Termoregulacja
Główny ośrodek regulacji temperatury ciała znajduje się w podwzgórzu. Jego przednia część zawiera ośrodek termostatyczny (termostat biologiczny) i związana jest z regulacją procesów utraty ciepła i zmniejszania jego produkcji (pocenie, rozszerzanie naczyń skóry), natomiast tylna część podwzgórza łączy się z reakcjami odruchowymi na zimno, a więc z zachowaniem ciepła i ze wzrostem jego produkcji (drżenie mięśniowe i skurcz naczyń sk órnych). Pewną rolę w termoregulacji pełni również rdzeń przedłużony
Termoregulacja - bodźce
Informacje o temperaturze docierają do podwzgórza z:
Termoreceptorów mózgu zwłaszcza podwzgórza i ośrodków rdzeniowych „rejestrujacych” temperaturę krwi tętniczej;
Termoreceptorów skórnych reagujących na zmiany temperatury otoczenia;
Termoreceptorów aktywującego układu siatkowatego (RAS);
Termoreceptorów obecnych w mięśniach, górnych drogach oddechowych, ścianach naczyń żylnych i niektórych odcinkach przewodu pokarmowego;
Termoregulacja - podstawowe mechanizmy
W przypadku organizmu człowieka podstawową rolę w utrzymaniu stałej temperatury ciała pełni szereg aktywnych mechanizmów:
Ogrzewanie ciała
|
Oziębianie ciała
|
Reakcje organizmu na bodźce cieplne
GORĄCO (podwyższenie temperatury krwi) |
ZIMNO (obniżenie temperatury krwi) |
|
|
Hipotermia i hipertermia
Zbyt duże straty ciepła prowadzą do hipotermii.
Osłabione pozbywanie się nadmiaru ciepła prowadzi do hipertermii.
Drogi oddawania ciepła przez organizm
Organizmuu traci (oddaje) ciepło dwoma drogami
Układ oddechowy 20%
Skóra 80%
Straty energii cieplnej
Straty energii cieplnej w organizmie człowieka polegają na następujących procesach fizycznych:
Promieniowanie cieplne
Przewodnictwo
Konwekcja
Parowanie
Tolerancja temperaturowa
Można przyjąć, że znacząca większość organizmów żywych może funkcjonować w zakresie temperatur od 0 do 45 stopni Cesjusza.
Istnieją oczywiście organizmy żyjące w temperaturach znacznie odbiegających od tego przedziału np. termofilne bakterie żyjące w gorących źródłach lub mchy i porosty żyjące w temperaturach do -70 stopni Celsjusza.
Klimat gorący
W klimacie gorącym występują następujące czynniki niebezpieczne dla zdrowia człowieka:
Intensywne promieniowanie słoneczne (energia cieplna, promieniowanie UV i nadfioletowe);
Duże amplitudy temperatur;
Duże nasycenie parą wodną;
Zły stan sanitarny na terenach silnie zamieszkanych;
Charakterystyczne drobnoustroje oraz organizmy pasożytnicze;
Charakterystyczne warunki kulturowe;
Wilgotność powietrza
Na terenach tropikalnych (zwłaszcza sąsiadujących z dużymi zbiornikami
i ciekami wodnymi) szczególnie uciążliwym elementem jest wysokie nasycenie powietrza parą wodną. Opady deszczu (pora deszczowa) nasilają skalę tego zjawiska.
Hipertermia - mechanizmy regulacji temperatury ciała
Wzrost temperatury wywołuje znaczące zakłócenia w pozbywaniu się nadmiaru ciepłą przez organizm.
Podstawowymi mechanizmami oddawania nadmiaru ciepła do otoczenia są:
Intensywny dopływ krwi do skóry;
Silne pocenie się;
Podniesienie ogólnej temperatury ciała;
Wzrost intensywności oddychania;
W sytuacji gdy temperatura ciała zaczyna przekraczać 35 st. Celsjusza wydajność naczyniowego oddawania ciepła zaczyna zawodzić a przy temperaturze 38 st. Celsjusza mechanizm biernej utraty ciepła przestaje działać.
W tej sytuacji główną rolę zaczyna pełnić mechanizm aktywny tj. wydzielanie potu. Zaczyna on zawodzić przy względnej wilgotności powietrza powyżej 60-80%. Dodatkowo sprawność tego mechanizmu ogranicza fakt, że organizm może wydzielić około 13 litrów potu/dobę (około 3 l/h).
Hipertermia - negatywne objawy
Na skutek wzrostu temperatury ciała dochodzi do:
Niekontrolowanych skurczów mięśni;
Uczucia zmęczenia;
Bólu głowy;
Przyśpieszenia pulsu (obciążenie serca);
Obniżenia ciśnienia krwi;
Nie wszystkie z tych objawów są powodowane przez samą temperaturę. W czasie hipertermii mamy do czynienia z wieloma jednoczesnymi zjawiskami takimi jak utrata płynów lub ich duża retencja, wypłukiwanie soli mineralnych itp.
Temperatura 41 stopni Celsjusza jest wartością graniczna, przy której dochodzi do powstania szoku termicznego.
Jego podstawowe objawy to:
Suchość skóry;
Zaburzenia w pracy centralnego układu nerwowego;
Utrata orientacji;
Utrata przytomności;
Zakaźne i inwazyjne choroby tropikalne
Nazwą tą są określane schorzenia, których zasięg geograficzny ogranicza się jedynie do klimatu gorącego.
Oprócz istnienia sprzyjających warunków klimatycznych i kulturowych, decydującą rolę ma tu istnienie charakterystycznych wektorów oraz rezerwuarów żakażenia.
Choroby bakteryjne
Cholera - Vibrio cholerae, źródło zakażenia woda i pożywienie zakażone fekaliami;
Dżuma - Yersinia pestis, rezerwuarem są gryzonie, wektorem pchły;
Choroby wirusowe
Żółta febra - Flavowirusy; wektorem są komary przenoszące wirusy z dzikich ssaków na człowieka lub z innych ludzi;
Choroby pasożytnicze
Czerwonka pełzakowata i ropnie pełzakowate wątroby- Entamoeba histolytica; infekcje pokarmowe;
Malaria - Plasmodium; samice komara widliszka,
Leiszmanioza - wiciowce z rodzaju Leishmania, wektorem są moskity;
Przywra krwi - Shistosoma haematobium; żywicielem pośrednim są ślimaki wodne a człowiek zaraża się poprzez wodę zawierającą urzęsione larwy;
Przywra płucna - Paragonimus westermani; żywicielem pośrednim są krabyŚpiączka afrykańska - wiciowce z rodzaju Trypanosoma; Wektorem jest mucha tse-tse;
Filariozy - nicienie z rodziny Filaridae; pasożytują w organizmie ludzkim powodując m.in. ślepotę, obrzęki, słoniowacizna kończyn i genitaliów;
Głównymi drogami szerzenia się tych chorób są:
Przewód pokarmowy (pożywienie)
Skóra, błony śluzowe (sposób bierny-uszkodzona powłoka, sposób aktywny-owady, skaleczenia itp.)
Aklimatyzacja
Organizm przystosowuje się do klimatu gorącego przez okres kilkunastu dni. W tym okresie dochodzi do modyfikacji funkcjonowania czynności narządów biorących udział w termoregulacji tzn.
Układu krążenia;
Układu oddechowego;
W stanie pełniej aklimatyzacji wyrównany bilans cieplny jest zachowywany jedynie na drodze biernych mechanizmów oddawania ciepła.
Bierna ochrona organizmu przed utratą ciepła
Podstawowe znaczenie ma w tym przypadku podskórna tkanka tłuszczowa oraz właściwie dobrane ubranie.
Duże znaczenie, oprócz realnej temperatury mają również takie warunki meteorologiczne takie jak wilgotność powietrza lub siłą wiatru.
Odczuwana temperatura a siła wiatru (czynnik chłodzący wiatru)
Temperatura rzeczywista |
0 |
-5 |
-10 |
-15 |
-20 |
-25 |
-30 |
-35 |
|
Prędkość wiatru |
Temperatura odczuwana |
||||||||
m/s |
km/h |
|
|||||||
2,5 |
9 |
-2 |
-7 |
-12 |
-18 |
-23 |
-28 |
-33 |
-37 |
6,5 |
24 |
-11 |
-18 |
-25 |
-32 |
-38 |
-45 |
-52 |
-58 |
12,5 |
45 |
-17 |
-24 |
-32 |
-39 |
-47 |
-54 |
-61 |
-68 |
19 |
68 |
-19 |
-27 |
-35 |
-43 |
-51 |
-59 |
-66 |
-75 |
26 |
94 |
-21 |
-29 |
-37 |
-45 |
-53 |
-61 |
-70 |
-80 |
Narażenie na hipotermię
Na negatywne skutki hipotermii najbardziej narażone są najsłabsze jednostki tj. ludzie starsi oraz dzieci, osoby chore (np. na choroby układu krążenia, Choroba Parkinsona, niedoczynność tarczycy), zażywające leki (aspiryna, leki przeciwbólowe), osoby niedożywione lub bardzo szczupłe.
Dodatkowo prowadzone analizy wykazały że zgonom z powodu wychłodzenia organizmu towarzyszy zwykle:
Upojenie alkoholowe;
Upadek bez możliwości podniesienia się;
Utrata orientacji;
Klimat zimny - hipotermia
Możliwości obrony organizmu przed wyziębieniem są dosyć ubogie. Podstawowe mechanizmy to wydzielanie do krwi epinefryny, pojawienie się drgawek mięśni (termogeneza drżeniowa) oraz tzw. gęsiej skórki.
Wyjątkowo niskie temperatury prowadzą do spowolnienia metabolizmu oraz zahamowania przewodnictwa w neuronach.
Hipotermia - granica tolerancji
Nie jest do końca jasne do jakiej temperatury może być oziębione ciało człowieka a następnie ogrzane
i przywrócone do normalnego funkcjonowania bez istotnych ubytków w stanie zdrowia.
Hipotermia - fazy
Faza I Hipotermia łagodna
Ma ona miejsce, gdy temperatura ciała oscyluje w granicach 32-35 st. Celsjusza. Objawia się bezwładem mięśni, zaburzeniami mowy i chodu, opóźnieniami w reakcji oraz niskim ciśnieniem krwi i słabym pulsem.
Systemy termoregulacji wciąż działają ale nie są już w stanie uzupełnić ubytków ciepła.
Faza II Hipotermia umiarkowana
Obejmuje zakres temperatur ciała od 28 do 32 st. Celsjusza. Objawia się utratą orientacji problemami ze strony układu krążenia (migotanie przedsionków).
System regulacji temperatury organizmu przestaje całkowicie funkcjonować
Faza III Hipotermia ostra
Stwierdzana jest, gdy temperatura ciała spadnie poniżej 28 st. Celsjusza.
Dochodzi do utraty przytomności, zakwaszenia organizmu, migotania komór a następnie do ustania pracy serca.
Wpływ ciśnienia na stan zdrowia człowieka
CIŚNIENIE ATMOSFERYCZNE, ciśnienie, jakie wywiera powietrze atmosferyczne na powierzchnię Ziemi i na wszystkie znajdujące się w nim ciała. Jest ono na danym poziomie równe ciężarowi słupa powietrza o jednostkowej podstawie znajdującego się ponad tym poziomem, na poziomie morza średnia wartość ciśnienia atmosferycznego, tzw. ciśnienie normalne, wynosi 1013,25 hPa
Z ciśnieniem atmosferycznym związana jest miedzy innymi Choroba kesonowa inaczej choroba dekompresyjna, aeroembolizm, zawodowa choroba nurków i robotników pracujących w kesonach. Wywołuje zespół objawów, które pozostają w związku ze zbyt gwałtowną zmianą wysokiego ciśnienia, jakie panuje głęboko pod wodą, na ciśnienia atmosferycznego.
W czasie szybkiego obniżania się ciśnienia (zbyt szybkiego wynurzania się nurka) gazy rozpuszczone we krwi i tkance tłuszczowej (głównie azot) tworzą pęcherzyki powodujące zatory w drobnych naczyniach krwionośnych. W zależności od umiejscowienia zatorów pojawiają się określone objawy, np. bóle zamostkowe, bóle stawów, porażenia mięśni, zapaść.
Choroba kesonowa może doprowadzić do śmierci. Zapobieganie jej polega na powolnym przechodzeniu do normalnego ciśnienia
Drugim bardzo ważnym zagadnieniem związanym z ciśnieniem atmosferycznym jest choroba górska (zwaną też chorobą dużych wysokości, chorobą wysokogórską) nazywamy zespół objawów pojawiających się podczas przebywania na dużych wysokościach.
Przyczyny choroby górskiej
Główną przyczyną wystąpienia objawów choroby jest znaczny spadek ciśnienia atmosferycznego wraz ze wzrostem wysokości, a zwłaszcza towarzyszące mu obniżanie się ciśnienia cząstkowego tlenu w powietrzu. Spadek ciśnienia cząstkowego tlenu we wdychanym powietrzu doprowadza do niedotlenienia organizmu, co w znacznym stopniu zaburza jego funkcjonowanie. Wszystkie objawy choroby górskiej wynikają właśnie z niedoboru tlenu w komórkach organizmu.
Postacie choroby górskiej:
ostra choroba górska;
podostra choroba górska;
przewlekła choroba górska.
Ostra choroba górska
Objawy
Ból głowy, zaburzenia snu, nudności, brak łaknienia, uczucie zmęczenia, osłabienie, duszność oraz zawroty głowy i apatia. Początkowo obserwuje się przyspieszenie tętna i wzrost ciśnienia tętniczego krwi, które szybko ustępują reakcjom odwrotnym. Dolegliwości powyższe pojawiają się w ciągu pierwszych 24 godzin przebywania na dużych wysokościach, a ich wystąpienie zależy od wysokości nad poziomem morza, kondycji fizycznej i masy ciała.
U osób otyłych i mężczyzn objawy występują częściej niż u osobników szczupłych i kobiet. Objawy rzadko pojawiają się na wysokościach poniżej 2000 m n.p.m. Ryzyko ich wystąpienia wzrasta na wysokościach powyżej 3000 m n. p. m., zwłaszcza u osób, które nie zostały poddane wcześniejszej adaptacji do zmienionych warunków.
Objawy choroby górskiej, które pojawiają się na wysokościach poniżej 3000m n. p. m. zazwyczaj ustępują samoistnie w ciągu tygodnia przebywania w zmienionych warunkach atmosferycznych. Objawy choroby górskiej na wysokościach poniżej 2400 m n.p.m. występują bardzo rzadko i tylko w wyniku bardzo ciężkiego wysiłku fizycznego. Na wysokościach pomiędzy 2400 a 4300 m n. p. m. objawy choroby górskiej są zazwyczaj łagodne, a ich pojawienie się zależy od indywidualnej wrażliwości, szybkości zmiany wysokości, wysiłku fizycznego.
Na wysokościach między 4300 a 5500 m n. p. m. objawy choroby górskiej występują bardzo często i przybierają niejednokrotnie ciężką postać. Pobyt na takich wysokościach wymaga wcześniejszej aklimatyzacji. Wysokości powyżej 5500 m n. p. m. nazywa się ekstremalnymi i pobyt na nich może być tylko czasowy, gdyż kondycja ludzi w warunkach atmosferycznych panujących na tych wysokościach obniża się w miarę przedłużania pobytu.
Powikłania:
obrzęk płuc;
obrzęk mózgu;
śpiączka;
zator płuc.
Rokowanie
Większość przypadków choroby górskiej jest łagodna i objawy zmniejszają się po zejściu niżej. Cięższe przypadki mogą zakończyć się śmiercią z powodu niewydolności oddechowej i obrzęku mózgu.
Wpływ wilgotności powietrza na stan zdrowia człowieka
Wilgotność powietrza - zawartość pary wodnej w powietrzu.
Maksymalna wilgotność, czyli maksymalna ilość pary wodnej w określonej ilości powietrza silnie zależy od temperatury powietrza. Im wyższa temperatura powietrza, tym więcej pary wodnej może się w nim znajdować.
Przekroczenie maksymalnej wilgotności (np. w wyniku obniżenia temperatury powietrza) powoduje skraplanie się pary wodnej. Dlatego właśnie powstaje wieczorna (nocna) rosa. Nagrzane w dzień powietrze może zawierać w sobie dużo pary wodnej, gdy przychodzi noc, powietrze ochładza się i spada przez to maksymalna ilość pary wodnej, która może być w nim zawarta. Nadmiar pary wodnej skrapla się, tworząc na powierzchni ziemi kropelki rosy.
Optymalna wilgotność powietrza to 40-60%Jeżeli spada poniżej 40% zaczynamy odczuwać dyskomfort i łatwiej zapadamy na różne infekcje. Przy podwyższonej wilgotności powietrza i podwyższonej temperaturze możemy mieć problemy z oddychaniem.