szyjnej części rdzenia

kręgowego. Reagują na miejscowe zmiany temperatury krwi przepływającej

do mózgu zwiększając częstotliwość wyładowań i przekazując go do ośrodka

termoregulacji. Stosunek w podwzgórzu jonów Na+ do Ca2+ warunkuje

wrażliwość termodetektorów na zmiany temperatury krwi dopływającej do

mózgowia. Przesunięcie tego stosunku na korzyść kationów sodowych

powoduje przestawienie termostatu biologicznego na wyższą temperaturę i

odwrotnie wzrost stężenia kationów wapniowych w podwzgórzu obniża

wzorzec temperatury ciała.

Efektor

Reakcja na obniżoną
temperaturę

Reakcja na podwyższoną
temperaturę

Mięśnie gładkie w
powierzchniowych
naczyniach krwionośnych

Skurcz mięśni powodujący
zmniejszenie średnicy naczyń
krwionośnych w skórze, co
ogranicz a utratę ciepła

Rozluźnienie mięśni powoduje
zwiększony napływ do skóry
gdzie ciepło jest odprowadzane
do otoczenia

Gruczoły potowe

Brak produkcji potu

Wydzielanie potu na
powierzchnię skóry, gdzie
paruje. Jest to endotermiczny
proces i powoduje ochłodzenie
skóry

Włókna mięśniowe włosów
skóry

Skurcz powodujący jeżenie się
włosów na skórze, zwiększenie
grubości nieruchomej warstewki
powietrza, która izoluje ciało

Rozluźnienie, włosy kładą się na
skórze, aby nie zaburzać
parowania potu ze skóry

Mięśnie szkieletowe

Dreszcze, wywołujące falowy
skurcz produkujący spore ilości
ciepła

Brak dreszczy

Rdzeń nadnerczy i
tarczyca

Wydzielanie odpowiednio
adrenaliny i tyroksyny i
trójjodotyroniny zwiększające
podstawowy metabolizm (BMR) a
co za tym idzie i produkcje ciepła

Brak sekrecji adrenaliny i
hormonów tarczycy

Zachowanie

Zwijanie się w pozycję płodową,
kulenie się, ubieranie się w
cieplejsze ubrania

Rozciąganie się, znajdywanie
cienia, ubieranie się w lekkie
ubrania

Efektory termoregulacji fizycznej i
chemicznej

Schemat
reakcji na
podwyższ
oną
temperatu
rę.

Zaburzenia mechanizmów
termoregulacji

Zaburzenia w funkcjonowaniu termoregulacji mogą być spowodowane

przez ekstremalne temperatury lub przez uszkodzenie któregoś z

elementów mechanizmu utrzymywania stałej temperatury.

Wyszczególniamy dwa warianty, gdzie następuje obniżenie

temperatury ciała (hipotermia) oraz gdzie następuje podwyższenie

temperatury ciała (hipertermia)

Hipotermia
Może wystąpić w środowisku o bardzo niskiej temperaturze a

szczególnie w środowisku wodnym powodującym stopniowe obniżanie

się temperatury ciała z powodu niewystarczającej produkcji i dużych

strat. Następuje zmniejszenie pojemności minutowej serca

spowodowana postępująca bradykardią (zwolnieniem częstości

uderzeń serca). Dalsze obniżanie temperatury może powodować

migotanie przedsionków oraz migotanie komór, co może wywołań

nieodwracalne zmiany w postaci martwic spowodowanych

niedotlenieniem mięśnia sercowego. Następują również zaburzenia

czynności oddechowych, zaburzenia świadomości, uszkodzenie

wątroby i nerek a co za tym idzie zaburzenie gospodarki wodno-

elektrolitowej. Obniżenie temperatury ciała do poziomu 25oC

powoduje przeważnie śmierć. Czasami osoby w podeszłym wieku

maja temperaturę 35oC lub niższą (hipotermia przypadkowa). Jest ona

spowodowana upośledzeniem reakcji naczynioruchowych w skórze,

opóźnieniem i zmniejszeniem drżenia mięśni oraz pogorszonej

percepcji temperatury otoczenia.

Hipertermia
Przyrost temperatury ciała o 1-1,5oC powoduje obciążenie

prawie wszystkich narządów a powyżej 2,5oC poważnie

zaburza czynności układu krążenia, układu pokarmowego

oraz powoduje przykurcz mięśni. W warunkach

odwodnienia następuje pogłębienie hipertermii, uczucie

apatii, zmęczenia. Śmierć następuje wskutek zapaści

sercowo-naczyniowej i udaru. Na hipertermię narażone są

szczególnie małe dzieci i osoby w podeszłym wieku z

powodu zaburzeń w termoregulacji tych osobników.

Wykryto przypadki hipertermii złośliwej, genetycznie

uwarunkowanej choroby (allel na chromosomie 19).

Predysponowane osoby cechuje niezwykle szybki wzrost

temperatury ciała podczas zabiegów z użyciem narkozy

ogólnej. Powodem takiego rozstrojenia termoregulacji jest

zachwianie równowagi pomiędzy jonami wapnia a jonami

sodu.

Zarówno wysoka jak i niska temperatura jest silnym

bodźcem stresowym uruchamiający szereg procesów

obronnych.

Gorączka
W przeciwieństwie do patologii wymienionych powyżej, gorączka jest stanem
podwyższonej temperatury wewnętrznej ciała, przy sprawnym funkcjonowaniu
termoregulacji. U człowieka gorączka nigdy nie przekracza 41oC. Zazwyczaj
jest ona powodowana infekcjami bakteryjnymi i wirusowymi. Przyczyną
powstawania gorączki są tak zwane pirogeny egzogenne, czyli takie antygeny
jak bakteryjny LPS, wirusowe otoczki lipidowe oraz fragmenty pochodzące z
uszkodzonych komórek lub komórek nowotworowych. Na obecność pirogenu
egzogennego reagują komórki układu odpornościowego takie jak monocyty i
makrofagi. Tak zastymulowane leukocyty wydzielają pirogeny endogenne. Do
tych związków należą interleukina 1α (IL-1α) i interleukina 1β (IL-1β),oraz
możliwe, że takie związki jak interferon α i γ, czynnik martwicy nowotworów
(TNF). Powyższe związki znaleziono także w innych rodzajach tkanek
powodując niebakteryjne i niewirusowe gorączki spowodowane uszkodzeniem
tkanki lub rozwijającym się nowotworem. Związki te nie przechodzą
bezpośrednio bariery krew-mózg. Bezpośrednim skutkiem działania pirogenów
endogennych jest stymulacja produkcji prostaglandyn E1 i E2 w komórkach
położonych blisko bariery krew-mózg i to one wpływają na „termostat” w
podwzgórzu zmieniając stosunek jonów Ca2+ do Na+ na korzyść jonów
sodowych, co wpływa na przestawienie wzorca temperatury ciała na wyższą
temperaturę. Leki o właściwościach przeciwgorączkowych (np. kwas
acetylosalicylowy) blokują syntezę prostaglandyn wiążąc się nieodwracalnie z
syntetazą prostaglandyn. Znaczenie gorączki w infekcjach bakteryjnych jak i
wirusowych nie jest do końca znane. Wiadomo, iż nie chodzi tutaj tylko o samo
podwyższenie temperatury. Przypuszcza się, że wraz ze wzrostem
temperatury zmniejsza się stężenie jonów Fe2+ i Zn2+ w osoczu, co wpływa
negatywnie na rozwój bakterii chorobotwórczych.

Stany patofizjologiczne

Struktura nerwowa zwana ośrodkiem termoregulacji jest

odpowiedzialna za ustalenie odpowiedniej temperatury i podjęcia

decyzji o działaniach mających na celu jej podniesienie lub

obniżenie. W przypadku infekcji, naturalną odpowiedzią organizmu

jest wzrost temperatury. Ośrodek termoregulacji podwyższa swój

punkt nastawczy (tzw. set point) na wyższy. Organizm zaczyna

dążyć do osiągnięcia nowego, wyższego punktu nastawczego.

Następuje chwilowa hipotermia podczas której jest intensywnie

produkowane ciepło (na przykład poprzez drżenie mięśni). Trwa to

do osiągnięcia temperatury wyznaczonej przez ośrodek

termoregulacji. Po podaniu leków przeciwgorączkowych punkt

nastawczy obniża się, następuje chwilowa hipertermia z

intensywną utratą ciepła (intensywne pocenie) do osiągnięcia

punktu nastawczego. Gorączka i anapireksja są stanami w których

organizm kontroluje temperaturę narzuconą mu przez ośrodek

termoregulacji. Hipertermia i hipotermia są przykładami stanów w

których niezależnie od narzuconej temperatury, organizm ze

względu na niewydolny mechanizm utrzymywania ciepła (lub

skrajne warunki zewnętrzne) nie jest w stanie utrzymać

odpowiedniej temperatury, co może być niebezpieczne dla zdrowia

CIEPŁO

• Wpływ bodźców cieplnych na organizm zależy od następujących

czynników:

 natężenia bodźca, tzn. różnicy między temperaturą bodźca a

temperaturą organizmu,

 okoliczności fizycznych towarzyszących oddziaływaniu ciepła,
 możliwości termoregulacyjnych ustroju,
 czasu działania bodźca,
 zmiany natężenia bodźca w czasie,
 powierzchni ciała, na którą działa bodziec cieplny,
 właściwości fizycznych środowiska wchodzącego bezpośredni
 kontakt ze skórą, a mianowicie:
a) przewodnictwa cieplnego, wyrażającego się ilością ciepła

przechodzącą przez warstwę danego ciała o grubości 1 cm w
czasie 1 s przy spadku temperatury równym 1°C,

b) ciepła właściwego, które określa się ilością ciepła potrzebną do

ogrzania 1 g danego ciała o 1 °C,

c) pojemności cieplnej, która wyraża się stosunkiem ciepła

dostarczonego ciału do spowodowanej nim zmiany w jego
temperaturze.

Odczyn ustroju na bodźce cieplne może być miejscowy i ogólny.
Jednym z podstawowych odczynów organizmu na ciepło jest odczyn
ze strony naczyń krwionośnych. Zachowanie się naczyń krwionośnych
pod wpływem ciepła określa prawo Dastre-Morata, które brzmi:
„bodźce termiczne (zimno lub ciepło), działając na duże
powierzchnie skóry, powodują przeciwne do naczyń skóry
zachowanie się dużych naczyń klatki piersiowej i jamy
brzusznej. Naczynia nerek, śledziony i mózgu wykazują
odczyn taki sam, jak naczynia skóry".

Zgodnie zatem z tym prawem, jeśli naczynia krwionośne skóry
ulegają pod wpływem ciepła rozszerzeniu, to duże naczynia klatki
piersiowej i jamy brzusznej ulegają zwężeniu; jeśli zaś naczynia
krwionośne skóry ulegną pod wpływem zimna zwężeniu, to duże
naczynia klatki piersiowej i jamy brzusznej rozszerzają się. Odczyn
naczyń krwionośnych nerek, śledziony i mózgu na bodźce termiczne
działające na duże powierzchnie skóry jest taki sam, jak odczyn
naczyń skóry.

• Odczyn miejscowy. Polega on na rozszerzeniu naczyń krwionośnych i limfatycznych w

miejscu działania energii cieplnej. Odczyn ten powstaje w wyniku podniesienia temperatury
tkanek, powodując zwiększony przepływ krwi, co ma znaczenie w leczeniu stanów zapalnych.
Niezależnie od wpływu na naczynia krwionośne ciepło działa uśmierzająco na ból i powoduje
zmniejszenie napięcia mięśniowego. Bodźce cieplne o natężeniu przekraczającym granicę
tolerancji tkanek mogą powodować ich uszkodzenie, czyli oparzenie.

• Odczyn ogólny. Jeśli do ustroju dostarczy się dużą ilość ciepła w warunkach utrudniających

jego oddawanie, to odczyn wyrazi się znacznym podniesieniem temperatury ciała, czyli jego
przegrzaniem. Stan taki powoduje zmiany w wielu układach i narządach ustroju. Przegrzanie
uruchamia mechanizm termoregulacyjny, związany głównie z wydzielaniem potu. Wydalanie z
potem dużej ilości wody, chlorku sodowego i innych substancji mineralnych wpływa na
gospodarkę wodną i mineralną ustroju i może doprowadzić do odwodnienia tkanek oraz
nadmiernego zmniejszenia stężenia chlorku sodowego we krwi. Z tych względów należy
pamiętać, aby chorym poddawanym intensywnym ogólnym zabiegom ciepłoleczniczym
podawać wodę i chlorek sodowy (sól kuchenną) w celu uzupełnienia występujących
niedoborów. W stanie przegrzania ustroju przy podwyższeniu temperatury o 1 °C przemiana
materii ulega wzmożeniu o ok. 3,6%, a akcja serca ulega przyspieszeniu o ok. 20 uderzeń na
minutę. Zawartość tlenu we krwi tętniczej maleje, a w żylnej wzrasta. Oddech ulega
niewielkiemu przyspieszeniu. Czynność wydzielnicza nerek zależy od intensywności bodźca
cieplnego; przy znacznym przegrzaniu ulega ona zmniejszeniu. Ważne ze względów
praktycznych jest występujące przy przegrzaniu znaczne zmniejszenie napięcia mięśni.
Odczyn ten jest wykorzystywany w ciepłolecznictwie.

Leczenie zimnem

Polega ono na obniżaniu temperatury tkanek. W zależności od rodzaju
zastosowanej metody, oziębienie tkanek zachodzi drogą przewodzenia
lub przenoszenia ich energii cieplnej do użytego w danej metodzie
środowiska oziębiającego o odpowiednio niskiej temperaturze. Zabiegi
lecznicze z wykorzystaniem niskich temperatur dzieli się na miejscowe
i ogólne. Celem zabiegów miejscowych jest obniżenie temperatury
skóry i tkanek głębiej położonych, zaś w zabiegach ogólnych
oziębienie całego ustroju ze wszystkimi tego faktu następstwami
fizjologicznymi. Intensywność wymienionych zabiegów zależy w
pierwszym rzędzie od temperatury, następnie od przyjętego w danej
metodzie sposobu oziębiania powierzchni ciała poddanej zabiegowi
oraz czasu jego trwania. Niskie temperatury wykorzystuje się również
do zabiegów kriochirurgicznych, polegających na kontrolowanym
zamrażaniu, aż do nieodwracalnego uszkodzenia, patologicznie
zmienionych tkanek. Zabiegi te znajdują zastosowanie w dermatologii,
chirurgii, okulistyce, laryngologii i ginekologii. Zaletą ich, w
porównaniu z klasycznymi metodami chirurgicznymi, jest
bezbolesność, prawie całkowite wyeliminowanie krwawienia oraz
powstanie w ich następstwie w miarę kosmetycznej blizny skóry.
Praktycznie nie obarczają one chorego i mogą być wykonywane bez
względu na wiek oraz choroby współistniejące.

Wpływ zimna na organizm

Reakcje ustroju na zimno można podzielić na miejscowe
oraz ogólnoustrojowe. Ich rodzaj zależy od tego, czy zimno
działa miejscowo, czy też na całą powierzchnię ciała.
Nasilenie odczynów i ich charakter zależą od różnicy między
temperaturą ciała a temperaturą stosowanego bodźca
zimnego. Dlatego też odczyny ustroju, będące wynikiem
działania skrajnie niskich temperatur, wykazują określoną
specyfikę, wykorzystywaną praktycznie w leczeniu zimnem.
Mimo że do chwili obecnej wiele z tych odczynów nie zostało
jeszcze dokładnie wyjaśnionych, to aktualna wiedza w tym
zakresie pozwala wiele z nich wykorzystać w celach
leczniczych. Obniżenie temperatury otoczenia do wartości
niższych od obojętnego punktu cieplnego skóry, czyli
mówiąc inaczej temperatury niższej od strefy komfortu
cieplnego, uruchamia adaptacyjne mechanizmy regulacji
cieplnej ustroju, mające na celu zmniejszenie utraty ciepła.

Skurcz naczyń krwionośnych skóry i tkanki podskórnej, występujący pod
wpływem niskich temperatur, zmniejsza przepływ krwi i ogranicza w ten sposób
oddawanie ciepła otoczeniu. Jest to reakcja odruchowa, będąca następstwem
pobudzenia receptorów zimna skóry. Zachodzi ona w wyniku wyładowań
powstałych we włóknach współczulnych unerwiających naczynia krwionośne.
Nasilenie tej zmiany zależy zarówno od temperatury, jak i od szybkości jej
obniżania w czasie. Może być ono także kształtowane przez temperaturę wnętrza
ciała, czyli jego części rdzennej. Reakcje naczynioruchowe są najsilniej wyrażone
w obrębie kończyn górnych i dolnych. Skurcz naczyń skóry i tkanki podskórnej
przemieszcza krew do głębiej położonych tkanek kończyn, zwiększając przepływ
krwi przez duże tętnice i żyły. W ten sposób ciepło niesione z jej prądem nie
dociera do naczyń powierzchownych, co stanowi mechanizm ochronny przed
utratą ciepła. Ze względów praktycznych warto dodać, że reakcje
naczynioruchowe są wyjątkowo słabe w skórze głowy. Tak np. w spoczynku, w
temperaturze 4°C utrata ciepła z tego rejonu wynosi aż 40% całkowitej ilości
ciepła powstającej w ustroju. Być może jest to mechanizm ochraniający mózg
przed przegrzaniem. Nawiasem mówiąc powszechnie przyjęta jest zasada
wyłączania głowy z intensywnych zabiegów zarówno ciepłych, jak i zimnych. Przy
okazji omawiania zachodzących pod wpływem zimna zmian naczynioruchowych
powierzchownych naczyń krwionośnych warto wspomnieć o bardzo
interesującym mechanizmie regulacji cieplnej, jakim są tzw.fale Lewisa

To zjawisko przystosowawcze polega na okresowym zwężaniu i
rozszerzaniu się naczyń powierzchownych. Tak więc np. po
oziębieniu skóry do temperatury zamarzania wody, po pewnym
czasie skurcz naczyń ustępuje i ulegają one rozszerzeniu.
Zwiększony w ten sposób przepływ krwi powoduje podwyższenie
temperatury skóry do ok. 8°C. W kolejnej fazie występuje skurcz
naczyń, a następnie kolejne ich rozszerzenie. Zjawisko to
przedstawiono graficznie ryc. 5. Zachodzący pod wpływem zimna
skurcz naczyń powierzchownych tkanek ustroju powoduje
zwiększenie oporu naczyniowego na obwodzie, czego następstwem
jest podwyższenie ciśnienia skurczowego krwi i obciążenie serca
pracą zwiększającą zapotrzebowanie na tlen. Mimo że praca serca
zwiększa się, to jednak w tych warunkach częstość jego skurczów
maleje. Zachodzące pod wpływem zimna zmiany w czynności
układu krążenia nie mają praktycznego znaczenia u ludzi zdrowych.
Muszą one być jednak poważnie traktowane u osób z chorobą
wieńcową, czy nadciśnieniem, u których ekspozycja na zimno może
wyzwolić bóle dławicowe, czy też znaczny wzrost ciśnienia krwi

Ryc. 5. Fale Levisa (wg Kozłowskiego)

• Kolejnym mechanizmem adaptacyjnym regulacji cieplnej ustroju

jest drżenie z zimna. Polega ono na, występujących w warunkach
oziębienia ustroju, mimowolnych drobnych skurczach mięśni,
będących źródłem energii cieplnej. Ważna dla regulacji cieplnej
jest również zachodząca pod wpływem zimna aktywacja układu
adrenergicznego oraz występujące w tych warunkach zwiększenie
przemiany materii, mające na celu wyrównanie utraty ciepła.
Zimne zabiegi powodują również zwolnienie i pogłębienie oddechu,
wzmożenie czynności wydzielniczej nerek oraz zmniejszenie lub
zahamowanie wydalania potu.

• Występujące w wyniku tych zabiegów zmniejszenie lub zniesienie

bólu oraz obniżenie napięcia mięśni mają duże znaczenie w
postępowaniu leczniczym, szczególnie w chorobach narządu
ruchu. Ważnym działaniem terapeutycznym zimnych zabiegów
leczniczych jest wpływ przeciwzapalny i przeciwobrzękowy

Zabiegi ciepłolecznicze

Sauna
Łaźnia
Parafinoterapia
Peloidoterapia
okłady (hot packs),

lampa emitująca promieniowanie

podczerwone (Sollux)

woda (ciepła hydroterapia),

Do wytworzenia ciepła w głębszych

partiach tkanek mogą być

wykorzystane ultradźwięki.

Zabiegi zimnolecznicze

Krioterapia
Kapiele
okłady (cold pack),
wodę (zimna hydroterapia),
rękawy uciskowe (zabieg łączący

zimno i działanie

przeciwobrzękowe),
masaż lodem.
itp