Mechanizmy

Mechanizmy

termoregulacyjne

termoregulacyjne

przy ekspozycji na

przy ekspozycji na

zimno

zimno

Termoregulacja

Termoregulacja



Jest to zdolność organizmu do
utrzymania stałej temperatury.
Umożliwia utrzymanie stałej
temperatury wewnętrznej organizmu,
niezależnej od temperatury otoczenia.



Zjawisko termoregulacji występuje
wyłącznie u ptaków i ssaków, a więc u
organizmów o najwyższym stopniu
rozwoju ewolucyjnego

Układ termoregulacyjny

Układ termoregulacyjny

składa się z:

składa się z:

1) termoreceptory i termodetektory

1) termoreceptory i termodetektory

–

–

struktury wrażliwe na zmiany temperatury

struktury wrażliwe na zmiany temperatury

otoczenia lub temp. wnętrza ciała.

otoczenia lub temp. wnętrza ciała.

2) ośrodek termoregulacji

2) ośrodek termoregulacji

- integrujący i

- integrujący i

transformujący informacje ze struktur

transformujący informacje ze struktur

wrażliwych na temperature

wrażliwych na temperature

3) efektory układu termoregulacji

3) efektory układu termoregulacji

Termoreceptory

Termoreceptory

Termoreceptory, którymi są nagie

Termoreceptory, którymi są nagie

zakończenia dendrytów

zakończenia dendrytów

,

,

dzielimy na

dzielimy na

receptory ciep

receptory ciep

ł

ł

a i chłodu.

a i chłodu.

Największe ich skupisko znajduje się w

Największe ich skupisko znajduje się w

podwzgórzu, co umożliwia

podwzgórzu, co umożliwia

kontrolowanie temp

kontrolowanie temp

eratury

eratury

samego

samego

mózgu oraz krwi, która do niego

mózgu oraz krwi, która do niego

dopływa. Ważnym obszarem

dopływa. Ważnym obszarem

termorecepcji, któr

termorecepcji, któr

y

y

tworzy system

tworzy system

wczesnego ostrzegania, jest skóra.

wczesnego ostrzegania, jest skóra.

Termoreceptory wykryto również w

Termoreceptory wykryto również w

rdzeniu kręgowym, czyli na drodze

rdzeniu kręgowym, czyli na drodze

transmisji nerwowej z termoreceptorów

transmisji nerwowej z termoreceptorów

skóry, a także w bliżej nieokreślonym

skóry, a także w bliżej nieokreślonym

obszarze narządów trzewnych.

obszarze narządów trzewnych.

W mózgowiu, poza obszarem

W mózgowiu, poza obszarem

podwzgórza, termorec

podwzgórza, termorec

eptory

eptory

występują

występują

w tylnej części pnia mózgu. Ważnym

w tylnej części pnia mózgu. Ważnym

siedliskiem sa także mięśnie

siedliskiem sa także mięśnie

szkieletowe.

szkieletowe.

Termoreceptory i

Termoreceptory i

termodetektory

termodetektory

Zmiany temperatury są odbierane

Zmiany temperatury są odbierane

przez termoreceptory obwodowe

przez termoreceptory obwodowe

oraz detektory ośrodkowe będące

oraz detektory ośrodkowe będące

termowrażliwymi neuronami.

termowrażliwymi neuronami.

Pojedyncze dośrodkowe włókna

Pojedyncze dośrodkowe włókna

nerwowe reagują zmianą

nerwowe reagują zmianą

częstotliwości wyładowań w

częstotliwości wyładowań w

określonym zakresie temperatury.

określonym zakresie temperatury.

Schemat rozmieszczenia

Schemat rozmieszczenia

termoreceptorów i ich

termoreceptorów i ich

hierarchia

hierarchia

PODWZGÓRZ

E

TYLNY PIEŃ

MÓZGU

RDZEŃ

KRĘGOWY

SKÓRA

MIĘŚNIE

SZKIELETOWE

NARZĄDY

TRZEWNE

Zasady działania

Zasady działania

termoreceptorów

termoreceptorów

obwodowych

obwodowych



Termoreceptory znajdują się w

Termoreceptory znajdują się w

mięśniach, górnych drogach

mięśniach, górnych drogach

oddechowych, ścianach naczyń

oddechowych, ścianach naczyń

żylnych, niektórych odcinkach

żylnych, niektórych odcinkach

przewodu pokarmowego.

przewodu pokarmowego.



Termodetektory znajdują się w

Termodetektory znajdują się w

przedniej części podwzgórza i

przedniej części podwzgórza i

szyjnej części rdzenia kręgowego.

szyjnej części rdzenia kręgowego.

Ośrodek termoregulacji

Ośrodek termoregulacji



Znajdujący się w

Znajdujący się w

międzymózgowiu(podwzgórzu), jest

międzymózgowiu(podwzgórzu), jest

dwuczęściowy. W przedniej części

dwuczęściowy. W przedniej części

podwzgórza mieści się tzw. ośrodek

podwzgórza mieści się tzw. ośrodek

eliminacji ciepła regulujący jego

eliminacji ciepła regulujący jego

utratę, a w tylnej ośrodek zachowania

utratę, a w tylnej ośrodek zachowania

ciepła, który odpowiedzialny jest za

ciepła, który odpowiedzialny jest za

trzymanie ciepłą w organizmie i

trzymanie ciepłą w organizmie i

stymulacja jego wytwarzania.

stymulacja jego wytwarzania.

...

...

W przenoszeniu pobudzenia między

W przenoszeniu pobudzenia między

neuronami w ośrodku termoregulacji

neuronami w ośrodku termoregulacji

bierze udział wiele

bierze udział wiele

neuroprzekaźników np.

neuroprzekaźników np.

noradrenalina, serotonina,

noradrenalina, serotonina,

dopamina.

dopamina.

…

…

Pozapodwzgórzowe struktury

Pozapodwzgórzowe struktury

ośrodkowego układu nerwowego, a w

ośrodkowego układu nerwowego, a w

szczególności rdzeń kręgowy,

szczególności rdzeń kręgowy,

współdziałają w regulacji temp. ciała.

współdziałają w regulacji temp. ciała.

Efektory układu

Efektory układu

termoregulacji

termoregulacji

Głównymi efektorami termoregulacji

Głównymi efektorami termoregulacji

FIZYCZNEJ są: układ krążenia i gruczoły

FIZYCZNEJ są: układ krążenia i gruczoły

potowe, a efektorami termoregulacji

potowe, a efektorami termoregulacji

CHEMICZNEJ przede wszystkim mm

CHEMICZNEJ przede wszystkim mm

szkieletowe, wątroba i tkanka tłuszczowa.

szkieletowe, wątroba i tkanka tłuszczowa.

W termoregulacyjnym modyfikowaniu tempa

W termoregulacyjnym modyfikowaniu tempa

metabolizmu mogą pośredniczyć hormony

metabolizmu mogą pośredniczyć hormony

wywierające działanie ciepłotwórcze, np..

wywierające działanie ciepłotwórcze, np..

hormony tarczycy

hormony tarczycy

(

(

TRIJODOTYRONINA, AMINY

TRIJODOTYRONINA, AMINY

KATECHOLOWE, GLUKAGON)

KATECHOLOWE, GLUKAGON)



Mechanizmy produkcji i zachowania ciepła, mają

na celu utrzymanie homeostazy termicznej ustroju, a

ich działanie powoduje wiele wtórnych zmian

czynnościowych ze strony różnych narządów i

układów. Należą do nich przede wszystkim zmiany w

objętości i rozmieszczeniu płynów ustrojowych,

zmiany w czynnościach nerek i inne.



Organizm człowieka, podporządkowany prawu

zachowania stałej temperatury wewnętrznej, nie

może oczywiście sprostać każdemu obciążeniu ze

strony środowiska. Skutki działania środowiska

zimnego należy ściśle wiązać z czasem jego

oddziaływania.

Produkcja ciepła zachodzi w tkankach

metabolicznie aktywnych, głównie w mięśniach.

Wzmożone wytwarzanie ciepła w organizmie w

wyniku procesów termoregulacyjnych związane

jest z termogenezą drżeniową i

bezdrżeniową.

>>Pierwszy z tych procesów to mimowolny

skurcz włókien mięśni szkieletowych,

powodujący zwiększenie metabolicznej

produkcji ciepła.

>>Z kolei termogeneza bezdrżeniowa jest

bardziej długotrwałym mechanizmem

wytwarzania ciepła, działającym poprzez

współczulny układ nerwowy i hormony tarczycy.

Bezpośrednim źródłem

energi drżenia

mięśniowego jest rozpad

ATP do ADP i fosforanu

nieorganicznego.



Drżenie mięśniowe o dużym nasileniu

zachodzi jako próba utrzymania

temperatury wewnętrznej na stałym

poziomie.



Przy obniżaniu się temperatury

wewnętrznej mięśnie stają się sztywne,

lepkość krwi zwiększa się, co powoduje,

że porusza się ona dość wolno. Z tego

powodu może nastąpić utrata

informacji czuciowych i zaburzenia

świadomości.

We wczesnym okresie

We wczesnym okresie

pourodzeniowym mechanizm

pourodzeniowym mechanizm

termogenezy nie jest jeszcze

termogenezy nie jest jeszcze

wykształcony i wytwarzanie ciepła

wykształcony i wytwarzanie ciepła

zachodzi wyłącznie na drodze

zachodzi wyłącznie na drodze

bezdrżeniowej, głównie w

bezdrżeniowej, głównie w

brunatnej

brunatnej

tkance tłuszczowej

tkance tłuszczowej

.

.

Ze względu na niekorzystny stosunek

Ze względu na niekorzystny stosunek

powierzchni ciała do jego masy oraz małą

powierzchni ciała do jego masy oraz małą

zawartość podkórnej tkanki tluszczowej

zawartość podkórnej tkanki tluszczowej

noworodki są szczególnie wrażliwe na

noworodki są szczególnie wrażliwe na

zmiany środowiska termicznego

zmiany środowiska termicznego

(temp

(temp

eratura

eratura

otoczenia, przy której ich

otoczenia, przy której ich

tempo metabolizmu utrzymuje się na

tempo metabolizmu utrzymuje się na

poziomie spoczynkowym mieści się w

poziomie spoczynkowym mieści się w

granicach 32-34°C).

granicach 32-34°C).

Dla zachowania równowagi cieplnej w

Dla zachowania równowagi cieplnej w

zimnym otoczeniu konieczne staje sie

zimnym otoczeniu konieczne staje sie

zwiększenie tempa przemiany

zwiększenie tempa przemiany

materii, które u dorosłego człowieka

materii, które u dorosłego człowieka

zachodzi prawie wyłącznie przez

zachodzi prawie wyłącznie przez

odruchowe pobudzenie m

odruchowe pobudzenie m

ięśni

ięśni

szkieletowych, w wyniku czego

szkieletowych, w wyniku czego

zwiększa się napięcie spoczynkowe

zwiększa się napięcie spoczynkowe

m

m

ięśni

ięśni

, a następnie pojawia

, a następnie pojawia

się

się

drżenie mięśniowe.

drżenie mięśniowe.

Adaptacja do zmiennych

Adaptacja do zmiennych

warunków środowiska

warunków środowiska

termicznego

termicznego

U człowieka opisano 3 podstawowe

U człowieka opisano 3 podstawowe

rodzaje

rodzaje

adaptacji

adaptacji

do zimna:

do zimna:

H

H

ipotermiczną

ipotermiczną

I

I

zolacyjną

zolacyjną

M

M

etaboliczną

etaboliczną

Aklimatyzacja

Aklimatyzacja

hipotermiczna

hipotermiczna

Polega ona na zmniejszaniu

Polega ona na zmniejszaniu

wytwarzania ciepła i obniżaniu

wytwarzania ciepła i obniżaniu

temperatury wewnętrznej jako

temperatury wewnętrznej jako

reakcji na zimno bez odczuwania

reakcji na zimno bez odczuwania

dyskomfortu

dyskomfortu

,

,

np. u Lapończyków

np. u Lapończyków

i plemion australijskich.

i plemion australijskich.

Adaptacja izolacyjna

Adaptacja izolacyjna

J

J

est wynikiem zwiększenia

est wynikiem zwiększenia

grubości podskórnej tkanki

grubości podskórnej tkanki

tłuszczowej i rozwoju zdolności

tłuszczowej i rozwoju zdolności

do skurczu naczyń obwodowych,

do skurczu naczyń obwodowych,

np. u pływaków przepływających

np. u pływaków przepływających

długie dystanse.

długie dystanse.

Adaptacja

Adaptacja

metaboliczna

metaboliczna

Wiąże się z przetrwaniem bądź

Wiąże się z przetrwaniem bądź

powtórnym pojawieniem się

powtórnym pojawieniem się

brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi

brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi

dorosłych stale narażanych na

dorosłych stale narażanych na

działanie niskich temperatur

działanie niskich temperatur

, n

, n

p. u

p. u

koreańskich lub japońskich

koreańskich lub japońskich

poławiaczek pereł i "owoców morza".

poławiaczek pereł i "owoców morza".

W tkance tej wytwarzane sa znaczne

W tkance tej wytwarzane sa znaczne

ilości ciepła na drodze bezdrżeniowej.

ilości ciepła na drodze bezdrżeniowej.

Reakcje temoregulacyjne

Reakcje temoregulacyjne

i kolejność ich

i kolejność ich

uruchamiania

uruchamiania

Układ ter

Układ ter

m

m

oregulacji ma do dyspozycji bogaty repertuar reakcji

oregulacji ma do dyspozycji bogaty repertuar reakcji

termoregulacyjnych, dzięki którym stała temp

termoregulacyjnych, dzięki którym stała temp

eratura

eratura

ciała

ciała

może być utrzymana w szerokim zakresie temp

może być utrzymana w szerokim zakresie temp

eratury

eratury

otoczenia.

otoczenia.

Wśród nich można wyróżnić autonomiczne

Wśród nich można wyróżnić autonomiczne

reakcje:

reakcje:

T

T

ermogenezy

ermogenezy

T

T

ermolizę

ermolizę

R

R

eakcje behawioralne.

eakcje behawioralne.

termogeneza

termogeneza

Źródłem ciepłą umożliwiającym

Źródłem ciepłą umożliwiającym

utrzymanie temp.ciała na poziomie

utrzymanie temp.ciała na poziomie

wyższym od temperatury otocznie są

wyższym od temperatury otocznie są

procesy metaboliczne, podczas których

procesy metaboliczne, podczas których

większa część energii chemicznej ulega

większa część energii chemicznej ulega

zamianie na ciepło.

zamianie na ciepło.



Poniżej dolnej temperatury krytycznej u

Poniżej dolnej temperatury krytycznej u

ssaków następuje także piloerkcja. A

ssaków następuje także piloerkcja. A

szczątkową reakcją piloerekcyjną

szczątkową reakcją piloerekcyjną

człowieka jest

człowieka jest

„gęsia skórka”

„gęsia skórka”

Termoliza

Termoliza

Na rozpraszanie ciepła z organizmu do

Na rozpraszanie ciepła z organizmu do

otoczenia składają się dwa procesy:

otoczenia składają się dwa procesy:



Zmiany szybkości przepływu krwi

Zmiany szybkości przepływu krwi

przez skórę i błonę śluzową nosa

przez skórę i błonę śluzową nosa



Wydzielanie potu przez gruczoły

Wydzielanie potu przez gruczoły

potowe. Poniżej poziomu dolnej

potowe. Poniżej poziomu dolnej

temp.krytycznej obwodowy przypływ

temp.krytycznej obwodowy przypływ

krwi jest najniższy z możliwych, a

krwi jest najniższy z możliwych, a

gruczoły potowe są nieczynne

gruczoły potowe są nieczynne

Reakcje behawioralne

Reakcje behawioralne

Reagując na zimne środowisko,

człowiek w pierwszej kolejności

uruchamia reakcje behawioralne

polegające na zastosowaniu odzieży

ciepłochronnej lub przemieszcza się

do ogrzewanych pomieszczeń.

Oddziaływanie zimnego środowiska może dotyczyć

całego organizmu lub niektórych jego obszarów.

W pierwszym przypadku jest to chłodzenie ciała w

wyniku stosowania odzieży o niewystarczającej

ciepłochronności.

Lokalne działanie zimnego środowiska to bezpośredni

kontakt określonych partii ciała z zimnymi

powierzchniami, a także chłodzenie nieosłoniętych

obszarów skóry, głównie twarzy i rąk, wywołane

ruchem powietrza.

Do lokalnego oddziaływania zimnego środowiska

należy także chłodzenie organizmu przez drogi

oddechowe oraz chłodzenie kończyn.

Środowisko zimne może powodować
chłodzenie całego ciała, prowadząc do

hipotermii i dlatego w celu zmniejszenia

strat ciepła, w tych warunkach należy

stosować odzież ciepłochronną. W

środowisku tym człowiek może doznawać

także miejscowego stresu zimna, np.

kończyn i twarzy, czasem prowadzącego

do odmrożenia skóry.

Bibliografia

Bibliografia



Fizjologia człowieka z elementami

Fizjologia człowieka z elementami

fizjologi stosowanej i klinicznej pod

fizjologi stosowanej i klinicznej pod

red Traczyka i Trzebskiego: PZWL,

red Traczyka i Trzebskiego: PZWL,

2001

2001



Wykłady z fizjologii człowieka, Red.

Wykłady z fizjologii człowieka, Red.

naukowa Małgorzata Tafil-Klawe,

naukowa Małgorzata Tafil-Klawe,

Jacek J. Klawe:PZWL, 2009

Jacek J. Klawe:PZWL, 2009