7. Termoregulacja. Wysokie i niskie temperatury (2)

Termoregulacja

- regulacja temperatury ciała.

Wpływ temperatury mo

że być modyfikowany.

Kompensacja na poziomie:

1 - biochemicznym i komórkowym

2 - narz

ądów i układów

3 - całego organizmu

- promieniowanie

(elektromagnetyczne długofalowe)

- konwekcja

(pr

ądy powietrza)

- przewodzenie

(bezpo

średni kontakt)

- parowanie

(na powierzchni skóry)

WYMIANA CIEPŁA ODBYWA SI

Ę POPRZEZ:

Przyczyną promieniowania cieplnego jest ruch cząstek i atomów
spowodowany energią cieplną doprowadzoną z zewnątrz
lub energią wewnętrzna ciała.

Energia cieplna emisja promieniowania

absorpcja promieniowania energia cieplna

Wzrost temperatury ciała emitującego promieniowanie cieplne
powoduje zmianę długości fal od krótkich do długich.

Promieniowanie cieplne wysyłane przez organizmy żywe -
wchodzące w zakres promieniowania podczerwonego - fale długie
( max 9.6 µm) o małej zdolności do przenikania przez różne
substancje.

Promieniowanie

Konwekcja

Konwekcyjne oddawanie ciepła z organizmu do otoczenia polega na
ogrzewaniu przyskórnych warstw powietrza oraz jego ruchu
w kierunku od powierzchni skóry.

1. naturalna - ruch powietrza uwarunkowany zmianą gęstości
powietrza przylegającego do skóry na skutek podwyższenia jego
temperatury z powodu ogrzania przez ciepło z organizmu;

2. wymuszona - ruch powietrza wywołany przez czynniki

zewnętrzne spoza organizmu.

Przewodzenie

Polega na przechodzeniu ciepła od organizmu
do przedmiotów o ni

ższej temperaturze,

ędących w bezpośrednim kontakcie ze skórą

w przypadku wyższej temperatury przedmiotów
ciepło jest przewodzone do organizmu.

Produkcja ciepła

człowiek

Narz

ądy

Tkanki

Produkcja ciepła

% w spoczynku % przy aktywno

ści

ężar

mózg

Narządy
wewnętrzne

Skóra i
mięśnie

Podstawowe elementy termoregulacji

Termoreceptory

struktury wra

żliwe na

zmian

ę temperatury

otoczenia

Fizjologiczne o

środki termoregulacji

Efektory -

termoregulacja fizyczna
termoregulacja chemiczna

Termoreceptory

Receptory ciepła i zimna znajdują się na powierzchni skóry.
Przez wypustki neuronu czuciowego bodźce przekazywane są
do rdzenia kręgowego.

Zero fizjologiczne - występuje gdy temperatura otoczenia
równa się temperaturze powierzchni skóry.

Czucie zimna lub ciepła powstaje tylko wtedy, kiedy zmiany
temperatury dotyczą samych receptorów i występują
dostatecznie szybko.

Receptory zimna i ciepła adaptują się szybko i czucie ciepła
lub zimna nie występuje.

Efektory

Termoregulacja fizyczna

Układ krwiono

śny

Gruczoły potowe

Termoregulacja chemiczna

ęśnie szkieletowe

Tkanka tłuszczowa

ątroba

środki termoregulacji

Oddawanie ciepła

Tworzenie ciepła

podwzgórze

ęść przednia

ęść tylna

Receptory termiczne w skórze

Temperatura

środowiska

Temperatura krwi

- obni

żenie tempa procesów

metabolicznych
- zmniejszenie aktywno

ści mięśni

- rozszerzenie naczy

krwiono

śnych

- zwi

ększenie wydzielania potu

- zwi

ększenie tempa oddychania

- wzrost tempa procesów metabolicznych
- zwi

ększenie aktywności mięśni

- zw

ężenie naczyń krwionośnych

- podnoszenie si

ę włosów

Bod

źce zimna

Bod

źce ciepła

Temperatura wewn

ętrzna

człowiek

36,9

36,4 - 37,4

koń

38,0

37,5 - 38,5

pies

38,5

37,5 - 39,0

bydło

38,5

37,5 - 39,5

kot

39,0

38,0 - 39,5

królik

39,0

38,5 - 39,5

winie

39,0

38,0 - 40,0

owce

39,1

38,4 - 40,0

indyk

40,5

40,0 - 41,5

kura

41,0

40,5 - 42,0

kaczka

42,0

41,0 - 43,0

Utrzymanie wzgl

ędnie stałej temperatury

wewn

ętrznej jest nieodzownym warunkiem

sprawnego działania organizmu stałocieplnego.
Jej zmiany przekraczaj

ące 4

C warto

ść

prawidłow

ą prowadzą do uszkodzeń aktywności

enzymów oraz wielu zale

żnych od temperatury

procesów zachodz

ących w organizmie.

Hipotermia

obni

żenie temperatury wewnętrznej

poni

żej normalnego zakresu jej wahań,

jest nast

ępstwem ujemnego bilansu cieplnego, który

wynika z przewagi strat cieplnych nad ilo

ścią ciepła

metabolicznego,

C- zagra

ża życiu,

wiele zwierz

ąt stałocieplnych unika skrajnych

temperatur.

Hipotermia sztuczna - narkoza

Przy temperaturze 19

C nast

ępuje zatrzymanie oddechów

Przy temperaturze 9

C nerwy trac

ą zdolność przewodzenia

HIPOTERMIA

obni

żenie 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.

Hipertemia

- wzrost temperatury wewn

ętrznej utrzymuje się

powy

żej fizjologicznej normy i powyżej podwzgórzowego wzorca,

który utrzymany jest na stałym poziomie

- wzrost oddawania ciepła do otoczenia niewystarczaj

ący do

obni

żenia temperatury wewnętrznej,

- przekroczenie wydolno

ści mechanizmów fizjologicznego

oddawania ciepła
- temperatura wewn

ętrzna zależna od bilansu strat ciepła do

otoczenia i jego zysków, a tak

że od ciepła metabolicznego

C - niebezpieczne, powoduje zmiany w stanie koloidalnym

białek.

HIPERTERMIA

temperatura wewn

ętrzna może

osi

ągnąć 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.

UDAR CIEPLNY

– najgroźniejszy etap

rozwoju hipertermii, wywoływany zbyt dużym
obciążeniem układu krążenia.

Bezpośrednią konsekwencją takiej sytuacji jest:
- zakwaszenie organizmu,
- niedotlenienie mózgu,
- powstawanie skrzepów wewnątrznaczyniowych
- śmierć komórek wielu narządów (w tym
mózgu),
- śmierć.

GOR

ĄCZKA

– jest to stan podwyższonej

temperatury wewnętrznej (przy sprawnie
działających mechanizmach
termoregulacji), który jest często, ale nie
zawsze, częścią składową reakcji
obronnych organizmu na infekcje
bakteryjne lub wirusowe, a także na inne
czynniki patogenne.

Reakcja organizmu na gor

ąco

(podwy

ższenie temperatury krwi)

- rozszerzenie naczyń krwionośnych
(zwiększenie skórnego przepływu krwi);

- wzmożone wydzielanie potu;

- przyśpieszenie akcji serca i oddychania;

- pobudzenie ośrodka hamującego drżenie
mięśniowe w śródmózgowiu.

Reakcja organizmu na zimno
(obni

żenie temperatury krwi)

- uruchomienie termogenezy dr

żeniowej;

- pobudzenie układu współczulnego i uwalnianie
noradrenaliny przyspieszającej metabolizm mięśni
i tkanki tłuszczowej;

- pobudzenie rdzenia nadnerczy i uwalnianie amin
katecholowych (adrenalina) wzmagających
metabolizm tkanki tłuszczowej i węglowodanów;

wzrost uwalniania hormonów tarczycy

przyspieszających metabolizm podstawowy;

- pobudzenie ośrodka naczynio-skurczowego, skurcz
naczyń skórnych i zmniejszenie utraty ciepła poprzez
ograniczenie przepływu skórnego;

- u noworodków – uruchomienie procesu
termogenezy bezdr

żeniowej (uzyskiwanie energii

z brunatnej tkanki tłuszczowej).

Organizmy stałocieplne utrzymuj

ą dokładną

równowag

ę między produkcją i stratami ciepła

M=(H

)

M - wytwarzane ciepło
H

- promieniowanie

(elektromagnetyczne długofalowe)

- konwekcja

(pr

ądy powietrza)

- przewodzenie

(bezpo

średni kontakt)

- parowanie

(na powierzchni skóry)

Przewodzenie

Konwekcja

Promieniowanie

Parowanie

Straty cieplne

5-10%

mięśnie

Tkanka tłuszczowa

skóra naskórek Pokrywa włosowa

40%

40-50%

10-20%

tętnica

yła

Po rozpoczęciu długotrwałego

wysiłku następuje tempo wzrostu

temperatury wewnętrznej, po czym

po ok. 30-40 minutach stabilizuje się

na stałym poziomie.

Temperatura wewnętrzna zależy od

względnego obciążenia wysiłkowego.

Skutki długotrwałego wysiłku

w gorącym otoczeniu:

- wzrost temperatury wewnętrznej

- utrata wody i elektrolitów

- zmniejszenie objętości osocza

- niekorzystne zmiany w układzie krążenia

- pogorszenie możliwości wysiłkowych
mięśni i sprawności OUN

- rozwój zmęczenia

- większe wydzielanie kortyzolu i adrenaliny

4l\godz.

Odwodnienie

Utrata 4% masy ciała:

- zmniejszenie objętości minutowej serca o 5 l/min

- zmniejszenie przepływu obwodowego w pracujących
kończynach o 2 l/min

- spowolnienie absorpcji jelitowej

U biegaczy długodystansowych utrata wody z potem
może przekraczać 6-10% masy ciała.

Wpływ wzrostu temperatury na

metabolizm mięśni:

• podwyższenie spalania węglowodanów

(endogennych)

• obniżenie spalania tłuszczy

• zmniejszenie zapasów glikogenu

mięśniowego

• zwiększenie stężenia mleczanu w mięśniach

po wysiłku

Wpływ nawodnienia na przyrosty temperatury:

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Bez nawodnienia

Nawodnienie

Wysiłek trwający powyżej 90 minut

prowadzi do:

• Pogorszenia funkcji komórek

odpornościowych

• Większego wyrzutu hormonów stresowych

do krwi (adrenalina, kortyzol)

• Zwiększonej syntezy cytokin IL-6 i IL-10

działających prozapalnie