Fizjologia wykład28.11.2011

Termoregulacja – drogi i mechanizmy wymiany ciepła. Mechanizmy odpowiedzialne za utrzymanie stałości temperatury ciała.

Termoregulacja polega na dostosowaniu ilości ciepła wytwarzanego w organizmie i ciepła wymienionego między organizmem a otoczeniem do potrzeb bilansu cieplnego w sposób zapewniający utrzymanie homeostazy termicznej w zmiennych warunkach środowiska.

Równowaga cieplna – pobieranie i wytwarzanie ciepła = oddawanie ciepła

Termogeneza:

• człowiek należy do organizmów homeotermicznych (stałocieplnych) które utrzymują stałą temperaturę ciała mimo zmian temperatury zewnętrznej

• wytwarzanie ciepła jest zależne od przemian energetycznych

Udział w wytwarzaniu ciepła:

• spoczynek

• 56% narządy wewnętrzne

• 18% mięśnie i skóra

• 16% mózg

• 10% pozostałe narządy

• wysiłek

• 90% mięśnie

• 8% narządy wewnętrzne

• 1% mózg

• >1% pozostałe narządy

Zawartość ciepła w organizmie [S]

S = 3,5 x MC (0.65 Tw + 0.35 Tsk )

gdzie:

MC – masa ciała w kg

Tw – temperatura wewnętrzna

Tsk – średnia temp skóry

Obliczani średniej temp skóry (Tsk)

Tsk = 0.14Tr + 0.36 Tu + 0.5 Tkp

gdzie:

Tr – temp ramienia

Tu – temp uda

Tkp – temp klatki piersiowej

Termogeneza drżeniowa (drżenie mięśniowe)

• wywoływanie mimowolnych skurczów mięśnia

Termogeneza bezdrżeniowa:

• w tkance tłuszczowej brunatnej:

• wydzielanie noradrenaliny w tkance tłuszczowej

• pobudzenie lipolizy

• zwiększenie aktywności lipazy lipoproteinowej

• zwiększenie dostępności WKT i termogeniny

• zwiększenie produkcji ATP

• na końcu jest produkcja ciepła

Transport ciepła:

• ciepło wytworzony w w organizmie jest popierane przez krew i transportowane do skóry

• taki prąd cieplny jest możliwy tylko wówczas gdy temperatura skóry jest niższa od temperatury wnętrza ciała

• istotne znaczenie w procesach wymiany ciepła ma ukrwienie skóry

Drogi wymiany ciepła:

• promieniowanie (radiacja) – wymiana bez kontaktu

• przewodzenie – wymiana poprzez bezpośredni kontakt ze skórą

• parowanie – zawsze oddawanie ciepła, polega na odparowaniu potu z powierzchni skóry

• konwekcja – wymiana polegająca na przenoszeniu ciepła na cząsteczki otoczenia znajdujące się w ruchu (np. wiatr) wtedy tracimy więcej ciepła niż przez promieniowanie

Promieniowanie:

• ilość ciepła oddawana na drodze promieniowania od temp zależy od temp ciała promieniującego

• nie wymaga żadnego nośnika energii

• można pobierać i oddawać ciepła

Przewodzenie ciepła:

• oddawanie ciepła w warunkach gradientu temperatur ciał znajdujących się w ezpośrednik kontakcie

Konwekcja:

• przenoszenie ciepła w warunkach ruchu cząsteczek (np. ogrzanie powietrze unoszone jest przez wiatr znad powierzchni skóry)

Parowanie:

• oddawanie ciepła przez odparowanie wody

• woda potrzebna do odparowania dostaje się na powierzchnię skóry wskutek dyfuzji oraz pobudzanym gruczołom potowym

• z 1 litrem potu wyparowuje 2428 kJ ciepła

• warunkiem oddawania ciepła na drodze parowania jest względna suchość otaczającego powietrza

• duża wilgotność powietrza ogranicza tolerancję temperatury zewnętrznej tylko do 33 stopni

Na utratę ciepła ma wpływ również wilgotność środowiska.

Przewodnictwo cieplne tkanek – to ilość ciepła oddawana przez 1m2 powierzchni ciała w ciągu jednej godziny przy różnicy temperatur między powierzchnią a wnętrzem ciała wynoszącym 1 stopień Celsjusza.

Całkowita wymiana ciepła między org a otoczeniem

S = M +(-) Cv + (-) Cd + (-) R – E

gdzie:

M – metaboliczna produkcja ciepła

Cv, Cd, R – ilość ciepła wymieniana na drodze konwkcji, przewodzenia o promieniowania

E – ilość ciepła eliminowana na drodze parowania

1g potu = 2,43 kJ

1 litr = 2428 kJ

Termoregulacja:

• celem termoregulacji temperatury jest utrzymanie temp wewnętrznej na stałym poziomie w zależności od temp nastawczej (set point)

• temp prawidłowa to 37 stopni

• strefa termoneutralna temp otoczenia dla osoby nieubranej w spoczynku wynosi 27-32 st.

• wahania dobowe temp to około +0.6 stopni które są kontrolowane przez wewnętrzny zegar biologiczny

• w podwzgórzu jest porównana rzeczywista temp ciała z wartością należną (set point) a odchylenia są wyrównywane

Proces termoregulacji w podwzgórzu:

1. układ autonomiczny

• gruczoły potowe

• tkanka tłuszczowa (termoregulacja bezdrżeniowa)

• układ krążenia

• przeciwprądowa wymiana ciepła

2. układ somatyczny

• drżenie mięśniowe (termoregulacja drżeniowa)

Adaptacja do podwyższonej temp.:

• zwiększenie ukrwienia skóry poprzez rozszerzenie naczyń krwionośnych

• otwierają się połączenia tętniczo-żylne

• zmniejsza się wymiana przeciwprądowa ciepła (większy przepływ krwi) pomiędzy tętnicami a żyłami

• zwiększa się wydzielanie potu z gruczołów potowych i chłodzenie powierzchni skóry

Adaptacja do obniżonej temp:

• ograniczenie oddawania ciepła poprzez skurcz naczyń powierzchniowych

• zwiększenie produkcji ciepła poprzez dowolne ruchy mięśniowe i drżenie mięśniowe

• u noworodków z uwagi na duży stosunek powierzchni ciała do objętości bardzo łatwo tracą ciepło dlatego możliwa jest u nich termogeneza bezdrżeniowa

Gorączka:

• gorączka jest wywołana [przez egzogenne (bakteryjne) lub endogenne (interleukiny, i cytokiny makrofagów) pirogeny, które za pośrednictwem prostaglandyny działają na ośrodek termoregulacji

• termoregulacja odbywa się na podwyższonym poziomie – temp nastawcza (set point) przesunięta jest w górę

• ciało ma zbyt niską temp w stosunku do temp nastawczej (występuje termogeneza drżeniowa)

• w chwili spadku temp należnej do wartości prawidłowej ciało jest zbyt ciepłe, następuje rozszerzenie naczyń i pocenie się