Termoregulacja

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

Termoregulacja - skóra jest jednym z narządów odpowiadających za utrzymywanie stałej temperatury ciała, gdyż stanowi barierę odgradzającą organizm od środowiska zewnętrznego. W procesie termoregulacji biorą udział dwa mechanizmy. Pierwszy związany jest z siecią skórnych naczyń krwionośnych. Polega na obkurczaniu naczyń krwionośnych w przypadku spadku temperatury ciała i tym samym zmniejszeniu przepływu krwi przez tkanki skórne zapobiegając utracie ciepła lub odwrotnie rozszerzaniu naczyń w przypadku wzrostu temperatury i zwiększeniu przepływu krwi przez skórę wywołując oddawanie nadmiaru ciepła.
Kolejny mechanizm związany jest z wytwarzaniem potu, który parując z powierzchni skóry wywołuje schłodzenie organizmu zapobiegając jego przegrzaniu.

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.

Typowa reakcja skóry człowieka na chłód.

Zarówno organizmy zmiennocieplne jak i stałocieplne starają się utrzymać odpowiednią temperaturę. Odbywa się to poprzez behawior zwierząt - zachowania takie jak wygrzewanie na słońcu i preferowanie odpowiedniej temperatury otoczenia - oraz, w przypadku organizmów stałocieplnych, wewnętrzne mechanizmy utrzymywania 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.

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

TERMOREGULACJA

•          wymiana ciepła pomiędzy środowiskiem, a otoczeniem

•           kontrola nerwowa bilansu cieplnego

•           adaptacja ustroju do podwyższonej lub obniżonej temperatury

•           zaburzenia mechanizmów termoregulacji

Regulacja temperatury ciała

1.        Podwzgórze – 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 skórnych)

Podwzgórzowe ośrodki termoregulacji otrzymują impulsację z:

ü       Termoreceptorów mózgu, zwłaszcza podwzgórza i ośrodków rdzeniowych „rejestrujacych” temperaturę krwi tętniczej

ü       Termoreceptorów skórnych reagujących na zmiany temperatury otoczenia

ü       Termoreceptorów aktywującego układu siatkowatego (RAS)

ü       Termoreceptorów obecnych w mięśniach, górnych drogach oddechowych, ścianach naczyń żylnych i niektórych odcinkach przewodu pokarmowego

2.        Rdzeń przedłużony – obecne tu (podobnie jak w podwzgórzu) neurony termowrażliwe – teromdetektory, mogą reagować na zmiany temperatury lokalnej oraz na informację o zmianie temperatury innych okolic ciała, położonych poza ośrodkowym układem nerwowym

Zaburzenia mechanizmów termoregulacji

HIPOTERMIA – obniżenie temperatury ciała poniżej 35°C, wystąpić może przy dłużej trwającym narażeniu na zimno, zwłaszcza w środowisku wodnym, ze względu na 25-krotnie większe przewodnictwo cieplne wody niż powietrza. Hipotermia powoduje:

•          Upośledzenie pracy układu krążenia (zmniejszenie objętości wyrzutowej serca i zwiększenie oporu obwodowego)

•          Upośledzenie pracy układu oddechowego

•          Zaburzenia świadomości

•          Uszkodzenie nerek i wątroby

•          Zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej

HIPERTERMIA – temperatura wewnętrzna może osiągnąć poziom 40,0 - 41 °C, występuje w wyniku zbyt długiego przebywania w gorącym otoczeniu (zwłaszcza o dużej wilgotności) lub nadmiernego nagromadzenia ciepła w ustroju podczas wysiłku.

Hipertermia powoduje:

•      ...