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 25^oC powoduje przeważnie śmierć. Czasami osoby w podeszłym wieku maja temperaturę 35^oC 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 1-1,5^oC powoduje obciążenie prawie wszystkich narządów a powyżej 2,5^oC 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 41^oC. 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.

Dinozaury jako pierwsze organizmy stałocieplne

Coraz więcej przesłanek wskazuje na to, że to właśnie ta grupa zwierząt „opatentowała” stałocieplność. Choć był to dopiero prototyp termoregulacji, ale i tak dawał tym zwierzętom ogromną przewagę. Niektóre z dinozaurów miały dość znaczne rozmiary a co za tym idzie potrzebowały znacznie więcej pożywienia oraz ich metabolizm generował więcej ciepła. Wraz ze zwiększaniem się rozmiarów zwierzęcia współczynnik powierzchni jego ciała do jego objętości maleje, a co za tym idzie zwierzę wolniej się ochładza. Rozstawienie kończyn i szybkość niektórych drapieżników wskazuje na utrzymywanie dość szybkiego metabolizmu i względnie ciepłego wnętrza ciała bez względu na warunki otoczenia. Dowodem na to są szczątki tych gadów odnajdywane na terenach podbiegunowych. Skamieliny kości jak i również budowa serca są bardziej podobne do tkanek ssaków i ptaków, a nie gadów. Również niektóre mniejsze dinozaury były pokryte piórami, których pierwotną funkcją była ochrona przed zimnem. Te dowody oraz wiele innych wskazuje, że to od dinozaurów odziedziczyliśmy ten wspaniały wynalazek natury i dzisiaj możemy być bardzo niezależni od kaprysów pogody.