Termoregulace

Termoregulace
Termoregulace = schopnost organizmu udržovat stálou optimální tělesnou teplotu.
Na teplotě závisí všechny biochemické pochody v organizmu. Metabolické procesy
se zrychlují nebo zpomalují podle toho, jestli se teplota zvyšuje, nebo snižuje.
Tělesná teplota
Teplota slupky a jádra
Normální tělesná teplota lidského těla měřená v axile kolísá mezi 35,8 - 37,0 0C,
v závislosti na aktivitě a stavu organizmu, na teplotě vlhkosti a proudění vzduchu
v okolí a na oblečení měřeného. Říká se jí teplota slupky.
Slupka – ty části těla, jejichž tělesná teplota se částečně mění vlivem okolí
(končetiny, hlava, povrchové části těla)
Teplota jádra je relativně konstantní, nezávislá na teplotě okolí. Je to teplota
v hrudní a břišní dutině a její hodnota v játrech se pohybuje mezi 39 – 40 0C.
Zevním měřením se teplota jádra nedá změřit, ale její změny nejlépe sleduje
hodnota rektální teploty (rektální teplota je o 0,5 0C vyšší než teplota v axile.)
Teplota jádra je udržována ve stálém rozmezí díky tomu, že je od okolí izolována
kůží, podkožním vazivem a tukovou vrstvou.
Kolísání tělesné teploty
Tělesnou teplotu ovlivňují následující faktory:
- denní doba (nejnižší je ve 4 hodiny ráno a nejvyšší pozdě odpoledne),
- aktivita organizmu (aktivita zvyšuje metabolizmus, a tím zvyšuje tvorbu tepla),
- sekrece některých hormonů: např. vlivem progesteronu se u žen zvyšuje po
ovulaci vaginální teplota o 0,5 0C.
Teplotu dále zvyšují všechny hormony, které mají stimulační vliv na
metabolizmus: růstový hormon, testosteron, adrenalin a noradrenalin.
Tvorba a výdej tepla
Tělesná teplota je udržována tvorbou a výdejem tepla. Jestliže je tvorba tepla
vyšší než tepelné ztráty, teplota organizmu se zvyšuje a naopak.
Tvorba tepla probíhá hlavně v jádře těla, a to především v játrech a ve svalech.
Většinou se teplo tvoří jako vedlejší produkt při metabolických dějích, může se však
tvořit i cíleně: svalovou činností nebo zvýšením metabolizmu účinkem metabolických
hormonů.
Výdej tepla je možný, pokud se teplo jádra odvádí cirkulující krví do kůže –
slupky.
Ztráty tepla slupkou velice úzce souvisejí s podmínkami v okolí organizmu.
Výdej tepla může probíhat několika způsoby:
1. Sáláním (radiací) – teplo se ztrácí v podobě infračervených paprsků,
vyzařovaných všemi směry. Infračervené paprsky vyzařují všechny předměty,
které mají vyšší teplotu než je obsolutní nula.
2. Vedením (kondukcí) z těla vychází poměrně malé množství tepla. Odvod tepla
v podobě kinetické energie, kterou předávají molekuly těla okolí, s nímž jsou
v kontaktu; židli, podložce, vzduchu, který tělo obklopuje.
3. Prouděním (konvekcí), teplo se nejdřív odvede do vrstvičky vzduchu kolem těla
a pak se prouděním vymění ohřátý vzduch se studeným. Význam tohoto
mechanizmu stoupá např. ve větru.
4. Odpařováním (evaporací): nejúčinnější a nejdůležitější způsob.
- jediný možný způsob výdeje tepla, jestliže teplota okolí je vyšší než teplota těla,
- odpařuje se pot vyloučený na kůži a svou přeměnou na páru odebírá změnou
skupenství povrchu kůže určité množství tepla. Ochladí se krev v podkoží a
proudí do hlubších tkání,
- významně závisí na vlhkosti vzduchu (v tropických pralesích s téměř 90% vlhkostí
se pot neodpařuje),
- kromě potu se odpařuje také tekutina ze sliznic a z plic,
- za normálních okolností se takto ztrácí kolem 450 – 800 ml tekutiny denně
(perspiratio insensibilis).
Výměna tepla mezi jádrem a slupkou
Důležitý tepelný izolační systém:
- kůže,
- podkožní vazivo,
- tuková vrstva
Tuková vrstva vede pouze 1/3 tepla podkožního vaziva, je tedy hlavním izolátorem.
Nejdůležitější výměna tepla mezi jádrem a slupkou probíhá krví, hlavně kapilárami
a venózními plexy.
Pot
-
je produktem potních žláz,
skládá se především z vody a iontů (Na+, K+ a Cl-), kyseliny mléčné a močoviny,
v horku vzniká u neaklimatizovaného člověka asi 1000 ml potu za hodinu,
Odpařováním se ztrácí voda a ionty (denní ztráta soli je asi 15 – 30 g). Po 1 – 6
týdnech pobytu v horkém prostředí se zvýší sekrece potu na 2 – 3 litry za hodinu, což
zvýší odvod tepla až 10x. Zvětšují se ztráty vody, ale působením aldosteronu se
sníží ztráty soli na 3 – 5 g/den.
Potní žlázy jsou inervovány sympatickými cholinergními nervovými vlákny. Mohou
však být také stimulovány adrenalinem, uvolněným do krve ze dřeně nadledvinek
během cvičení. To se uplatňuje především tehdy, když se tělo zbavuje nadbytečného
tepla vzniklého svalovou prací.
Regulace tělesné teploty
Za normálních okolností je tvorba a výdej tepla v rovnováze a udržuje se
v rozsahu teplotní pohody (35,8 – 37,4 0C).
Termoregulace nastupuje až po přestoupení hranic teplotní pohody. Teplota se pak
udržuje zpětnovazebným mechanizmem, jehož centrum je v hypotalamu.
Tepelné senzory (termoreceptory) – detektory teploty, důležité pro fungování
zpětnovazebného systému.
Centrální termoreceptory (termosenzory) byly prokázány v hypotalamu samotném,
ale také periferní hluboké termoreceptory v některých tkáních v těle: v míše, břišní
dutině a kolem velkých žil. Vyskytují se i periferní povrchové termoreceptory v kůži.
Mechanizmy snižování tělesné teploty
Vazodilatace cév v kůži zvýší 8x přestup tepla z jádra do slupky, a tak zvětší výdej
tepla.
Pocení (viz výše)
Snížení tepelné produkce snížením metabolizmu, např. omezením tělesné aktivity
nebo snížením chuti k jídlu (anorektický účinek vysokých teplot).
Mechanizmy zvyšování tělesné teploty
Vazokonstrikce cév sníží výdej tepla z jádra do kůže, a tím také ztráty tepla kůží.
Piloerekce (husí kůže), význam spíše u zvířat, kdy se mezi chlupy vytvoří vrstva
vzduchu, která působí jako izolace).
Zvýšení produkce tepla:
1. svalovým třesem, jemuž vždy předchází svalový tonus, je řízen motorickými
centry,
2. chemickou termogenezí: adrenalin a noradrenalin proudící v krvi zvyšují
metabolizmus buněk,
3. zvýšený výdej tyroximu stimuluje buněčný metabolizmus, a tak vzniká větší
množství odpadního tepla. Jedná se o adaptační mechanizmus – nenastupuje
ihned po ochlazení organizmu, ale až po několikatýdenní expozici chladu.
Termoregulační chování je u člověka nejúčinnějším mechanizmem, který zabraňuje
ztrátám tepla (oblékání, ukrývání v závětří nebo v místnostech, topení).
Termoregulace u novorozence
Jako náhrada za nevyvinutou termoregulaci slouží netřesová termogeneze (asi
do půl roku života).
V hnědé tukové tkáni, které má novorozenec poměrně hodně (mezi lopatkami,
horní část krku a kolem důležitých orgánů), je množství malých tukových kapének,
mitochondrií a noradrenergních zakončení. Jestliže přijde chladový impuls, vyplaví se
noradrenalin a uvolní z tukových kapének volné mastné kyseliny. Ty působí na
mitochondrie a uvolní dýchací řetězec tak, že se zastaví tvorba ATP a tvoří se pouze
teplo.
Stavy spojené se změnou tělesné teploty
Přehřátí organizmu (hypertermie)
- může k němu dojít při velké zátěži organizmu cvičením nebo těžkou prací
v horkém počasí,
- stav, kdy mechanizmy zajišťující termoregulaci nezvládají situaci nebo nefungují,
ale nemění se nastavení termostatu v hypotalamu,
- větší ohrožení u lidí vyššího věku nebo s kardiovaskulárním onemocněním.
Horečka
= reakce organizmu na změněné nastavení centra pro regulaci teploty v hypotalamu.
Vlivem poškození mozku nebo vlivem vnitřních (endogenních) či bakteriálních
pyrogenů začne termoregulační centrum rozeznávat normální teplotu jako příliš
nízkou a zapojí mechanizmy vedoucí k jejímu zvýšení.
Pacient cítí chlad a začne se třást (zimnice). Po srovnání teplot (skutečné a
nastavené v hypotalamu) zimnice přestane a teplota zůstává zvýšena.
Zvýšená teplota má příznivý vliv na imunitní děje: urychluje migraci buněk,
zrychluje jejich dělení a tvorbu protilátek
horečka se nepotlačuje, pokud není
příliš vysoká, netrvá dlouho a nevyčerpává pacienta.
Vysoká horečka ohrožuje pacienta vyčerpáním energetických zdrojů (vysoký
metabolizmus), dehydratací a horečka nad 42 0C dokonce denaturací bílkovin.
Podchlazení (hypotermie)
- nastane, když teplota jádra klesne pod 35 0C,
- na začátku tělo reaguje na hypotermii snahou zastavit pokles teploty: třes,
vazokonstrikce a zrychlení tepové frekvence,
- kolem 30 0C upadá pacient do bezvědomí,
- se snižováním teploty se snižuje bazální metabolizmus, při 28 0C je BM přibližně
na polovině normální hodnoty.
Řízená hypotermie se využívá při operacích srdce a mozku.